费县自来水公司 山东临沂 276000
摘要：自来水企业作为大型生产服务企业，机械设备使用规模很大，在自来水企业生产中使用PLC控制技术，是保障自来水正常、稳定、安全生产、供应的重要技术措施，也是自来水厂提高现代化水平，打造企业竞争力，实现可持续发展的必由之路。加强对PLC技术的深入研究，对于实现自来水企业自动化生产运行，具有极为深远的积极意义。
关键词：PLC控制；水厂；自动化
1 PLC的控制模式
PLC的控制模式一般可以分为三种，即三级控制模式。第一，每一个PLC工作站根据实时监测的各类仪表数据、还有仪表参数以及设备的状态达到一种自动控制目的；第二，中心控制室中的工作人员需要利用计算机手动控制；第三，在自来水厂自动化系统中的现场工作人员需要根据不同的位置分配相应的责任，需要在PLC面板、操作台还有控制箱三个地方手动操作控制。
2水厂自动控制系统
2.1水厂控制系统组成
水厂生产系统包括5个PLC工作站。系统采用DCS控制系统，主要包括原水提升增压模块、沉淀模块、加药加氯模块、沉淀模块和送水模块。为了方便控制和维护，为每个沉淀池配置了单独的PLC控制台。整个系统采用总线与中控室通讯。同时，为了方便现场控制，在每个工作模块配置了触摸屏，方便巡检人员根据实际情况进行操作。
为了便于监控和管理，在集控中心配置工作站两台。通过组态建立与PLC通信，实时监控各个模块的工作情况，并根据实际数据和调度要求，对各个模块进行控制。可视化操作人机界面友好，可以实时显示各个设备的工作状态，及时记录历史数据，并实现实时/历史报警功能。
2.2制水工艺流程
自来水厂的制水工艺流程比较复杂，具体如下：取水→制备和添加药剂→混凝→平流沉淀与过滤沉淀→送水，详细见图1。如今我国城市自来水厂的制水工艺流程应用的为最先进的深度处理工艺，其能够满足国家标准需求。同时，自来水厂的自动化控制仪表设备主要采用分布式的集散控制系统，并且融合互联网控制技术与网络技术，可完成自来水厂制水工艺自动化管控，有效提高自来水厂的制水工作效率与送水速率。
3 PLC在自来水厂自动化系统中的应用
3.1ＰＬＣ在水厂投加系统中的应用
在水厂中需要投加各种化学试剂以使水质达到要求，如在水中加入氯可以进行消毒，在水中加入矾可以将水体中的杂质进行吸附沉降达到净水的目的。那么加多少试剂就是一个问题了。在传统的水厂中，试剂加入多少取决于人工经验，且投加设备很简单，时常会造成试剂添加过多或过少的情形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆试剂添加过多会造成浪费，同时对水质有一定影响，试剂添加过少可能使水质不达标，因此设计出自动化的试剂投加系统是保证水质达标的基础。ＰＬＣ自动化控制系统具有可进行编程处理、动态灵活等特点，使其可以应用到水厂投加系统中。水厂中有两个地方需要进行加氯处理，一个是在絮凝池前进行加氯以氧化降解水中有机物，一个是对过滤水进行加氯消毒处理。ＰＬＣ自动化控制系统根据传感器接收的信息来进行加氯量的调节，其对加氯系统的监控对象有加氯机、取样泵、余泵分析仪和漏氯报警器等。张峻波等采用专家控制和串级控制相结合的方案，结合动态软件技术、ＰＬＣ自动化控制系统对南京某水厂的加氯工艺进行研究发现，自动加氯效果明显好于人工加氯，人工加氯出水余氯波动范围大，而自动加氯出水余氯波动范围小，维持在０．５ｍｇ／Ｌ左右，达到出水标准。在对城南水厂自控系统的改造中，通过对氯气进行自动投加、监视加氯设备以及进行远程控制等措施，彻底解决了水厂出水余氯不稳定的情况，减少了劳动力，水厂实现了自动化控制。张帆的研究表明氯气自动加投能使得余氯曲线变化稳定，在一定范围内优于人工加投。水厂中加矾是为了去除水中的悬浮物、杂质。ＰＬＣ自动化控制系统通过比较原水浊度和出水浊度来对加药泵进行控制，而加药泵是通过改变冲程和转速等来控制加药量的。ＰＬＣ自动化控制系统可以根据ＳＣＤ的测量值对药量进行微调，进一步控制加药精度。当ＳＣＤ出现故障时，由ＰＬＣ自动化控制系统自行对矾进行添加。ＰＬＣ自动化控制对象对加矾系统的监控对象有加药泵、流量计、浊度计和温度计等。黄念禹对西洲水厂的投矾系统进行研究发现，在程控中源水的浊度和流量等是主控因子，而像源水水温、待测滤水浊度等是程控的辅助因子，这些辅助因子可以使投矾系统运行稳定，这种软件的复合环控制节约了用矾量，对水质改善效果明显。
3.2ＰＬＣ在水厂滤池系统中的应用
在原水经过投加氯、矾等试剂处理之后水体中大部分杂质已经被除去，但是水质依然还是不能满足生活用水需要，于是还需进一步处理水中杂质。滤池系统就是这一重要环节，滤池系统运行好坏直接影响出水质量。目前我国一般采用矿石或石英砂等作为过滤材料，它们能吸附过滤掉水体细小的悬浮颗粒、细菌、微生物等。常见的滤池根据形状结构可以分为Ｖ形滤池、无阀滤池和虹吸滤池等。滤池系统主要有液位控制和反冲洗控制两部分。液位控制就是对用水量的控制。在液位控制系统中通过感应用水量来调节水泵的水量，从而实现合理分配，以实现供水系统的稳定运行，同时也能节约能源。ＰＬＣ自动化控制系统对液位进行控制包括液位传感器、变频器、触摸屏、电机和清水池等。液位计用来检测液位压力，ＰＬＣ设置相关程序后可以根据给定压力信号进行反馈处理。变频器可以使电机获得可变频率电源，使水管压力变化连续。触摸屏能显示当前工作信息，便于做出相关操作。在实际的工作中，出于对成本的考虑，对液位的控制并不严格，允许一定的偏差，是通过闭环控制程序来实现开关阀门的。具体是以液位计为信号，当液位计超出设定值并持续上升时需进行开阀门操作，当液位计低于设定值并持续下降时需进行关阀门操作。在其他情况下，不操作阀门。当液位在设定值附近变动时，会频繁地给ＰＬＣ开关阀指令，对系统稳定造成破坏，可以通过加入定时器控制开关时间来解决这一问题。冲洗主要是为了清除掉滤料上的杂物，保持滤料的高效运转，冲洗结果好坏是滤池正常运行的关键。冲洗的方式有多种，如水洗、气洗和水气混合等。在反冲洗启动时需进行控制，当水头损失时需进行冲洗，通过比较原液位与设定液位看是否需要进行反冲洗；也可设置定时冲洗，根据滤池过滤时间自动进行冲洗。反冲洗过程中也需进行控制。反冲洗的过程比较复杂，一般是先进行过滤、冲洗开始，之后关闭清水阀、开排水阀，之后进行一系列的气冲、气水混合冲以及水冲，在此之后关闭水冲阀、水冲泵、排水阀，打开气阀、进水阀。在编程设计中一定要严格设定条件，避免错误。ＰＬＣ自动化控制系统设计要保证反冲洗不断进行，在此过程中要采集水头损失、阀门关闭状态、液位、水泵和各电气参数，同时要设置水泵、阀门、鼓风机、水位、压差和电气参数故障报警。杨江华对珠海市西区水厂的反冲洗系统进行了改造，发现在反冲洗中增加变频器对水泵进行控制，可以获得稳定的冲洗水压，并且冲洗效果更好，而在反冲洗过程中增加水质在线仪表，可以对水质参数进行实时监控，进而使反冲洗程序的启动时间控制更加科学合理。
4结束语
综上所述，为满足居民日常生活与工作用水需求，提高自来水水质，自来水厂十分重视自动化控制系统的应用。为了保证系统的稳定运行，需要对控制系统的各个环节做好自动化控制设计和选型，进而实现全厂运行自动化，充分发挥PLC的性能，为供水的安全、连续、稳定提供保障。
参考文献:
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[2]刘瑞林.现代水厂自动控制系统的开发[J].通讯世界，2018，（01）：236-237.
论文作者:邵将
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
标签：水厂论文; 滤池论文; 自来水厂论文; 系统论文; 液位论文; 水质论文; 加氯论文; 《防护工程》2018年第35期论文;