PLC在水厂自控系统中的应用

摘要：随着人们生活水平的不断提高，人们对饮用水质的要求也越来越高，自来水厂传统的控制技术将逐步淘汰，PLC的应用将更为广泛。本文就PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用进行了探讨，以期能为PLC控制技术更好地应用在自来水厂自控系统中而提供参考。

关键词：PLC；自来水厂；自动控制

中图分类号：TS951文献标识码： A

引言：随着城市经济建设的发展，城市现代化水平也不断提高。为了适应城市现代化对供水行业的要求，最大限度地改善自来水厂出水水质、降低能耗、提高企业的管理水平和效益，对自来水生产过程进行自动控制就成为实现这一目标的主要技术手段。PLC自动控制对于水厂自动化控制的最基本、也是最广泛的影响，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于水厂单个设备的控制，也可同时用于多个水厂自动化流水线。该技术既节省人力，满足经济运行也能改善出水水质的需要，因此，在自来水厂中得到了广泛的应用。

一、水厂的自控系统

随着我国现代水厂工业生产技术的不断改进，现在有许多水厂已经加大了深度处理净化单元，从而应用技术加工出优质饮用水，许多拥有自控系统的水厂都是由光纤环网形成的主干网，连接操作员站和工程师站以及其它相关现场控制站等等，现场站主要包括了二级泵房、沉淀池、滤池、加药间、水泵房等一些设备，在沉淀池上面有桁车，在大多数的时候都是通过无线方式连接到达沉淀池主站的；目前国内许多中大型城市的水厂在通常情况下都是应用传统的一些办法，然而自控系统是经过多个现场控制室以及一个中央控制室来组成的，通过光纤环网等等的连接设备将其连接到一起，并且都需要进行触摸屏的配置在每一个现场。以供现场操作时使用，PLC中的编程软件大部分是由生产厂商提供，与其硬件进行配套使用，一般都配置触摸显示屏，供工作人员现场手动操作使用，其自身需要有相对应的软件。

二、PLC应用技术自动化控制

PLC自动化控制分为手动控制和自动控制两种状态，已成为了PLC的控制模式，生产设备接受不同控制型号的来源在两种不同运行状态下，在这两种不相同的状态下自动控制系统执行不相同的模式的监控功能。在自动控制方式下，PLC的输出的控制完全操控了设备运行，相关的控制逻辑通过PLC根据输出控制指令来执行，包括在自动模式下根据有关的现场的实时工况，和事先设定好的工艺参数，对运行中的设备进行控制以及保护被控制期间所出现的设备故障，在点动的模式下执行对单台设备运行的控制，和在组合的模式下对设备组进行对一步化的控制；在手动控制方式下，设备将不被PLC所控制，但设备的运行状态仍会继续被进行数据采集、监测、以及故障报警等其他工作，可以通过对转换开关进行控制来对设备进行操作。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

三、PLC系统的运行

自来水厂控制系统由加药控制、加氯控制、滤池恒水位控制和反冲洗控制及二级出水泵控制等部分构成。现就以滤池自动运行模式为例：滤池投入使用时，滤后水调节阀控制滤池液位。以下3种情况任意发生的话，滤池将自动进行反冲洗：超过了滤池运行时间，水头损失高于设定点，控制台或监控电脑发生冲洗要求。一个冲洗周期后，滤池恢复过滤状态。在同一时间内只能冲洗一个滤池。如果冲洗条件不具备，滤池停留在过滤状态（等待冲洗）直到冲洗水源准备就绪，条件是滤后水池满足中水位，没有低气压，2台鼓风机及2台冲洗泵准备就绪。

手动操作模式：当滤池处于“手动”运行模式时，预设的“阻塞值”与“过滤时间”自动不能触发反冲洗，滤池在得到操作人员的手动反冲洗请求之前将一直保持过滤状态。

当滤池被选择在手动模式运行时，通过操作员可选择两种冲洗模式：自动或分步冲洗模式。

冲洗模式也分为自动冲洗模式和分步制冲洗模式。自动冲洗模式：当冲洗模式被选为“自动”模式时，在收到冲洗请求时，它会自动进行一个完整的冲洗周期。可通过操作员从操作盘按下“冲洗请求”键，或从监控计算机、或由运行计时器或由阻塞设定值触发冲洗。分步制冲洗模式：当滤池冲洗模式被选作“分步制”模式时，通过操作员从触摸屏按下“冲洗请求”键，然后，按下触摸屏上的“步进”键，就可启动每个冲洗步骤。各顺序的持续时间由操作员调配。结束冲洗时，滤池停止。只有当滤池被选在手动模式时，该冲洗模式方才有效。

关闭滤池：短期内没有要求的话，在控制台保持滤池停用状态。若延长关闭时间（一周或以上），必须将滤池完全排放干净。必须遵照启动滤池冲洗的指示重新启用滤池。

滤池的运行

过滤：生产过程中，唯一要做的是检查显示阻塞程度的水头损失。液位传感器控制回路控制着滤后水阀门。当水头损失达到约1.5m时，或当运行时间长过设定值时，滤池将自动进行反冲洗（滤池处于自动模式）。缺省设定值为24小时。待滤水通过开孔流入侧面的“V”形槽并通过它在滤池的全长上向滤池供水。水通过滤砂和滤头后在滤板下方进入滤后水管道。

滤池停用：停止滤后水生产，关闭滤后水出水阀。滤池反冲洗

滤池的反冲洗是通过在足够克服过滤物质的阻力的一定压力下向滤池反向供水和气来完成的。在两者的作用下，被滤池截流的杂质被释放进排污系统。

反洗的过程包括以下几步：

停止：停止过滤，滤后水出水阀关闭。

顶部排水自动排水阀打开。当水位降至反洗排水堰后再执行下一步。形成气垫（持续大约30s~1min）：启动鼓风机，打开进气阀，空气由气路系统进入滤池；目的是在滤板下方形成气垫。气水联合反洗：启动一台反冲泵，打开反洗进气阀（保持自动旁通阀关闭），同时进行气冲洗大约6min。期间，检查是否有跑砂现象；如有，减小水的流量直至现象消失。

漂洗：停止气冲，保持水洗。这一步必须持续到排水干净为止。

转化到过滤：关闭反冲洗进水阀，关闭反冲洗排水阀，停止反冲泵，打开滤池进水阀。

四、PLC及电子自动化技术在自来水厂的发展方向

可以说电子计算机的执行能力是很少出现偏差的，因此也可以说在今后的生活中很多细致的、枯燥的工作将由电子计算机技术来代替人类执行，例如PLC技术在自来水厂建设的简单应用就是自来水厂未来电子自动化发展的一个标志。可以预测未来自来水厂的工作大部分将由电子计算机来执行，人们的工作或许只是维护和维修电子计算机硬件和自来水厂设备硬件，这将节约大量人工力量也更能高质量的完成自理水净化工作，避免人员操作就是避免了可能性的二次污染，同时电子计算机的分析数据能力和计算能力都比人类更发达，因此应对不同的计算机能更合理化的解决淡水净化问题，虽然电子计算机不如人脑灵活，但是也在根本上避免了人类工作操作疏忽大意的问题。

结束语：

综上所述，将PLC控制技术应用于自来水厂中，会对提高水厂水质监控的准确性和实时性以及提高水厂工人的生产效率和设备的耐用性有着积极意义，并因此而得到了广泛的应用。本文就PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用进行了探讨，相信对PLC控制技术更好地应用在自来水厂具有一定的帮助。

参考文献：

[1]王勇，陈晓恂.某净水厂刮泥机实现远程控制的简易方法[J].给水排水，2011，37(9)：111-112.

[2]沈玉凤.PLC和Intouch软件在宜兴水务集团滨水厂自控系统中的应用[J].自动化技术与应用，2011(8)：86-88.

[3]仇礼娟.AB系列PLC实现水厂滤池的分散控制[J].电工技术，2011(10)：30-31.