浅析PLC控制系统在自来水厂的应用

[摘 要]本文通过分析已建水厂自动化控制系统的现状，结合工艺设备智能化的发展趋势，以及我国中小型水厂现状，介绍了以PLC作为控制器的自来水自动控制系统，该系统不仅能降低能耗、节约成本、减少维修维护工作强度，减小与先进水平的差距推进我国给水工艺的发展。

[关键词]PLC；自动化控制系统；上位机监控系统；

中图分类号：TK323 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0357-01

目前，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，在一些已实现自动化的水厂中，虽然其自动化系统和设备与其它行业有些先进，但其功能并未充分发挥出来。自来水厂自动化系统的总体要求是可靠地实现对各水处理设备和生产过程的自动监控，达到“现场无人值守、控制中心少人值班”的自动化程度。下面是我对PLC控制系统在自来水厂设计中的几点认识。

一、PLC自动控制系统的组成

本PLC控制系统包括中控室、取水井、加矾加氯间、反应池、过滤池、清水池、送水泵房、管网等各环节组成，如图1所示。各子系统由PLC站控制，中控室有2台分别用于生产管理与监控的算机，中控计算机可实时显示各PLC单元控制的仪表、机电、加矾、加氯设备和滤池在内的工作情况，可对系统的所有设备进行远程操作和控制。

二、MCGS工控组态软件

MCGS是运行在Windows平台上，具有上位机监控系统生成及快速构造功能的软件包，利用该软件包可为报表输出、动画显示、流程控制、数据采集至处理以及设备驱动等一些问题提供可操作的工具及详细的操作方案。其系统结构图如图2所示。

MCGS组态软件系统由运行环境与组态环境之分，其中在组态环境中用户可完成所有组态配置，当用户组态完成后便会产生一个“组态结果数据库”文件。MCGS运行环境属于一个独立的系统，其能依据“组态结果数据库”中存在的方式实施不同的处理，最终确保用户组态设计相关功能及目标。

三、运用MCGS建立运行程序的过程

1.启动MCGS组态环境，建立工程项目。项目名称是邹平县韩店水厂自动化控制。

2.配置设备。配置设备的主要目的在于为上下机通讯提供支撑。利用设备窗口完成数据的配置以及实现输出设备的控制。同时，对驱动设备共用数据变量进行定义与连接，并完成驱动程序的注册，从而实现计算机与PLC之间的连接。

3.构造数据库。在实时数据库窗口建立新的数据库文件。要求与设备要求的数据库一致。

4.制作图形画面，在用户窗口实现。主要用于设置工程中人机交互的界面。图6是邹平县韩店水厂自动化控制界面。

5.在主控窗口建立新工程。主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。

6.定义动画链接。动画链接是将动画与数据库变量建立联系，当数据库变量发生改变时动画就可以表现出来。

7.运行与调试。当以上步骤完成以后，先进行组态检查通过后就可以进入运行环境调试。

四、PLC程序设计

1.中间变量分配网络设计：将各个输入模拟量传送到相应的显示存储单元，上位机通过RS485串行通信口读取显示存储单元中的数据，通过MCGS界面显示。

2.加矾程序设计。通过取水浊度初步设置加矾控制输出范围，将各个浊度段对应的控制输出电流初值放入变量寄存器。当取水口浊度值大于50时，PLC控制输出20mA电流，对应D/A的数字量为32767；当取水口浊度值大于30小于等于50时，PLC控制输出16mA电流，对应D/A的数字量为26214，可以依次计算。

3.系统开关设计。系统在取水泵口设置有流量计，一方面可以测量取水流量，同时也作为系统开启的标志。可以选取一定的流量值作为标志，如本方案以10 m3为界，若取水口流量值大于10 m3证明取水开始工作，就需要开启数字量输出接口的加氯仪和投矾开关，若取水口流量值小于10 m3就关闭数字量输出接口的加氯和投矾开关。这样能保证氯气和明矾的充分利用从而避免资源浪费。

4.加矾细调设计。取水口浊度大于50小于等于100，电动调节阀开启到最大，PLC控制输出20 mA电流，同时参考成品水浊度，即沉淀池浊度。具体控制方法是先根据进水口浊度输出粗调量，延时一定时间后，判断沉淀池浊度，如果沉淀池浊度大于5，控制电流就在原值的基础上增加一个单位，增大加矾电磁阀开度，最大增加至全开，对应输出电流20mA；当沉淀池浊度的值小于等于2时，控制电流就在原值的基础上减小一个单位同时减小加矾电磁阀开度，最小减小至全关，对应输出电流4 mA。最终使沉淀池浊度保持在2和5之间。

水厂生产过程中进行自动化控制，使得生产运行管理方式得以较大改善，有效提高了净水处理工作效率及质量。尤其在自来水加药过程中利用PLC技术实现自动化控制，不仅简化了控制方案，而且大大缩短了设计及施工周期，整个系统的可靠性得以显著提高，维护更为便利。同时，与传统手工操作方式相比，自动化控制一定程度上确保了工作人员的身体健康。因此，将该控制系统应用在不同工艺流程中，可发挥不可估量的价值。