李峻

摘 要：随着社会经济的不断发展，人们的生活质量不断的提高，对于水质的要求也越来越高，而PLC在自来水厂自动化控制系统中应用可以有效的提高水质、降低能耗。基于此，本文通过对自来水厂自动化控制系统存在的问题及PLC控制模式进行分析，论述了PLC在加药系统、加氯系统、V型滤池、中控室计算机监控系统中的具体应用。

关键词：PLC；自来水厂；自动化控制系统

前言：在我国城市化建设过程中，自来水厂起着非常重要的作用，人们的日常生活、生产用水都需要自来水厂进行供应。自来水厂主要起着水质净化处理、水质沉淀处理等作用，同时为稳定供水提供保障。随着科学技术的不断发展，自来水厂实现自动化控制成为人们关注的重点，而PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用为其生产运行提供稳定、可靠的保障，同时也降低了成本。

1自来水厂自动化控制系统存在的问题及PLC控制模式分析

1.1自来水厂自动化控制系统存在的问题

现阶段，我国自来水厂基本实现了自动化控制，但是在实际运行过程中，仍然存在着一些问题。1）我国很多自来水厂并没有真正实现全部自动化。这样情况主要体现在两个方面：其一是我国的自来水厂管理水平和生产工艺都是非常有限的，在自动化控制系统运行过程中，受操作人员的主观因素影响非常大。这种情况下，导致不得不将一些设备改为手动控制，严重浪费了自动化控制系统的资源。其二是技术方面的限制。我国自来水厂的自动控制系统基本上都是从国外引进的，系统中的各个设备经常会出现通讯和兼容问题，使得生产过程中受到了严重的阻碍。2）我国的自来水厂在改造和设计过程中，自动化控制的优势没有完全发挥出来，同时也没有达到自来水生产节能、可靠、稳定等目的。除此之外，在设计系统过程中，没有自上而下、统一调度、逐层深入进行设计，使得自来水厂自动控制环节经常出现问题。

1.2 PLC控制模式

一般情况下，PLC控制模式主要分为三种，即三级控制。其一是各个PLC工作站都需要对各类仪表的设备状态、参数以及数据进行实时监测，从而实现对系统的自动控制。其二是中心控制室中的每一个管理人员都需要通过计算机对中控室进行手动控制。其三是根据自动化系统的每个工作位置对现场的操作人员的职责进行分配，从而对系统中的控制箱、操作台以及PLC面板进行手动操作控制。自来水厂可以根据生产的实际需要，灵活的选用这三种控制模式。水处理环节中的加氯和加药系统需要采用PLC自动化控制，系统其它的生产环节可以使PLC与人工操作装置相互配合，在中控室中进行手动控制，并不需要追求自来水厂的全部自动化控制。

2 PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用

2.1在加药系统中的应用

自来水厂中水处理过程中，在加药时，干扰因素非常的多，同时延时比较长，并且非线性变化比较复杂。而将PLC应用到加药系统中，能够有效的实现加药的自动化控制，大大减轻了劳动力、降低了药耗、提高了水质，并且减少了企业成本的投入。而PLC在加药系统中的应用，主要是采用流动电流（SCD）的方法，将自来水厂中原来的水流量作为前馈变量，将加药之后水样的SCD值作为反馈变量。然后利用PLC对接收到的AI信号与自动化系统中预先设定的最佳值进行比较分析，其中AI信号是流动电流信号，大约为4-20mA。这样就可以将AO信号输出，AO信号与AI信号一样都为4-20mA，从而实现对加药计量泵变频器的控制。在此期间，SCD值会无限逼近预先设定的最佳值。保证了沉淀池浊度一直处于最低范围内，这样会形成一个前馈、反馈的闭环自控系统，从而实现加药系统的自动化控制。

2.2在加氯系统中的应用

自来水厂中水处理过程中，加氯系统主要分为两个步骤，其一是前加氯，其二是后加氯。其中前加氯主要是根据原水流量所占据的比例对其进行加氯。后加氯主要是应用复合投入控制方式对其进行加氯，后加氯是在前加氯完成之后进行的。控制投加率能够有效的管控水流量的比例投加，而PLC在加氯系统中的应用主要是对流量投加比例和投加率进行控制来实现加氯系统的自动化控制。体现在以下两个方面：1）在利用复合投加控制方式加氯过程中，PLC对余氯值和过滤之后的流量信号进行控制，从而实现加氯机的自动化控制。2）PLC通过输入前馈变量（原水流量信号）和反馈变量（加氯之后的水样），然后应用PLC中的PID规则输出AO信号，以这个信号来控制加氯机，从而形成闭环自动控制。这样余氯值会一直围绕着设定值进行变化，从而保证自来水厂中的水余氯达标。

2.3在V型滤池中的应用

自来水厂中的V型滤池涉及到的设备主要有调节阀、反冲洗泵、PLC柜、气动阀门、冲洗鼓风机以及超声波液位计等。PLC在V型滤池中的应用主要有三种控制运行的方式，分别为现场、中控和自动。其中自动控制运行过程中，PLC主要是通过分析冲洗周期和阻塞过滤层的程度，来判断V型滤池中是否需要冲洗。如果需要冲洗，PLC会将信号自动输出，打开调节阀，关闭进水阀，使V型滤池中的水位降低，这样可以避免水资源的浪费。当水位到达最低点时，将排水阀打开，具体操作步骤如下：首先启动鼓风机，将相应的气动阀门打开，进行气洗。其次，启动冲洗泵，将相应的阀门打开，这样就可以实现气水反冲洗。最后将鼓风机和其中的阀门关闭，进行最终的水洗。在此期间，对V型滤池水位恒定的控制、故障保护以及自动反冲洗，全部有PLC自动控制完成。

2.4在中控室计算机监控系统中的应用

PLC在自来水厂中控室计算机监控系统中的应用，要利用Ethemet通讯联络使每个PLC主站实现资源共享。这样PLC的各个主站之间会形成一种联系，当PLC主站利用通讯联络对本站进行操作显示的同时，能够兼顾了解其他PLC主站的运行情况。选择中控室监控系统软件时，要选择现代最新的软件，如FIX软件。这个软件功能非常强大，它的人机界面交互非常优渥，而且能够根据各个自来水厂不同的需求进视频动画链接，使工作人员能够更加直观的观察自来水厂的自动化控制系统的运行 情况。除此之外，PLC在监控系统中的应用，共设有11个监控窗口，分别是自动化总览监控窗口、提升泵站监控窗口、送水泵站监控窗口、V型滤池监控窗口、加药间监控窗口、回收泵房监控窗口、公共冲洗泵房监控窗口、反应沉淀池监控窗口、加氯间监控窗口、一次系统监控窗口、低压配电监控窗口。这些监控任务全部有PLC自动控制完成。

结论：综上所述，PLC的应用，可以降低自来水厂的能耗和药耗，实现自动化生产，同时大大减轻了劳动强度。经过上文分析可得，PLC在加藥系统中的应用，能够有效的实现加药的自动化控制；在加氯系统中的应用，能够有效控制流量投加比例和投加率，从而实现加氯系统的自动化控制；在V型滤池中的应用，能够自动判断V型滤池中是否需要冲洗；在中控室计算机监控系统中的应用，可以使每个PLC主站实现资源共享。因此，将PLC应用到自来水厂自动化控制系统中非常重要。

参考文献

[1]陈荣彬.PLC在自来水厂自动化系统的应用[J].电子技术与软件工程，2017（10）：136.

[2]温晓峰.刍议PLC在自来水厂自动化系统中的运用[J].电脑与电信，2016（Z1）：101-103.

（作者单位：广州东芝白云自动化系统有限公司）