曹渊 宋杰 朱彬 王立宇

摘  要：随着社会的发展，人们在生活工作中对电力能源的需求日益提高，这就导致了电厂工作量上升，使得电厂用水量和废水量增加。基于此，为提高水资源利用率，提高电厂运作效率和效益，该文掌握设计应用水处理设备自动化控制系统意义，分析电厂水处理设备自动化控制系统的具体设计，并研究其实现与应用路径，以供相关技术工作参考。

关键词：水处理设备自动化控制系统   PLC技术   数据采集   数据处理

中图分类号：TM621.6                      文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）07（c）-0023-03

Abstract： With the development of society， people's demand for electric energy in life and work is increasing day by day， which leads to the increase of power plant workload and the increase of power plant water consumption and wastewater. Based on this， in order to improve the utilization rate of water resources and improve the operation efficiency and benefit of power plant， this paper grasps the significance of designing and applying the automatic control system of water treatment equipment， analyzes the specific design of the automatic control system of water treatment equipment in power plant， and studies its implementation and application path， so as to provide reference for relevant technical work.

Key Words： Automatic control system of water treatment equipment; PLC technology; Data acquisition; Data processing

科学技术水平的提高极大地推动了电厂生产效率的提升，电力生产相关水处理设备愈发先进，通过面向此类设备设计自动化控制系统，能够有效提升水处理效率与效果。因此，应研究该系统的设计与应用，掌握技术要点，从而优化水处理设备功能，对电厂发展起到推动作用。

1  探讨水处理设备自动化控制系统设计应用意义

在电厂经营发展过程中，电力生产工作需要大量的水资源，由于自来水和矿井水中夹杂着一定的杂质，若是不对其进行处理，则会直接影响到相关设备的运作情况，久而久之，会造成严重的资源、经济损失。但是通过设计水设备自动化控制系统，能够依托于该系统的预处理、反渗透脱盐以及深度除盐系统等系統实现对大量水的有效、快速处理。与此同时，电厂给水效率较高，以往传统的系统无法有效回收水资源，造成水资源不必要的浪费，而依托于水设备自动化控制系统，相关工作人员能够根据工艺开展和设备运行的实际情况对处理流程进行调整，从而提高工作效率的同时，减少不必要的浪费。

2  分析电厂水处理设备自动化控制系统的设计

2.1 系统技术流程及控制范围

电厂水处理设备自动化控制系统主要由3个子系统组成，分别为预处理系统、反渗透脱盐系统以及深度除盐系统，除此之外，还具有5个辅助系统，分别为阻垢剂投加系统、过滤器反洗系统、氨液投加系统、RO清洗系统以及混床再生系统。其中，在设计预处理系统时，为实现水中杂物的有效去除，比如：胶体或是悬浮物等，应使用原水池、活性炭过滤器、升水泵、絮凝剂加药以及双介质过滤器等设备装置，从而为后续脱盐处理工作的高效开展奠定良好基础。而反渗透脱盐系统的设计，主要使用反渗透膜组、5μ保安过滤器以及RO高压泵等。某电厂在使用该子系统后，去除了97%以上的盐分，为后续作业提供条件，有效降低了相关成本投入。在该系统组成下，其作业流程具体如图1所示。

2.2 系统具体设计

2.2.1 三层设备

设计水设备自动化控制系统时，其三层设备分别为执行层、控制层以及管理层。执行层主要是指电力生产现场的相关设备，比如电机、双介质过滤层、传感器设备以及反渗透膜组等;控制层设计包括PLC、现场手操器以及ET200M等设备;管理库设计为工程师站、操作站以及数据库服务器等操作设备[1]。

2.2.2 两级网络

水设备自动化控制系统中两极网络的设计主要分为控制级和监控级，这是因为水处理设备系统自动化功能的实现意味着现场人员减少，所以PC端工作人员需要实时掌握水处理设备运作情况，因此该系统不仅要具有控制性能，还需要能够实时采集现场信息供相关工作人员分析与研究。在设计控制级时，主要采用PLC技术。以某热电厂为例，其拥有2座35 t/h燃气锅炉，在其运作过程中，每天需要的二氧化硅和导电率分别在20 μg/L和0.2 μs/cm以下，且硬度约为0的合格水大概在250 t。在其需水量较大的情况下，该热电厂主要使用矿井来水作为锅炉用水的主要来源，但此类水资源水质成分较为复杂，因此，为保证水处理工作和电力生产等作业的有序展开，需要配备高自动化水平的控制系统[2]。

3  研究电厂水处理设备自动化控制系统的实现与应用

3.1 系统工作方式

通过硬件装置和软件的设计，水设备自动化控制系统一共具有3种工作方式分，分别为自动工作方式、自动工作方式以及机旁手动工作方式。首先，当采取自动工作方式时，水设备自动化控制系统中的PLC技术能够远程手动检测酸碱值、水位以及压力等信息，掌握相关设备的运作情况，根据具体处理和生产需求对设备进行调节，整个流程均不需要人工参与，工作效率得到极大的提高。其次，在采用远程手动工作方式时，相关工作人员通过分析现场实际情况，在操作员站可以开展联机设备操作等工作，从而对水处理流程进行控制，保证处理作业有序展开。当相关工作人员选择某台或几台设备并投入使用后，水设备自动化控制系统可以自动完成已选设备的启停和监控工作。最后，机旁手动工作方式的使用主要在手动试车场景和现场检修场景。

3.2 相关设备的控制与联锁

在水设备自动化控制系统中，相关设备的控制和联锁内容主要包括设备的正常启停以及设备出现故障后的启停与急停。对于设备正常启停而言，联锁投入后相关设备按设定的顺序启动，一般情况下，遵循的主要原则为逆序停止，当解除联锁后，相关工作人员需要以现场实际情况为基础对设备进行人工启停。对于设备故障的启停，当联锁投入后设备运行，若是在此过程中有设备出现故障，那么处于启动状态的设备则会立即停运，而未启动的设备则根据故障的具体位置对下游设备停止、延时停止以及继续运行时间进行判定，避免造成大规模的故障。而急停则主要发生在水设备自动化控制系统运行过程中某环节发生紧急事故时，通过将紧急停止按钮按下，所有设备立刻停运。

3.3 变频器、自动加药调节

对于水设备自动化控制系统而言，为有效提高水处理设备控制精准程度，为其平稳运行和高效运行提供保障，主要通过现场安装变频器和自动加药设备的方式。通过落实变频器和自动加药调节机制，PLC能夠将现场采集到的信息数据和信号进行处理，比如：信号转换、信号计算以及信息数据判断等，在获得可识别信息数据后，根据前期设定的程序可以以自动化的方式将调节量信号输出至加药设备和变频器，从而完成回路闭环调节。而PID闭环调节主要负责的工作内容有混合离子交换器进水量、双介质过滤器、自动加药设备以及水压即水仓水位等设备的调节工作[3]。

3.4 采集并处理相关信息数据

针对现场信息数据的采集与处理，为实现该功能作用，主要利用对现场设备开关量和模拟量数据的采集，并将其输入到PLC系统中，实现A/D转换、D/A转换以及逻辑分析，根据分析结果进行判断，之后下放到ET200M分站，实现对水处理设备整体运行状态的及时、合理调整。与此同时，该信息数据也会同步上传到操作员站，相关工作人员PC端以及显示屏，能够获得设备运行总貌画面，掌握工艺流程，对各类生产数据进行记录并生成报表，加强各类信息数据的可追溯性，为相关问题和故障的分析与总结提供重要参考依据。仍以某电厂为例，在应用由上述软件和硬件构成的水设备自动化控制系统后，有效缓解了工作的劳动量，减少了人工操作带来的失误与损失，同时，电厂日产合格除盐水大概有250 t，极大地提高了电厂的环保效益与经济效益[4-6]。

4  结语

综上所述，水设备自动化控制系统对电厂整体电力生产工作、成本投入和经济效益具有极强现实意义。因此，应对电厂实际情况出发，充分利用组态软件的数据处理能力和PLC抗干扰能力构建水设备自动化控制系统，实现对水处理设备和工艺流程的控制、监视以及数据采集，减少工作工作量的同时提高工作效率。

参考文献

[1] 金兴伟，石存秀，汤秀红.基于PLC控制的一体化污水处理设备控制系统改造设计[J].湖北工业职业技术学院学报，2020，33（4）：79-81.

[2] 王师.电气控制在一体化污水处理设备中的应用研究[J].机电信息，2021（18）：5-6.

[3] 陆大同，杨超.基于PLC的污水处理设备控制系统研究[J].山东工业技术，2018（8）：103.

[4] 高孝旺.可编程控制器在污水处理控制系统中的应用[J].科技创新与生产力，2021（2）：80-82.

[5] 陈晓东，杨侠，高远，等.BDP污水处理工艺控制系统的研究[J].自动化与仪表，2019，34（5）：32-34，44.

[6] 刘爽.小型污水处理设备监测控制系统设计[D].济南：山东大学，2016.