論自來水廠中的ＰＬＣ自控技術的運用

摘要：通過對水廠PLC可編程自控系統應用的介紹，說明了可編程控制器在工控中的重要地位。
1、系統網絡結構：
　　　　該方案采用一層以太網和兩層FIPWAY 雙絞線網絡, 以太網的速度為10Mb/ s， FIPWAY 網絡的速度為1Mb/ s。兩臺監控計算機通過以太網連接, 實現監控計算機備用的功能; 兩臺監控計算機與PLC1 、PLC2 、PLC3 、PLC4 、PLC5 、PLC6 構成第一層FIPWAY 網絡, 其主要功能是將所有接入PLC 的信號傳送至兩臺監控計算機; PLC3 和12格濾池控制臺組成第二層FIPWAY 網絡, 用以完成反沖洗的控制。
2、各分站描述：
　　2.1 取水泵站PLC：
　　(1) 主要檢測參數。
　　原水PH 值、流量、溫度、濁度; 原水進水閥開度、原水進水閥超限位報警、原水進水閥限位開關、原水進水閥故障報警。
　　(2) 主要控制功能。
　　原水泵控制; 接受并執行來自監控計算機的正確指令和參數設置; 將原水泵及吸水井的運行狀態及參數傳送至監控計算機。
　　2.2 加藥加氯PLC
　　(1) 主要檢測參數。
　　溶解池、溶液池液位連續檢測、高低位、超高位報警; 計量泵開停、計量泵手/ 自動、計量泵故障、計量泵沖程檢測、計量泵變頻裝置頻率檢測、計量泵變頻裝置故障檢測、計量泵變頻裝置手/ 自動; 攪拌器開停、故障; 稀釋水閥開關狀態; 進/ 出液閥開關狀態。氯瓶稱重、氯氣投加量、漏氯報警、加氯機開/ 停狀態; 氯路切換及電動球閥工作狀態; 空瓶信號檢測。
　　(2) 主要控制功能。
　　加藥泵的控制; 溶藥池相關設備的監控; 加氯系統的監控; 將加藥泵、加氯設備、藥池等的運行狀態及相關的參數傳送至監控計算機; 接受并執行來自監控計算機的正確指令和參數。
　　(3) 加氯控制原理。
　　水廠工藝中, 加氯包括前加氯和后加氯。前加氯一般采用原水流量配比加氯方式, 而后加氯采用復合環加氯方式即根據出廠水余氯反饋控制方式。原水流量配比加氯方式控制原理為: 加氯控制器根據原水流量的變化以及設定的投加率自動調節加氯量。復合環加氯方式控制原理為: 加氯控制器根據原水流量以及投氯后取樣水中余氯值和設定的余氯值, 采用PID 控制規則, 輸出一個控制量來控制加氯機的投加裝置, 形成一個閉環控制, 使余氯值向設定值逼近, 確保出廠水余氯指標的穩定達標。
　　(4) 加藥(礬) 自動控制原理。
　　在水廠自動化中, 加藥自動控制是提高社會效益和經濟效益最顯著的一項措施。這是一個長延時、非線性時變、干擾因素多的復雜過程, 在技術上實現有一定難度,目前國內許多水廠還處于憑經驗目測水質、手工投加階段。一些水廠經改造采用了自動投加系統, 實際效果也不理想。引入先進的控制理論來解決自動投加問題是目前國內外水處理行業普遍關注的問題。一般加礬自動控制也可分為兩種方式: 一種是開環控制方式, 另一種是多參數的閉環控制方式。通過PLC 對游動電位、加礬量、加礬濃度、濾后水濁度原水溫度等參數綜合累計、統計及分析, 自動調節加礬量并記憶各種優化控制參數, 取得較好的效果。
　　2.3 公共沖洗PLC
　　濾池PLC 站考慮用1 臺公共沖洗PLC 主站,外加12 臺濾池的PLC 子站組成1 個二級控制系統, 主站與子站之間用FIPWAY 網絡連接, 主站與子站之間采用集中管理、分散控制方式, 主站與子站從系統上互為后備, 濾池的運行與反沖程序編寫在子站內, 使系統更安全, 同時分散的I/ O 又使濾池的控制系統電纜連線更為減少, 使維護更加方便。
　　(1)公共沖洗PLC 主站。
　　主要檢測參數：
反沖洗水泵開停、故障、手/ 自動; 反沖洗水泵電流; 出口閥開關狀態、故障狀態、手/ 自動; 反沖洗鼓風機開停、故障、手/自動; 出口閥開關、故障、手/ 自動; 出口旁路閥開關、故障、手/ 自動; 反沖洗水流量。
主要控制功能：
　　旁路閥控制, 沖洗控制,保護設備停車控制, 反沖洗水泵備用切換, 鼓風機備用切換。
　　①鼓風機開/ 停、相關閥開/ 關當濾池PLC子站接到發出的反沖洗請求, 鼓風機開始工作, 相關的閥門打開, 反沖洗完成后, 鼓風機停止工作,相關的閥門關閉。
　　②水泵的開/ 停、相關閥的開/ 關當濾池PLC 子站接到發出的反沖洗請求, 水泵開始工作,相關的閥門打開, 反沖洗完成后, 水泵停止工作,相關的閥門關閉。
　　(2)各濾池PLC 子站。
　　主要檢測參數:
　　每個濾池的水位連續檢測及顯示、水頭損失檢測、渾水閥、清水閥、反沖洗閥、排污閥、反沖氣閥、排氣閥等設備工作狀態,故障狀態的檢測, 手/ 自動狀態; 清水閥閥門開度、開關限位、超開/ 超關狀態報警。
　　主要控制功能:
　　①濾池的恒水位過濾控制PLC 根據每個濾池的液位計(可設定高低限報警) 給出的信號, 控制濾池出水閥門的開度, 以保證濾池的水位恒定。濾池PLC 裝有恒水位控制軟件, 恒水位控制軟件是根據每格濾池中的液位信號控制出水調節閥的開度, 保證濾池中水位的恒定, 其控制精度≤210cm，而且調節閥的動作穩定。
　　②濾池的反沖洗控制對于反沖洗的控制采用三種反沖洗控制方式:過濾周期: 根據工藝要求, 設定濾池的最大過濾時間, 在濾池開始過濾時, 濾池PLC 子站開始計時, 并與設定值比較, 當兩者相等時, 濾池PLC 向PLC 子站發出反沖洗請求。
　　壓差值: 在濾池PLC 上設定濾池的最大阻塞壓差值, 當過濾時阻塞壓差傳感器連續測定濾料的阻塞壓差值, PLC 將此值與設定值進行比較, 當兩者相等時, 濾池PLC 向PLC 子站發出反沖洗請求。
　　強制方式: 由工作人員根據現場需要, 在濾池控制器上進行功能操作, 強制濾池PLC 向PLC 子站發出請求。每格濾池定時沖洗法的沖洗時間和壓差沖洗法的最大阻塞壓差的設定均可通過XBT 靈活設置。XBT 操作配有密碼鎖定。濾池PLC 顯示明確, 操作維護簡單, 可實現無人值守的全自動控制。
　　2.4 送水泵站PLC4
　　(1) 主要檢測參數.
　　變電所總電流、有功功率、電壓、分路電流、有功功率、總電路開關、分路開關運行狀態、時間記錄; PH 值、液位、濁度、流量、余氯; 出廠水閥開度、超開/ 超關限位、報警、出廠水閥開關限位。
　　(2) 主要控制功能.
　　送水泵的控制; 接受并執行來自監控計算機的正確指令和參數。
　　2.5 1#～2#沉淀池現場PLC站PLC5 和PLC可編程
　　(1) 主要檢測參數.
　　沉淀池水位、SCD、沉淀后濁度、沉淀池分管進水閥開關位置限位、沉淀池分管進水閥開關狀態、沉淀池分管進水閥手/ 自動狀態、沉淀池分管進水閥故障狀態; 排泥機運行/停止狀態、排泥機前進/ 后退、排泥機手/ 自動、排泥機故障、排泥閥開關狀態、真空泵開/ 停、排泥機行程頭尾極限限位、排泥機行程分段限位。
　　(2) 主要控制功能.
　　根據生產需要啟用/ 停用沉淀池; 根據污泥濃度開關或時間周期進行排泥控制。
3、監控計算機系統簡介：
　　3.1 簡述：
　　監控計算機將在Windows NT 下使用InTouch作為監控軟件。兩臺監控計算機將安裝完全相同的系統軟件和應用軟件。由于兩臺監控計算機均同時與以太網和FIPWAY 網相連, 因此它們可同時從PLC 得到相同的信號, 但是向PLC 發送命令及打印機的控制是互鎖的。
　　3.2 主要功能
　　(1) 多種輸入方法,如標準鍵盤、功能鍵盤、鼠標。
　　(2) 記錄操作員動作, 可對操作員操作的日期、時間、姓名進行記錄, 從而使一些危險的操作能夠被跟蹤。
       (3) 有1000 種不同的保護等級, 可以保證每個操作都可被禁止, 以防止非法操作。