自動控制系統(tǒng)在自來水廠的應(yīng)用

1、自動控制系統(tǒng)在自來水廠的應(yīng)用摘 要：通過對自來水廠自控系統(tǒng)應(yīng)用的介紹，說明了可編程控制器PLC在工控中的重要地位。關(guān)鍵詞：自控系統(tǒng)；PLC1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)該方案采用光纖以太網(wǎng)組成，以太網(wǎng)的速度可達(dá)到100Mb/ s。控制中心兩臺監(jiān)控計 算機(jī)通過以太網(wǎng)交換機(jī)與各PLC工作站相連接，兩臺監(jiān)控計算機(jī)互為冗余，按無人值班 （少人值守）運(yùn)行方式設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)上的各部分設(shè)備中任一部分不工作或故障，不影響系 統(tǒng)其它部分的運(yùn)行。該方案由主控級（控制中心）和PLC1、PLC2、PLC3、PLC4、PLC5、PLC6現(xiàn)地控 制單元組成，主控級設(shè)有二臺冗余工作的主機(jī)操作員工作站，作為控制中樞，非運(yùn)行期 間作為培訓(xùn)等。主控

2、級除完成對被控對象的監(jiān)視控制外，還具有與In ternet通信及其他外部系統(tǒng)通信并留有與辦公自動化聯(lián)機(jī)接口，是整個監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心。現(xiàn)地單元 級設(shè)6套現(xiàn)地測控單元LCU直接面向生產(chǎn)過程，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和處理，能夠 獨立或按主控級的命令完成對所有被控對象的監(jiān)視和控制。每臺PLC柜上均配有觸摸屏。 主控級監(jiān)控計算機(jī)之間以及與現(xiàn)地單元級各控制單元均可采用TCP/IP以太網(wǎng)聯(lián)接，采用以太網(wǎng)直接聯(lián)接，傳輸速率高，安全穩(wěn)定性好。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟娤聢D。Windows xp下使用Ifix 作為監(jiān)PLC采用西門子S7-300系列產(chǎn)品，監(jiān)控計算機(jī)在控軟件。兩臺監(jiān)控計算機(jī)安裝完全相同的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。由于

3、兩臺監(jiān)控計算機(jī)均 同時與以太網(wǎng)相連,因此它們可同時從PLC得到相同的信號，但是向PLC發(fā)送命令及打印機(jī)的控制是互鎖的2.2.1取水泵站PLC1(1) 主要檢測參數(shù)原水PH值、流量、溫度、濁度；原水進(jìn)水閥開度、原水進(jìn)水閥超限位報警、原水(2) 主要控制功能原水泵控制；接受并執(zhí)行來自監(jiān)控計算機(jī)的正確指令和參數(shù)設(shè)置；將原水泵及吸2.2加藥加氯PLC2(1) 主要檢測參數(shù)溶解池、溶液池液位連續(xù)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(guān)狀態(tài)；進(jìn)/出液閥開 關(guān)狀

4、態(tài)。氯瓶稱重、氯氣投加量、漏氯報警、加氯機(jī)開 /停狀態(tài)；氯路切換及電動球閥 工作狀態(tài)；(2) 主要控制功能加藥泵的控制；溶藥池相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控；加氯系統(tǒng)的監(jiān)控；將加藥泵、加氯設(shè)備、 藥池等的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)的參數(shù)傳送至監(jiān)控計算機(jī)；接受并執(zhí)行來自監(jiān)控計算機(jī)的正(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(fù)合環(huán)加氯方式即根據(jù)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(jù)原水流量的變化以及設(shè)定的投加率自動調(diào)節(jié)加氯量。復(fù)合環(huán)加氯方式控制原理為：加氯控制器根據(jù)原水流量以及投氯后取樣水中余氯值和設(shè)定 的余氯值,采用PID控制規(guī)

5、則,輸出一個控制量來控制加氯機(jī)的投加裝置,形成一個 閉環(huán)控制，使余氯值向設(shè)定值逼近，(4) 加藥(磯)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(jīng)濟(jì)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(fù)雜過程，在技術(shù)上實現(xiàn)有一定難度，目前國內(nèi)許多水廠還處于憑經(jīng)驗?zāi)繙y水質(zhì)、手工投加階段。一些水廠經(jīng)改造采用了自動投加 系統(tǒng)，實際效果也不理想。引入先進(jìn)的控制理論來解決自動投加問題是目前國內(nèi)外水處理行業(yè)普遍關(guān)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(huán)控制方式 , 另一種是多參數(shù)的閉環(huán)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(shù)

6、綜合累計、統(tǒng)計及分析 , 自動調(diào)節(jié)加礬量并記憶各種優(yōu)化控制參數(shù) ,2.3 公共沖洗 PLC3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(tǒng)，主站與子站之間用 MODBUS絡(luò)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(tǒng)上互為后備 , 濾池的運(yùn)行與反沖程序編寫在子站內(nèi) , 使系統(tǒng)更安全 , 同時分散的 I/ O 又使濾池的控制系統(tǒng)電纜連線更為減少 , 使維護(hù)更加(1) 公共沖洗 PLC主要檢測參數(shù)：反沖洗水泵開停、 故障、手/ 自動 ; 反沖洗水泵電流 ; 出口閥開關(guān)狀態(tài)、 故障狀態(tài)、 手/ 自動; 反

7、沖洗鼓風(fēng)機(jī)開停、故障、手 / 自動; 出口閥開關(guān)、故障、手 / 自動; 出口 旁路閥開關(guān)、故障、手 / 自動 ;旁路閥控制 , 沖洗控制 , 保護(hù)設(shè)備停車控制 , 反沖洗水泵備用切換 , 鼓風(fēng)機(jī)備用切 換。 鼓風(fēng)機(jī)開/停、相關(guān)閥開/關(guān)當(dāng)濾池PLC子站接到發(fā)出的反沖洗請求，鼓風(fēng)機(jī)開 始工作 , 相關(guān)的閥門打開 , 反沖洗完成后 , 鼓風(fēng)機(jī)停止工作 , 相關(guān)的閥門關(guān)閉。 水泵的開 / 停、相關(guān)閥的開 / 關(guān)當(dāng)濾池 PLC 子站接到發(fā)出的反沖洗請求 , 水泵開 始工作 , 相關(guān)的閥門打開 , 反沖洗完成后 , 水泵停止工作 ,(2) 各濾池 PLC主要檢測參數(shù) :每個濾池的水位連續(xù)檢測及顯示、水頭損

8、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(shè)備工作狀態(tài) , 故障狀態(tài)的檢測 , 手/ 自動狀態(tài) ; 清水閥閥 門開度、開關(guān)限位、超開 /主要控制功能 :濾池的恒水位過濾控制 PLC 根據(jù)每個濾池的液位計 (可設(shè)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(jù)每格濾池中的液位信號控制出水調(diào)節(jié)閥的開度 , 保證濾池 中水位的恒定,其控制精度w 210cm 而且調(diào)節(jié)閥的動作穩(wěn)定。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(jù)工藝要求，設(shè)定濾池的最大過濾時間，在濾池開始過濾時

9、，濾池PLC子站開始計時， 并與設(shè)定值比較,當(dāng)兩者相等時,濾池PLC向PLC壓差值：在濾池PLC上設(shè)定濾池的最大阻塞壓差值，當(dāng)過濾時阻塞壓差傳感器連 續(xù)測定濾料的阻塞壓差值,PLC將此值與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時,濾池PLC 向PLC強(qiáng)制方式：由工作人員根據(jù)現(xiàn)場需要，在濾池控制器上進(jìn)行功能操作，強(qiáng)制濾池 PLC向PLC子站發(fā)出請求。每個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(shè)定均可通過觸摸屏靈活設(shè)置，觸摸屏操作配有密碼鎖定。濾池PLC顯示明確，操作維護(hù)簡單，2.4 送水泵站PLC4(1) 主要檢測參數(shù)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(guān)、分路開關(guān)運(yùn) 行狀態(tài)、時間記錄；PH值、液位、濁度、流量、余氯；出廠水閥開度、超開/超關(guān)限(2) 主要控制功能送水泵的控制；2.5 1#2#沉淀池現(xiàn)場PLC站 PLC5和PLC6(1) 主要檢測參數(shù)沉淀池水位、SCD沉淀后濁度、沉淀池