基于PLC的水廠濾池控制

基于PLC的水廠濾池控制在各中小型水廠水質(zhì)生產(chǎn)過程中，濾池生產(chǎn)的有效控制是保證水廠出廠水水質(zhì)優(yōu)劣及生產(chǎn)效率高低的關(guān)鍵因素。在傳統(tǒng)的濾池生產(chǎn)中，一般依靠人工操作進(jìn)行生產(chǎn)，濾池正常的過濾時間以及濾池反沖洗各環(huán)節(jié)的時間和強(qiáng)弱都要依靠現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于受到人員素質(zhì)及經(jīng)驗、環(huán)境溫度、源水水質(zhì)變化等各種復(fù)雜因素的影響，很難使出廠水水質(zhì)長期穩(wěn)定。因此水廠濾池的自動化控制對于出廠水質(zhì)優(yōu)劣尤為重要。虹吸濾池是被廣泛采用的一種濾池形式，傳統(tǒng)上其自動控制方式以水力控制為主，在實(shí)際運(yùn)行中存在一些不足之處，待濾水浪費(fèi)很大就是一個問題，它表現(xiàn)在：(1)濾池在反沖洗前的待濾水(池內(nèi)水深約1.5m)要被排水虹吸排掉；(2)反沖洗時，要等濾池水位下降至進(jìn)水虹吸的破壞管露出水面，進(jìn)水虹吸才能被破壞，這段時間內(nèi)的進(jìn)水也要被排掉；(3)經(jīng)常會出現(xiàn)兩格或兩格以上的濾池同時進(jìn)行沖洗，造成反沖洗水量不足，使沖洗強(qiáng)度不夠，不但浪費(fèi)待濾水，而且容易使濾料結(jié)板，縮短濾池使用周期；(4)沖洗時間不好調(diào)節(jié)，時間控制精度不夠，容易造成過沖洗或欠沖洗。采用機(jī)電自動控制系統(tǒng)，上述問題可以得到解決。本文將對濾池自動控制系統(tǒng)作出簡要的介紹。1濾池基本工藝過程水廠生產(chǎn)的基本工藝可分為加藥、反應(yīng)、沉淀、過濾、消毒、儲存、送水等幾個相關(guān)過程。其中過濾過程又可分為正常過濾和濾池反沖洗兩個子過程，這兩個子過程交替運(yùn)行，相互之間間隔一定時間(24h)，圖1表示濾池工藝過程簡圖。圖1

濾池工藝過程所謂濾池的正常過濾過程就是通過濾料層將待濾水去除雜質(zhì)顆粒、細(xì)菌的過程，其主要目的是使濾后水的渾濁度達(dá)到國家飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。而濾池的反沖洗，就是先后運(yùn)行氣洗、水洗兩種清洗方式去除濾料層中的雜質(zhì)，是濾池自凈的工藝措施。圖2表示濾池基本工藝結(jié)構(gòu)簡圖。圖2

濾池工藝結(jié)構(gòu)濾池的進(jìn)水利用虹吸原理完成。真空泵對進(jìn)水虹吸管抽真空，當(dāng)真空形成(虹吸管中空氣全部排除)后，真空引水器及時準(zhǔn)確地發(fā)出真空形成信號，進(jìn)水成功。從沉淀池來的經(jīng)初步處理的原水進(jìn)入濾池，經(jīng)濾層過濾，從清水管經(jīng)清水閥門去清水庫。水頭損失儀由傳感器和數(shù)顯儀組成，傳感器中壓力接口與濾前水引管相接，差壓接口與濾后清水管相接，不同水位差值得到相應(yīng)的差壓信號，經(jīng)放大處理后由顯示儀顯示，即反應(yīng)濾池實(shí)際水頭損失值。過濾層混濁時，相應(yīng)水位壓差增大，當(dāng)水頭損失到一定數(shù)值時，關(guān)閉清水閥門，濾層即用反沖水箱中的儲水反沖。濾池對反沖時產(chǎn)生的污水排水也是利用虹吸原理完成的，真空泵對排水回路抽真空，真空形成后，污水從排水渠道排出。濾池反沖至反沖水箱低水位時停止。

根據(jù)工藝，濾池PLC控制要求為：距上一次反沖結(jié)束6小時(該時間段可根據(jù)工藝要求修改)之間不進(jìn)行反沖：距上一次反沖結(jié)束6小時之外到24小時(該時間段亦可修改)之內(nèi)，如水頭損失值達(dá)到設(shè)定上限值時，啟動該濾池反沖；距上次反沖結(jié)束24小時，則啟動該濾池反沖。多個濾池輪流反沖，反沖間隔時間控制反沖水箱自動上水至設(shè)定高水位在濾池正常下作時間內(nèi)，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)清水閥門開啟度，以保持濾池液位在一定高度。2濾池控制策略當(dāng)濾池正常過濾的時候，其工藝要求就是要保持濾池水位的恒定(2m)，以保證濾池有一個穩(wěn)定的生化環(huán)境。由于進(jìn)水閥全開，瞬時進(jìn)水量上下波動比較大，所以就需要通過控制濾后水閥的開啟度，以達(dá)到濾池水位的恒定。在如何確定濾后水閥開啟度的方法上，傳統(tǒng)控制和PLC控制存在相當(dāng)大的不同。在傳統(tǒng)的控制中，往往依靠操作人員的目測估計水位的高低，進(jìn)而手動調(diào)整濾后水閥的開啟度，達(dá)到水位的相對平穩(wěn)，顯然這種操作方式受各種因數(shù)的影響不能滿足自動化和精度的要求；而在PLC自動控制系統(tǒng)中，超聲波水位計實(shí)時監(jiān)測水位的變化，并傳送回模擬數(shù)據(jù)，PLC利用專門的PID回路控制(閉環(huán)控制)指令，通過PID算法確定出濾后水閥的開啟度，再以此控制濾后水閥，使濾池水位保持相對恒定。關(guān)于PID回路控制。當(dāng)濾池正常生產(chǎn)一段時間(24h)之后，就需要對濾池進(jìn)行反沖洗，以去除濾料層的雜質(zhì)。其步驟如下：首先關(guān)閉進(jìn)水閥，全開濾后水閥，將濾池水排空→當(dāng)濾池水位降為0.8m的時候，關(guān)閉濾后水閥，打開排污閥，打開氣洗閥，啟動鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行氣洗。維持6min關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，關(guān)閉氣洗閥，打開水洗閥，對濾池進(jìn)行水洗。維持6min關(guān)閉水洗閥，并維持系統(tǒng)靜止6min關(guān)閉排污閥，打開進(jìn)水閥。當(dāng)濾池水位達(dá)到1.8m時，打開濾后水閥，并根據(jù)濾池水位利用PID算法調(diào)節(jié)濾后水閥開啟度，濾池反沖洗正式結(jié)束，濾池正常過濾開始。3液位控制一般的PLC液位控制，是對調(diào)節(jié)閥采用PID功能塊進(jìn)行PI或P控制，比較方便。但自來水廠的情況有所不同，其對液位的要求不十分嚴(yán)格，允許存在相對較大的偏差。因而從節(jié)約成本的角度出發(fā)，可以不使用調(diào)節(jié)閥，而采用開關(guān)閥作為清水閥來調(diào)節(jié)液位。這意味著無法再使用PID功能塊的輸出來控制閥位，必須人工編寫閉環(huán)控制程序，程序中通過控制開、關(guān)閥門的動作時間來控制閥門位置。相應(yīng)的電氣要求是閥門開、關(guān)無連鎖，開、關(guān)動作能隨開、關(guān)命令的中斷而中斷。據(jù)此設(shè)計的控制回路框圖見圖3。圖3

液位控制說明來自液位計的AI采樣信號作為反饋值與設(shè)定值比較，判斷是否超出預(yù)定范圍，若不在預(yù)定范圍內(nèi)，再進(jìn)行液位升降判斷，決定閥門是否動作。當(dāng)液位低于設(shè)定下限且仍在下降時，給出關(guān)閥命令，當(dāng)液位高于設(shè)定上限且仍在上升時，給出開閥命令。其它情況下，閥門不動作。本框圖在具體實(shí)現(xiàn)中有兩個問題必須解決。第一，清水閥由全開到全關(guān)的動作時間大約為18s，這對于液位升降的速度來說很短。如果沒有任何措施，則一旦給出開(關(guān))閥命令，該閥會一直開(關(guān))到底；第二，液位信號始終是波動的(盡管很小)，這會影響對液位升降的判斷，而當(dāng)其在上、下限設(shè)定值附近波動時，更會造成PLC頻繁給出開、關(guān)閥命令。實(shí)際工程中，是通過兩個定時器來解決的。第一個定時器加在采樣前，使采樣從每掃描周期一次，變?yōu)槊慷〞r器周期一次。只要定時時間設(shè)定足夠長，便可消除波動影響。第二個定時器加在開、關(guān)閥命令中，將每次開、關(guān)閥動作限制在較短的時間里。另外，液位升降的判斷是通過最新采樣值與上一周期采樣值相減得出的，因此編制程序時有必要將舊采樣值保存。4反沖洗控制濾池的反沖洗控制可分為兩部分：反沖洗啟動和反沖洗過程的控制。反沖洗啟動有兩種途徑，一是由上位機(jī)下達(dá)反沖洗命令；二是當(dāng)反沖洗條件滿足時自動開始反沖洗。反沖洗條件有二：定時沖洗和根據(jù)水頭損失情況沖洗。這兩個條件是并列的，只要滿足一個，就必須進(jìn)行反沖洗。定時沖洗可以設(shè)置為具體時間，也可以按照過濾的運(yùn)行時間來安排，即當(dāng)濾池連續(xù)過濾一定時間后自動啟動反沖洗。本工程選用后者，在反沖洗結(jié)束、過濾開始的時候，啟動一計時器，定時24h，時間到便開始反沖洗程序。水頭損失反沖洗可以這樣設(shè)計：在液位控制中，如果清水閥已開到最大，就把采樣液位與預(yù)先設(shè)置的水頭損失液位比較，如果超出，再看液位是否上升，如果是，則條件滿足，啟動反沖洗。圖4

反沖洗過程說明反沖洗過程比較繁瑣，有一系列開、關(guān)閥門，開、關(guān)風(fēng)機(jī)，開、關(guān)水泵的命令，大致過程如下(圖2)：關(guān)進(jìn)水閥，液位降低到一定程度后關(guān)清水閥，再打開排水閥及氣沖閥，之后開鼓風(fēng)機(jī)氣沖(時間可調(diào))，水沖閥在鼓風(fēng)機(jī)啟動后打開，再啟動一臺反沖洗泵，作氣水沖(時間可調(diào))，氣沖結(jié)束，關(guān)鼓風(fēng)機(jī)、氣沖閥，再打開第二臺泵，僅作水沖(時間可調(diào))。結(jié)束時，先關(guān)反沖洗泵，再關(guān)水沖閥，最后關(guān)排水閥。反沖洗完畢，打開進(jìn)水閥開始過濾。在編制梯形圖時，對開、關(guān)閥門的條件必須嚴(yán)格限制，避免錯誤的、不適時機(jī)的開、關(guān)閥門命令。大量的閥門故障，計時校驗等報警也必不可缺。其中兩個報警更需要特別處理。其一是反沖洗中的關(guān)清水閥故障，除報警外，如果短時間內(nèi)無法排除故障，就要重新打開進(jìn)水閥否，則液位一直下降會使砂面暴露；其二是鼓風(fēng)機(jī)或水沖泵停止后關(guān)氣沖閥或水沖閥的故障。該故障發(fā)生后，應(yīng)允許反沖洗結(jié)束后進(jìn)入過濾，但卻不允許其它濾格進(jìn)行反沖洗。反沖洗中的鼓風(fēng)機(jī)、水泵都只有一套，為多個濾格共用，因而單個濾格的手動命令必須在鼓風(fēng)機(jī)、水泵控制命令中有所體現(xiàn)，避免出現(xiàn)濾格切換到手動后，鼓風(fēng)機(jī)或水泵仍處于運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致事故發(fā)生。5結(jié)束語濾池控制在水廠自動化中屬于較難設(shè)計的環(huán)節(jié),主要表現(xiàn)在反沖洗過程中開、關(guān)閥順序和開、關(guān)閥條件的復(fù)雜上。這相應(yīng)地導(dǎo)致了PLC程序的復(fù)雜。對于一些工藝上有要求,卻會加劇PLC程序復(fù)雜性或不便用PLC實(shí)現(xiàn)的功能(如反沖洗排序等),可以通過上位機(jī)編程來實(shí)現(xiàn),上、下位機(jī)結(jié)合進(jìn)行自動控制,彌補(bǔ)了PLC功能的一些不足,能夠達(dá)到很好的效果。濾池反沖洗系統(tǒng)第一節(jié)概述濾池是水處理工藝中的重要環(huán)節(jié)，而濾池過濾能力的再生，是濾池穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵。若采用較好的反沖洗技術(shù)，使濾池經(jīng)常處于最優(yōu)條件下工作，不僅可以節(jié)水、節(jié)能、還能提高水質(zhì)，增大濾層的截污能力，延長工作周期，提高產(chǎn)水量。根據(jù)技術(shù)文件，本水廠采用氣水反沖洗工藝，而氣水反沖洗濾池采用了先進(jìn)的氣、水反沖洗這一技術(shù)。因此其過濾周期比單純水沖洗的過濾周期長，截污量要高，同時反沖洗水的耗量比單純水沖洗的耗量少。同時濾池在氣沖洗時，由于用鼓風(fēng)機(jī)將空氣壓入濾層，從而改善了濾池的過濾性能。濾池包括沖洗泵房、8格均質(zhì)濾料濾池，采用恒水位過濾，氣水聯(lián)合沖洗；均質(zhì)濾料濾池反沖洗包括氣沖、氣水混沖和水沖。沖洗水泵為3臺，兩用一備。鼓風(fēng)機(jī)為羅茨風(fēng)機(jī)，數(shù)量2臺，一用一備。濾池閥門采用氣動控制。另外濾池系統(tǒng)還配置有液位計等測量儀表。全套濾池系統(tǒng)組成梅格濾池需要6只閥門，分別為進(jìn)水閘板閥、排水閘板閥、出水調(diào)節(jié)蝶閥、水沖蝶閥、氣沖蝶閥、排氣閥各一個。為了保證濾池過濾效果，使濾后水質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，工藝上要求恒水位等速度過濾，4~20mA控制的連續(xù)調(diào)節(jié)閥門滿足上述要求。濾池的沖洗包括氣沖、氣水混沖、水沖，氣沖的作用是打開沙泥結(jié)塊，然后通過氣水混沖及水漂洗將濾砂洗凈，與普通快濾池相比較，氣水反沖洗濾池的洗砂效果更好，同時，它的閥門也較多，正因為閥門多，閥門開閉的積累時間相應(yīng)較長，為了縮短濾池的沖洗時間，動作靈敏的氣動閥門是好的選擇。選用高質(zhì)量的閥門時濾池運(yùn)行的可靠保證。鼓風(fēng)機(jī)采用一用一備，反沖洗泵是兩用一備。氣沖的時候是兩臺鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，氣水混沖的時候是一臺鼓風(fēng)機(jī)和一臺沖洗泵運(yùn)行，水漂洗的時候兩沖洗泵運(yùn)行。濾池PLC管理控制鼓風(fēng)機(jī)、沖洗泵及其出口閥門，及管理全部的濾池閥門，濾池PLC站下掛PLC子站，上接全廠控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。第二節(jié)濾格操作臺設(shè)計每格濾池配置一臺人性化設(shè)計的琴式操作臺，每個操作臺內(nèi)配置一臺小型PLC，在自動過濾和反沖洗時對濾格的閥門進(jìn)行控制，并與反沖洗PLC交換信息。操作臺在PLC出故障或調(diào)試時進(jìn)行手動過濾和反沖洗控制。保證在PLC出故障的情況下仍能進(jìn)行過濾和反沖洗。對某一濾格進(jìn)行操作時可以看到其閥門的狀態(tài)、調(diào)節(jié)閥的開度、濾格的水位等信息。該控制柜包括：濾后水閥門開度指示和故障指示濾格的水位濾格手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)濾后水調(diào)節(jié)閥控制器（可手動調(diào)節(jié)）進(jìn)水閥開關(guān)，開到位、關(guān)到位、故障指示燈排水閥開關(guān)，開到位、關(guān)到位、故障指示燈排氣閥開關(guān)，開到位、關(guān)到位、故障指示燈反沖洗氣閥開關(guān)，開到位、關(guān)到位、故障指示燈反沖洗水閥開關(guān)，開到位、關(guān)到位、故障指示燈每臺反沖洗泵手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)反沖洗水泵開關(guān)，運(yùn)行、停止、故障指示燈每臺鼓風(fēng)機(jī)手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)反沖洗鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)，運(yùn)行、停止、故障指示燈考慮到濾池控制室比較潮濕，加之水中散發(fā)出的氯氣對電器設(shè)備的元器件有一定的腐蝕作用。因此選用保護(hù)等級較高的進(jìn)口的琴臺式操作柜。該控制柜應(yīng)用在很多工程中，均收到很好的效果，操作簡單、方便、可靠性很高，深受用戶的歡迎。濾池過濾控制設(shè)計濾池過濾控制分為就地/遙控兩種。在操作臺通過按鈕開關(guān)對濾池每個閥門進(jìn)行開/關(guān)控制、通過手操器對濾后水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)。在上位機(jī)電腦上能開啟濾池過濾或停止自動過濾。濾池的開啟或停止由原水流量計計算濾池的開啟個數(shù)，具有開啟或停止哪個池由先開先停隊列決定。自動控制過程在自動過濾狀態(tài)下，濾池在過濾過程中，PLC依據(jù)水位傳感器測得的濾池水位的變化，調(diào)節(jié)濾池出水閥的開度，以保證濾池水位恒定。以濾池水位作反饋，用PID調(diào)節(jié)控制濾后水調(diào)節(jié)閥門開度。調(diào)節(jié)周期大于1分鐘，水位調(diào)節(jié)范圍小于10mm，調(diào)節(jié)過程不受濾料堵塞程度和濾池進(jìn)水量變化和影響。中控人工過濾控制在選中的中控人工過濾，通過人工輸入濾后水閥開度（%）對過濾后水閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。就地自動過濾控制利用就地控制柜中的手操器，將水位信號引入到手操器中，利用手操器的控制功能對濾后水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動調(diào)節(jié)控制。該方式我們在很多工程中采用，效果很好。該方式可以獨(dú)立于PLC，即在PLC不工作的情況下仍能保證正常的恒水位過濾，使用十分方便，可靠。人工就地手動過濾控制在手動方式下，通過就地集中控制柜上的按鈕對閥門進(jìn)行開/關(guān)控制，通過手操器的按鈕對濾后水閥進(jìn)行開度調(diào)節(jié)，以此來實(shí)現(xiàn)人工過濾。恒水位控制專家軟件用以濾格PLC根據(jù)采集的濾格實(shí)時水位，完成濾格水位的自動控制，對控制過程的設(shè)備故障實(shí)現(xiàn)故障檢測判斷和保護(hù)，完成濾格水位的超限報警，在運(yùn)行過程中逐步優(yōu)化出濾池運(yùn)行的最佳參數(shù)，實(shí)現(xiàn)濾池的最優(yōu)化運(yùn)行。恒水位過濾控制過程如下：出水閥開度調(diào)節(jié)過程如下：PLC根據(jù)實(shí)測池內(nèi)液位自動調(diào)節(jié)出水閥門開度，保證濾池液位在過濾過程中保持相對穩(wěn)定，從而保障出水水質(zhì)。出水閥調(diào)整過程如下圖所示：恒水位自動控制指標(biāo)可達(dá)到：≤±10mm第四節(jié)濾池反沖洗控制設(shè)計濾池沖洗氣強(qiáng)度為13—17L/s.m2;氣水聯(lián)合反沖洗時氣沖強(qiáng)度為13—17L/s.m2、水沖強(qiáng)度為3—4.5L/s.m2；水漂洗強(qiáng)度為4—6L/s.m2;表面掃洗強(qiáng)度為1.4—2.4L/s.m2。濾池反沖洗控制分為就地、遙控、自動三種。在上位機(jī)上能強(qiáng)制對某一濾池進(jìn)行反沖洗。濾池反沖洗有以下四種反沖洗情況。人工反沖洗在就地操作臺切換到手動的情況下，操作人員在濾池就地控制臺上使用開關(guān)按鈕手動對某一濾格進(jìn)行反沖洗，反沖洗的過程應(yīng)嚴(yán)格遵從反沖洗的流程、反沖洗時間由操作人員掌握。中空人工反沖洗在就地操作臺切換到自動的情況下，中控室值班人員在電腦上選擇人工反沖洗，使用鼠標(biāo)要求濾池立即反沖洗。整個反沖洗過程由PLC來完成。過濾時間超過設(shè)定時間進(jìn)行反沖洗在就地操作臺切換到自動狀態(tài)且中控室的電腦設(shè)置為自動反沖洗狀態(tài)時，PLC自動記錄過濾時間，當(dāng)PLC檢測到過濾時間（周期）達(dá)到設(shè)定值（可在中控室電腦上設(shè)定）是，在其他濾格無反沖洗的情況下，PLC控制進(jìn)行反沖洗，整個反沖洗過程完全由PLC來完成。堵塞值（壓力差）大于設(shè)定值進(jìn)行反沖洗在就地操作臺切換到自動狀態(tài)且中控室的電腦設(shè)置為自動反沖洗狀態(tài)時，當(dāng)PLC檢測到壓差值（堵塞值）達(dá)到設(shè)定值（可設(shè)定，如1000mm）時（表明其濾料堵塞程度很高，需要反沖洗），在其他濾格無反沖洗的情況下，PLC控制進(jìn)行反沖洗，整個反沖過程完全由PLC來完成。在中控人工反沖洗和自動反沖洗完成后自動進(jìn)入過濾過程。反沖分為三個階段：氣沖階段（1—5分鐘可調(diào)）氣水混合反沖洗階段（4—6分鐘可調(diào)）水漂洗階段（4—6分鐘可調(diào)）反沖洗過程為了節(jié)約水用量，采用過濾降低水位，在進(jìn)入正常的反沖洗過程。而不是排水降低水位。具體反沖洗步驟如下：關(guān)閉進(jìn)水閥濾后水調(diào)節(jié)閥開到一定開度，過濾降低水位到設(shè)定的反沖洗水位（濾料上500mm）關(guān)閉濾后水調(diào)節(jié)閥、開排水閥啟動兩臺鼓風(fēng)機(jī)、開反沖洗氣閥（氣洗時間1~3分鐘）啟動一臺水泵，開反沖洗水閥（氣水洗時間4~6分鐘）停鼓風(fēng)機(jī)、關(guān)反沖洗氣閥開排氣閥到設(shè)定時間后管閥啟動兩臺水泵（水漂洗時間4~6分鐘）關(guān)反沖洗水閥，停止水泵轉(zhuǎn)到過濾狀態(tài)第五節(jié)濾格反沖洗判斷功能設(shè)計濾池PLC在控制濾格運(yùn)行過程中，不斷判斷濾格是否需要反沖洗。1過濾周期業(yè)主根據(jù)水廠的工藝上提出的要求，確定濾格的最大過濾時間。在濾格開時過濾進(jìn)行時，PLC開始計時，當(dāng)過濾時間大于設(shè)定的最大過濾周期時，立即發(fā)反沖洗請求，PLC根據(jù)每個濾格請求反沖洗的先后次序安排反沖洗（由隊列安排）。一個濾格發(fā)出反沖洗請求后，如果有其他濾格在反沖洗，則該濾格繼續(xù)過濾等待反沖洗。濾格反沖洗完成后，立即將過濾時鐘復(fù)位（置零）。2濾格堵塞值利用濾板上下的壓力差作為濾料堵塞的程度，當(dāng)模擬堵塞值（即壓力差值達(dá)到1000mm）到達(dá)設(shè)定值時，立即向控制反沖的PLC發(fā)出反沖洗要求，PLC根據(jù)每個濾格請求反沖洗的先后次序安排反沖洗（由隊列安排）。一個慮格發(fā)出反沖洗請求后，如果有其他濾格在反沖洗，則該濾格繼續(xù)過濾等待反沖洗。濾格反沖洗完成后，立即將過濾時鐘復(fù)位（置零）。3強(qiáng)制反反沖洗由操作人員通過鼠標(biāo)或鍵盤對某一濾格向PLC發(fā)生強(qiáng)制反沖洗命令，濾池PLC接受命令后自動對其濾格進(jìn)行反沖洗。濾格反沖洗完成后，立即將過濾時鐘復(fù)位（置零）第六節(jié)反沖洗水泵一步化啟停設(shè)計1反沖洗水泵、出水閥的聯(lián)動一步化控制功能泵機(jī)開啟過程：有開泵指令。檢查出水氣動碟閥關(guān)到位否，沒有關(guān)到位，則關(guān)到位正式啟動水泵電機(jī)泵機(jī)“運(yùn)行”信號到，延時時間到打開氣動蝶閥氣動碟閥開到“全開位”泵機(jī)關(guān)閉過程：有關(guān)泵指令。關(guān)出水氣動閥碟氣動蝶閥到“全關(guān)位”停水泵電機(jī)2負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)8格濾池自動反沖洗全過程的控制功能主要有“排序沖洗”、“自由沖洗”、“強(qiáng)制沖洗”。濾池公用2#PLC負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)8格濾池反沖過程控制。梅格濾池在滿足沖洗條件后都會向2#PLC發(fā)出沖洗請求，由于沖洗資源的限制和濾池沖洗的特點(diǎn)，只能由2#PLC按以下優(yōu)先次序接受沖洗要求。A、“強(qiáng)制沖洗”：中控室管理計算機(jī)下達(dá)的沖洗申請。B、“自由沖洗”：PLC檢測濾池阻塞值大于設(shè)定值或過濾時間超過設(shè)定點(diǎn)給出沖洗申請。C、“排序沖洗”：當(dāng)有多個濾格滿足沖洗條件，公用2#PLC按先后的優(yōu)先原則對沖洗請求進(jìn)行排序，并順序進(jìn)行排序沖洗。其控制可用如下框圖表示。反沖洗鼓風(fēng)機(jī)一步化啟停設(shè)計1開鼓風(fēng)機(jī)過程：開閥啟動開風(fēng)機(jī)指令開旁通閥（如有，下同）啟動鼓風(fēng)機(jī)開出氣閥關(guān)旁通閥2停鼓風(fēng)機(jī)過程：停機(jī)關(guān)閥停風(fēng)機(jī)指令開旁通閥（卸荷閥）關(guān)出氣閥停鼓風(fēng)機(jī)關(guān)旁通閥（卸荷閥）本系統(tǒng)對工藝設(shè)備控制具有四級控制方式：第一級是廠級中央控制室監(jiān)控計算機(jī)的集中控制（中控）第二級是現(xiàn)場PLC站根據(jù)控制程序和現(xiàn)場實(shí)況，實(shí)行自動控制，無需人為干預(yù)（自動）：第三級是現(xiàn)場操作員面板控制（現(xiàn)場鍵控）第四級是就地手動控制，即在MCC、機(jī)旁操作箱上的操作鈕控制（就地手動）*（自動）、（中控）、（現(xiàn)場鍵控）運(yùn)行方式之陽J的切換，均采取“申請”優(yōu)先的軟件切換方式，為無擾動切換。*（手動）通過硬件切換，其優(yōu)先權(quán)高于（中控）、（自動）、（現(xiàn)場鍵控）。4鼓風(fēng)機(jī)、出風(fēng)閥、旁通閥聯(lián)動一步化控制功能鼓風(fēng)機(jī)、出風(fēng)閥、旁通閥的聯(lián)動一步化控制順序框圖：（2）一步化關(guān)閉順序框圖：第八節(jié)濾池設(shè)備故障檢測和保護(hù)設(shè)計梅格濾池閥門故障檢測和保護(hù)設(shè)計沖洗過程發(fā)出該濾格濾水調(diào)節(jié)閥關(guān)閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，關(guān)閥不到位，PLC作關(guān)閥故障，立即切斷該閥電源，并報警。中斷沖洗，請求人工處理。沖洗程序發(fā)出該濾格進(jìn)水閘閥開/關(guān)閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，開/關(guān)閥不到位，PLC作開/關(guān)閥故障，立即切斷該閥電源，并報警。中斷沖洗，請求人工處理。沖洗程序出該濾格排水閥開閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，開閥不到位。PLC作開閥故障。立即切斷該閥電源，并報警。中斷沖洗，請求人工處理。沖洗程序發(fā)出該濾格反沖洗氣閥開閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，開閥不到位，PLC作開閥故障，立即切斷該閥電源，并報警。中斷沖洗，把反沖洗鼓風(fēng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備作停機(jī)保護(hù)，請求人工處理。沖洗程序發(fā)出該濾格反沖洗水閥開閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，開閥不到位，PLC作開閥故障，立即切斷該閥電源，并報警。中斷沖洗，把反沖洗水泵等相關(guān)設(shè)備作停機(jī)保護(hù)，請求人工處理。沖洗程序發(fā)出該濾格反沖洗氣閥關(guān)閉指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，關(guān)閥不到位，PLC作開閥故障，立即切斷該閥電源，并報警。反沖洗繼續(xù)進(jìn)行。沖洗程序發(fā)出該濾格反沖洗水閥關(guān)閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，關(guān)閥不到位，PLC作開閥故障，立即切斷該閥電源，并報警。中斷沖洗，把發(fā)沖洗水泵等相關(guān)設(shè)備作停機(jī)保護(hù)，請求人工處理。反沖洗水泵故障檢測和保護(hù)設(shè)計過電流預(yù)報警反沖洗水泵電機(jī)電流大于額定電流時，計算機(jī)聲光報警。過電流故障反沖洗水泵電機(jī)電流大于額定電流時，立即關(guān)閉水閥門和停水泵，計算機(jī)聲光報警?？哲嚬收弦詻_洗水泵電機(jī)電流小于額定電流時或水壓低于正常值時，為空車故障，立即停機(jī)保護(hù)，計算機(jī)聲光報警。電氣故障反沖洗水泵電機(jī)正常啟動運(yùn)行后，運(yùn)行信號持續(xù)丟失5秒為“電器”故障，PLC立即停機(jī)保護(hù)，計算機(jī)聲光報警。反沖洗水泵出口閥門故障檢測和保護(hù)設(shè)計。開閥故障發(fā)出開閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，開閥不到位，PLC作開閥故障，立即切斷該閥電源，對反沖洗水泵作停泵保護(hù)，并報警。關(guān)閥故障發(fā)出關(guān)閥指令后，在設(shè)定時間內(nèi)，關(guān)閥不到位，PLC作關(guān)閥故障，立即切斷該閥并報警。反沖洗鼓風(fēng)機(jī)故障檢測和保護(hù)設(shè)計過電流預(yù)報警鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)電流大于額定電流時，計算機(jī)聲光報警。過電流故障鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)電流大于額定電流時，立即關(guān)閉水閥門和停水泵，計算機(jī)聲光報警?？哲嚬收瞎娘L(fēng)機(jī)電機(jī)電流小于額定電流時或出水壓力低于正常值時，為空車故障，立即停機(jī)保護(hù)，計算機(jī)聲光報警。電器故障鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)正常啟動運(yùn)行后，運(yùn)行信號持續(xù)丟失5秒為“電器”故障，PLC立即停機(jī)保護(hù)，計算機(jī)聲光報警。全廠自控系統(tǒng)總體構(gòu)成第一節(jié)全廠自控系統(tǒng)總體構(gòu)成說明1網(wǎng)絡(luò)河南省禹州市污水處理廠深度處理及中水回用工程V型濾池自控系統(tǒng)采用當(dāng)前先進(jìn)可靠的PROFIBUS總線技術(shù)，將各個子系統(tǒng)PLC控制器等連接起來，實(shí)現(xiàn)高速接入的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。2PLC檢測控制系統(tǒng)：全系統(tǒng)按照工藝段和地理位置現(xiàn)場設(shè)氣水反沖洗濾池2#PLC公共站、在2#PLC站下設(shè)8格濾池就地子站（uPLC201~208）。其中2#站采用SIMENSS7-300系列PLC，uPLC201~208采用SIEMENSS7-200系列PLC，濾池PLC通訊均采用PROFIBUS網(wǎng)，包括uPLC201~208，濾池主站預(yù)留工業(yè)以太網(wǎng)接口。3儀表檢測系統(tǒng)在各生產(chǎn)工藝段配置相應(yīng)的檢測儀表，為工藝生產(chǎn)運(yùn)行服務(wù)，與PLC相結(jié)合，自動控制相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行。4防雷系統(tǒng)由電源防雷器、信號防雷器等防雷裝置構(gòu)成，對自控系統(tǒng)起保駕作用。第二節(jié)全廠自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)說明本次設(shè)計的水廠自動控制系統(tǒng)是一個集數(shù)據(jù)采集、檢測和控制于一體的綜合型計算機(jī)自控管理系統(tǒng)，具有在線生產(chǎn)調(diào)度和在線生產(chǎn)決策的管理功能，充分體現(xiàn)“集中管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”的原則。該自控系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成:第一層：10/100Mbps以太網(wǎng)，由中控室PC機(jī)、服務(wù)器、廠長室PC機(jī)、化驗室PC及設(shè)備管理PC等構(gòu)成，廠長室PC機(jī)只監(jiān)不控（供參考）。第二層：100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)，中控室監(jiān)控計算機(jī)的下行與現(xiàn)場控制站構(gòu)成冗余型光纖工業(yè)以太網(wǎng)，光纖環(huán)網(wǎng)相對于總線型結(jié)構(gòu)具有線路冗余功能，即當(dāng)某處的光纖斷開時，整個系統(tǒng)仍能繼續(xù)正常工作：而總線型網(wǎng)絡(luò)當(dāng)總線一處斷開時，整個系統(tǒng)全面癱瘓?，F(xiàn)場PLC分別完成相應(yīng)工段的生產(chǎn)工況檢測并結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)自動控制生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行，同時將實(shí)時運(yùn)行工況上傳給中控室監(jiān)控站，由監(jiān)控計算機(jī)發(fā)出中控指令，統(tǒng)一調(diào)度水，運(yùn)行。光纖作為通訊介質(zhì)，具有最好的電磁兼容性，既無電磁輻射，也不會受到電磁輻射的干擾，無遭雷擊的危險，而且，光纖重量輕，安裝方便，具有完全的電氣隔離，無接地問題，其極低的衰減特性使通訊距離大大延長，免去安裝中繼器的麻煩。第三層：現(xiàn)場總線，加氯加藥PLC與配電裝置組成，MODBUS現(xiàn)場總線，2#PLC與濾池子站之間組成PROFIBUS網(wǎng)。全廠自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特性說明本自控系統(tǒng)具有如下特性：1高可靠性選用成熟的定型產(chǎn)品，并經(jīng)過多個工程使用證明是穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，而且我公司有配品配件。具有自診斷功能。通訊設(shè)備及介質(zhì)具備檢錯能力和極低的誤碼率。軟件模塊具有較強(qiáng)的檢驗、互鎖、檢錯、糾錯，及自恢復(fù)功能。2實(shí)用性系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，能準(zhǔn)確反應(yīng)各設(shè)備的真實(shí)情況?？蓪?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，如記錄、歸檔，統(tǒng)計、查詢、排序、打印等?？刂瞥绦蚓哂谢ユi和步進(jìn)式應(yīng)答流程，保證每個控制指令能可靠的發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3簡便性全功能漢字處理人機(jī)接口、用戶畫面、實(shí)現(xiàn)動態(tài)漢字顯示。生動的在線漢字顯示，向操作員提示系統(tǒng)主要功能和有關(guān)位置。全圖形人機(jī)接口，使用戶清晰地了解全系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行情況，故障報警點(diǎn)的分支細(xì)節(jié)，在線的人機(jī)對話操作隨相應(yīng)的漢子幫助說明，使操作迅速而正確地進(jìn)行。生動的圖形控制技術(shù)，可使操作員通過熱鍵或鼠標(biāo)來發(fā)布各種指令或切換畫面。通用的計算機(jī)及開放式的操作平臺。4可維護(hù)性開放式結(jié)構(gòu)，易于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和升級。模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的維護(hù)和新增功能更為簡單有效。具有可移植性。故障時發(fā)出聲光報警，即計算機(jī)喇叭發(fā)出急促的報警聲，顯示器上有紅色信號顯示。5可擴(kuò)展性管理層以太網(wǎng)配置多口10M/100M以太網(wǎng)交換機(jī)，供管理計算機(jī)擴(kuò)展接口用：若不夠，增加一個集線器，又可進(jìn)行擴(kuò)展。以太網(wǎng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。次投方案中PLC的配置均具有適當(dāng)容量，便于相應(yīng)的擴(kuò)展使用。廠區(qū)主干網(wǎng)以太網(wǎng)的技術(shù)功能特點(diǎn)1100兆光纖冗余工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)實(shí)質(zhì)光纖冗余型環(huán)網(wǎng)：對一般的總線型網(wǎng)絡(luò)當(dāng)總線一處斷開時，整個系統(tǒng)全面癱瘓。而采用環(huán)網(wǎng)它具有線路冗余功能，即當(dāng)光纖環(huán)網(wǎng)的某處光纖斷開時，通訊會自動沿著另一方向，保證整個系統(tǒng)仍能繼續(xù)正常工作。工業(yè)以太網(wǎng)：即以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備有工業(yè)控制現(xiàn)場所必須具備的高安全性，高可靠性，高實(shí)時性，并符合工業(yè)級安裝方式，工業(yè)級供電方式和使用惡劣工業(yè)環(huán)境的光電交換機(jī)，構(gòu)成以太網(wǎng)。光纖作通訊介質(zhì)：網(wǎng)絡(luò)通信線為光纖。100兆光纖冗余工業(yè)以太網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)通信具有全雙工性能，通訊速率達(dá)到100兆波特率。2100兆光纖冗余型工業(yè)以太網(wǎng)特點(diǎn)說明：具有100兆通訊速率：即對每個具有IP地址的設(shè)備，均有100兆的通訊速率。為河南省禹州市污水處理廠深度處理及中水回用工程V型濾池的實(shí)時監(jiān)控提供保障。信心傳輸是全雙工方式，收發(fā)同時進(jìn)行。工業(yè)級的以太網(wǎng)，具有高可靠性，高安全性。具有冗余網(wǎng)功能，萬一某處的光線斷開，使得該總線不能正常工作，系統(tǒng)會自動沿著另一方向正常進(jìn)行，從而保障工