水厂自控设计中PLC控制技术的应用

韩丹

摘要：随着社会的不断发展，不断完善的PLC控制技术具有远程通讯、过程控制及模拟控制等功能，早已超出了顺序控制和逻辑控制的范围。因为PLC支持许多种工业标准的总线，利于工程组建控制网，所以被广泛用于水厂自控系统设计中。

关键词：水厂自控；设计；PLC控制技术

1、水厂自控系统的概述

随着我国现代水厂工业生产技术的不断改进，计算机应用技术不断的发展，现有许多水厂已加大了深度处理净化单元，从而应用技术加工出优质饮用水，许多拥有自控系统的水厂都是由光纤环网形成的主干网，连接操作员站和工程师站及其它相关现场控制站等，现场站主要包括了二级泵房、沉淀池、滤池、加药间、水泵房等一些设备，在沉淀池上面有桁车，在大多时候都是通过无线方式连接到达沉淀池主站的。

通常情况下，国内许多中大型城市的水厂都在应用一些传统的办法，比如说氧化沟和活性污泥法等技术工艺。然而自控系统是经过多个现场控制室及一个中央控制室来组成的，在每一个现场通过光纤环网等连接设备将其连接到一起且都需要进行触摸屏的配置以供现场操作时使用，PLC中的编程软件大部分是由生产厂商提供，与其硬件进行配套使用。一般配置触摸显示屏，供工作人员现场手动操作使用，其自身需要有相对应的软件。

2、PLC控制技术的控制模式

PLC的控制模式有手动控制和自动控制两种，生产设备接受不同控制型号的来源在两种不同运行状态下，在这两种不相同的状态下自动控制系统执行不相同的模式的监控功能。在自动控制方式下，PLC的输出控制完全操控了设备运行，相关的控制逻辑通过PLC根据输出控制指令来执行，包括在自动模式下根据有关的现场的实时工况和事先设定好的工艺参数，对运行中的设备进行控制及保护被控制期间所出现的设备故障，在点动的模式下执行对单台设备运行的控制和在组合的模式下对设备组进行对一步化的控制；在手动控制方式下，设备将不被PLC所控制，但设备的运行状态仍会继续被进行数据采集、监测、及故障报警等其他工作，可通过对转换开关进行控制来对设备进行操作。

反冲洗时的自动控制和滤池中的运行。在滤池自动控制的过程中，主要负责控制反冲洗设备监控风机、反冲洗水泵和有关设备的运行，要求能够使每一格的滤池在恒定水位运行。无论在任意的一格滤池中进行反冲洗的时候，整个的反冲洗的过程是在滤池PLC和反冲洗PLC互相配合下完成的。当自动控制系统放松对滤池的控制时，我们可通过手动的方法来完成滤池的阀门和反冲洗设备的操作。滤池的控制方式有三种运行模式：手动操作、半自动及自动。

3、滤池的运行与反冲洗

①过滤：生产过程中，唯一要做的是检查显示阻塞程度的水头损失。液位传感器控制回路控制着滤后水阀门。当水头损失达到约1.5m时或当运行时间长过设定值时，滤池将自动进行反冲洗（滤池处于自动模式）。缺省設定值为24小时。待滤水通过开孔流入侧面的“V”形槽并通过它在滤池的全长上向滤池供水。水通过滤砂和滤头后在滤板下方进入滤后水管道。②滤池停用：停止滤后水生产，关闭滤后水出水阀。

滤池的反冲洗是通过在足够克服过滤物质的阻力的一定压力下向滤池反向供水和气来完成的。在两者的作用下，被滤池截流的杂质被释放进排污系统。反洗的过程如下：①停止：停止过滤，滤后水出水阀关闭。顶部排水自动排水阀打开。当水位降至反洗排水堰后再执行下一步。②形成气垫（持续大约30s～1min）：启动鼓风机，打开进气阀，空气由气路系统进入滤池；目的是在滤板下方形成气垫。③气水联合反洗：启动一台反冲泵，打开反洗进气阀（保持自动旁通阀关闭），同时进行气冲洗大约6min。期间，检查是否有跑砂现象；如有，减小水的流量直至现象消失。④漂洗：停止气冲，保持水洗。这一步必须持续到排水干净为止。⑤转化到过滤：关闭反冲洗进水阀，关闭反冲洗排水阀，停止反冲泵，打开滤池进水阀。

4、水厂自控系统的运行

4.1自动运行模式

滤池投入使用时，滤后水调节阀控制滤池液位。一旦发生以下三种情况中的一种，滤池将自动进行反冲洗：超过了滤池运行时间，水头损失高于设定点，控制台或监控电脑发生冲洗要求。一个冲洗周期后，滤池恢复过滤状态。在同一时间内只能冲洗一个滤池。如果冲洗条件不具备，滤池停留在过滤状态（等待冲洗）直到冲洗水源准备就绪，条件是滤后水池满足中水位，没有低气压，两台鼓风机及两台冲洗泵准备就绪。

4.2手动操作模式

当滤池处于“手动”运行模式时，预设的“阻塞值”与“过滤时间”自动不能触发反冲洗，滤池在得到操作人员的手动反冲洗请求之前将一直保持过滤状态。当滤池被选择在手动模式运行时，通过操作员可选择两种冲洗模式：自动冲洗模式或分步制冲洗模式。

①自动冲洗模式：当冲洗模式被选为“自动”模式时，在收到冲洗请求时，它会自动进行一个完整的冲洗周期。可通过操作员从操作盘按下“冲洗请求”键或从监控计算机或由运行计时器或由阻塞设定值触发冲洗。②分步制冲洗模式：当滤池冲洗模式被选作“分步制”模式时，通过操作员从触摸屏按下“冲洗请求”键，然后按下触摸屏上的“步进”键，就可启动每个冲洗步骤。各顺序的持续时间由操作员调配。结束冲洗时，滤池停止。只有当滤池被选在手动模式时，该冲洗模式方才有效。

4.3关闭滤池

短期内没要求的话，在控制台保持滤池停用状态。若延长关闭时间（一周或以上），必须将滤池完全排放干净。必须遵照启动滤池冲洗的指示重新启用滤池。

5、结语

目前，我国在水行业的自动化控制方面正处于由PLC控制的局面，用科技的手段来实现节能低消耗的管理。经过对系统研究、设计及开发，控制系统已逐渐完善，通过对现场实际的运行，发现问题，解决问题。用户可实现过程控制、顺序控制、运动控制及过程控制的随意组合进行控制，提高了水厂的工作效率，减少了因故障所照成的经济损失，极大减少了工程实施所消耗的费用，大大提高了工程的生产效率。

参考文献：

[1]朱报开：《略谈水厂智能化控制系统的设计》[J]工业控制计算机，2011（01）

[2]傅致勇：《浅析地下水厂的电气自控设计与实现》[J]科技创业家，2012（14）

[3]杨明：《净水厂自控防雷系统设计实际应用研究》[J]科技传播，2012（12）