基于PLC控制的粉状药剂自动加药装置研究

王成

摘要：随着现代工业的发展，在较多工业机械中出现一些问题，导致需要使用粉状药剂自动加药装置，从而为工业机械中的问题提供方案。本文基于污水处理中的粉状药剂自动加药装置，对PLC控制粉状自动加药装置进行研究，以期为工业发展提供借鉴。

关键词：PLC;粉状药剂;自动加药装置;污水处理

工业发展中有较多种类的工业机械需要使用粉状自动加药装置来解决问题，比如在铜冶炼以及其他余热热工锅炉中换热设备，通过余热释放化学能，但在进行热传递的过程中，以水作为媒介，但因为余热热工锅炉换热设备在进行热传递的过程中富含SO2以及烟尘，使得凝渣、水冷挡板、上升烟道等部位出现结渣问题，在对结渣问题进行解决是，便有一种自动添加粉末药剂的方式;矿物加工洗选完成后尾矿浆于浓密机中沉降分离，底流包含有高含量的固体，需传送到尾矿库，为了固液分离的效率更高，一般需要在此过程中加入絮凝剂。絮凝剂是高分子粉状，需要多次且少量的添加，若是添加过快絮凝剂就会凝固结块，加快沉降的效果便不能达成;最后是本文主要的研究方向，也就是污水循环处理，冶金工业中的循环水处理系统之中，粉状药剂自动加药装置成为重要的部分，能够预防管道出现结垢及锈蚀的情况，并对水质进行改善[1-2]。于此，本文对基于PLC控制方式的粉状药剂自动加药装置进行研究有极为重大的意义。

一、基于PLC控制的粉状药剂自动加药装置在水处理中的意义

现阶段中，饮用水以及污水在进行处理的过程中，消毒是最后一道工艺，但是在消毒往往也是最易出问题的环节。进行消毒的过程中，需要进行粉状药剂的添加，但因为要分受潮之后容易出现结块，进行药粉的灌入时，往往会使得加药装置的通道被堵，导致装置运行受阻，加药效率不能保障。其次则是粉状药剂存在砂砾，在将药粉灌入到溶解腔室的过程中，往往会因为溶解腔室一体化结构，砂砾沉入结构底部，长此以往，积累到一定程度后便需要进行处理，使得溶解腔室底部排水通畅。现阶段一般会在溶解腔室底部进行渣口的设置，以此来对沙粒进行清除，但在进行沙粒的排放过程中，溶解腔室的运作也会停止，同时腔室中不可有药粉残留，不然则会导致药粉被一同带出，且在沙粒的排放时，对于熟化腔室也会造成一定污染，所以这样的粉状药剂添加装置，不仅会影响到药粉的溶解质量以及效率，且会导致溶解强势年限不长;最后是目前一体化加药装置在进行药物的添加过程中，也会灵活使用药液，进水口与出药口需要一同进行工作，对于部分药剂而言，熟化的时间有限，从而导致为溶解完全的药液流入到处理池中，不仅使得处理效果受到影响，同时也达成了浪费现象。综上而言，进行基于PLC装置的粉状药剂自动加药装置研究，能够提高粉状药剂在水处理中的处理效率及质量，保证水处理装置的运作效率。

二、基于PLC控制粉状药剂自动加药装置

1、加药装置硬件构成

本文所述基于PLC控制粉末药剂自动，主要包含有以下部分：药剂溶解箱。药剂溶解箱是外形为长方体，四周固定有管道系统;磁力泵。磁力泵在整体水处理装置的底部之外，计量泵则在装置整体的中间部分;加粉孔盖。加粉孔盖则在药剂溶解箱顶部位置，开孔方式为密闭药剂溶解箱开孔，并在加粉孔盖上进行了把手的设置，更能便于操作;管道系统。管道系统中包含有滴定装置、溢流排气管以及出药管、水射器、排水管、进水管。管道进水管在药剂溶解箱上端连接，该管中段通过水射器动力水控制阀和水射器进行连通;出药管则是于药剂溶解箱低端进行连接，管设置有控制阀以及单向阀;溢流排气管在药剂溶解箱顶部连通;排污管于药剂溶解箱低端进行连通，该管一段与排污阀相连，一端和药剂溶解箱连接;滴定装置中包含有滴定阀与三个控制阀，滴定阀与一个控制阀在同一管道上，三个控制阀在同一管道上汇总之后，与水射器进行连通。

2、加药装置软件构成

使用WinccV6.0软件作为监控应用软件，对该引用软件设计有工艺流程图、工艺单元流程图、报警以及报表、各类设备操作及参数设定画面。通过菜单命令或者使用鼠标进行点击，便能实现工艺全过程画面的浏览，并按照设备的状态按照顺序进行记录以及输出;对各类生产报表及曲线图数据的处理打印、报警、存盘、记录

PLC软件控制系统主要有主调度程序;通讯功能（PROFBUS及以太网）;模拟量的处理程序;通讯建立程序（PROFBUS及以太网）;故障处理程序;加药工作程序;通讯数据区（PROFBUS及以太网）。在通信建立程序运行时，调用主调度程序以及通讯功能，实现通讯数据区与主站通信建立。

3、加药装置调试运行中的参数设定

设备现场的的运行调试参照一污水处理厂的运行实况进行，该工厂的水源的压力及流量较为不稳定，所以在调试阶段于进水管进行流量计的设计，并将流量及范围设置在0到4m3/h，对应的电流信号输出为4至20mA。设备在运行的过程中，打开供水阀之后对入口阀门以及入口稳压阀进行调整，对混合器进水水膜的形成情况进行观察。为了使得在溶解箱中粉状溶剂能够充分溶解，要求在水膜形成之后才能进行加入粉状药剂。在实践研究中证明，水流量在1.2m3/h以下时，混合器的水膜并无形成。所以，报警中设置有低流量延时报警，同时对药剂配给停止。参照供粉机设备的设计，供粉的流量在0到35kg/h，可以于Profibus网络中对变频器进行指令控制，实现对输出频率的调节，使得供粉机转速得到调整，供粉装置的给料量也能得到保障。触摸屏画面上，相关操作人员能够进行加药装置配比浓度调节，进行配置的过程中，供水流量和给料量能够构成比例调节开环的控制。系统上位机中对于粉状药剂投放点水循环进行检测，不断读取监测数据就能达成对加药装置的控制。程序功能中选择PD控制方式，对现场水处理工艺要求进行满足。不过在水循环处理中的工艺存在滞后性，因此程序最好选择智能参数设定，对粉状药剂的添加过程进行控制，保证水处理过程波动得到控制。

4、加药装置运转流程

在设备运转准备的过程中，对设备的完好性进行检查;其次确认配药用水是否就位，并对计量泵的投加方式进行选择（正压投加、计量泵与水射器投加、水射器投加）;自动进水量上升及高位之后，粉剂添加警报灯便会响起，此时打开搅拌泵;搅拌泵正常运转后，将加药装置加粉孔盖进行打开，加入消毒粉;搅拌泵在运行到设定时间之后，便会停止运转;搅拌泵运转停止之后;计量泵启动，并选择消毒粉余量检测装置，对朱提中消毒粉余量进行检测，再根据投加药剂的要求，对计量泵、滴定阀的流量进行控制;溶解槽中的液体达到低液位的过程中，系统会自动金属，在此重复该过程。

加药装置必须在一段时间工作完成后进行清洗，保证加药装置不受到污染。清洗方式为：先将溶解箱中灌入一定量清水，之后啟动搅拌泵，在搅拌5min之后打开排污阀，在也为降低到50%以下时将搅拌泵关闭，在排污结束之后将排污阀关闭。

结束语

PLC控制系统，是基于传统顺序控制方式增加微电子技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术等形成的系统化控制技术。该系统的应用主要目的是取代传统机电器控制方式，该控制系统的适用性较强，工业化发展迅速的现代阶段，该系统在各类工业机械设备中的应用较为广泛。本文基于PLC控制系统对自来水及饮用水的消毒处理环节进行改善，实现了粉状药剂自动化加药的要求，能够为类似的水处理系统提供借鉴。随着现代工业化发展，工业排水处理也是粉状自动加药装置应用的主要方向之一，能够大幅提升污水处理效率，并延长水处理系统的使用寿命。

参考文献：

[1]安泳，柯崇宜，陈飞.青岛娄山河污水处理厂自动加药系统研究[J].工业水处理，2018，38（2）：102-105.

[2]李克鹏，王彬，李金梁.基于PLC自动加药系统在选矿厂的应用[J].价值工程，2017，36（23）：215-216.

（作者单位：山东越浩自动化有限公司）