PLC在净水厂助凝剂自动配制系统中的应用

张威然 邱影

摘 要：介绍了美国AB公司PLC在净水厂助凝剂配制过程中的应用及其控制方法、系统构成、硬件配置和程序设计。PLC的程序设计采用AB公司下位机程序软件Rslogix5000编写梯形图设计方法，简单易懂，提高了软件的可维护性能。

关键词：PLC；助凝剂；自动配制；Rslogix5000

在净水厂水处理工艺过程中，投药混凝是最重要的一环。但当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需要投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂作用就是无机絮凝剂产生的细小松散的絮凝体变成粗大而紧密的矾花。合理投加助凝剂及如何配置出适宜浓度的助凝剂对水质的改善，最大限度地节省混凝剂用量及保证混凝效果都具有很重要的现实意义。人为配置助凝剂，由于环节众多，人为干扰因素较大，必定会影响药剂浓度准确性，影响水质达标。采用PLC控制配药，不仅可节省人力，排除人为因素影响，尽而保证药剂浓度准确性，保证出厂水质。

1 工艺流程及控制要求

1.1 工艺流程

助凝剂配置过程是指将硅酸钠原液加入浓硫酸和水活化的过程，俗称水玻璃溶液。配制系统如图1所示，1号和2号储药槽用来存放配置好的助凝剂（活化硅酸）溶液，3号是用来存放硅酸钠原液计量罐，4号存放浓硫酸计量罐。设置两个储药槽是为了保证药槽清洗及内部管道更换时不会影响投药的正常进行及保证投药的连续性。具体使用哪个药槽或者哪个药槽配药，采用电气柜转换开关切换。1号和2号储药槽用来存放配置好的助凝剂，也是进行助凝剂配置的场所。在助凝剂进行配置前必须关闭药槽出口阀并根据目标溶液的浓度计算所需加注原液（硅酸钠溶液）量及加水和加酸量，然后调整酸及硅酸钠计量罐磁翻板液位计液位开关低限高度，同时在上位机设定好两次加水液位高度。配置时，首先打开药池进水阀门，当水加到设定好的位置后，进水阀自动关闭，然后将硅酸钠溶液从计量罐打入储药槽中，同时打开鼓风机进行搅拌，然后加入一定量的浓硫酸，加酸后将鼓风机关闭，保证浓硫酸沉静一段时间，进行充分活化，然后在开给水阀将水加到指定位置后关闭进水阀，然后重启鼓风机进行搅拌，到达搅拌设定好时间后，关闭鼓风机，这样助凝剂就配置完成了。

1.2 控制要求

①配药控制方式有两种，自动和手动，如自动出现故障无法进行，可以手动完成配置。

②当采用自动配药时，进水阀由PLC控制开关，当1、2号储槽水位到达设定液位后关闭水阀。加浓硫酸及硅酸钠时，出口阀开关由PLC控制，当3、4号计量罐液位到达低限时，液位开关动作，浓硫酸及硅酸钠加药停止。两种药品计量罐液位开关低限位置上下可调，可以方便控制投加药量。加药后静止沉静时间及搅拌时间均可上位机设定。另外增设加药超时保护时间设定，在规定时间内，阀门未打开，或者超过规定时间内未关闭均会产生报警。

③所有自动配药条件必须满足才可以自动配置，如不具备自动配置条件，将无法自动配置，同时产生报警。

2 控制系统构成

自动配药系统由PLC和现场设备及仪表构成。PLC采用的是美国AB公司ControlLogix1756系列PLC，该型PLC可提供优异的高速、高性能、多领域应用项目控制；提供具有无扰动切换和高可用性的完全冗余控制器架构；提供模块化且可扩展的网络通信；提供范围广泛的通信和 I/O 选项，同时ControlLogix平台是机架式模块化安装，不需要断开连线就可以带电更换 I/O模块。现场设备包括西门子一体式超声波液位计、磁翻板液位计及液位开关、电动阀门、鼓风机、水泵组成。

3 控制程序设计

3.1 软件及语言选择

根据配药流程及控制要求，PLC自动配药控制程序采用AB公司配套下位机编程软件Rslogix5000编写，RSLogix5000编程软件支持梯形图、功能块、顺序功能图、结构文本等编程语言，对于本系统，我们选择梯形图编程语言。通过输入梯级及输入、输出、定时器、跳转子程序等指令实现自动配药功能。硬件配置时，ControlLogix控制器无需手动进行I/O映射，根据控制属性，自动创建/命名标签，并且支持结构体和数组。

3.2 程序流程图

配药时，1、2号药品储槽必须产生低限报警，同时将所有配药涉及到相关控制设备权限均打到自动，各个相关阀门按控制要求进行关闭，才能进行配藥。例如：当1号药池液位低报后，将转换开关切向2号药池。系统将使用2号药池供药，1号将进行自动配药。同时，1号药池出口阀门关闭，同时2号药池出口阀门将打开。为保证设备的安全性及控制程序的易实现性，操作人员在操作时应保证在配药过程中不进行控制模式的切换。

4 配药系统相关设备维护保养

（1）PLC是整个配药系统重要设备，对于PLC维护管理至关重要。Controllogix5000系列PLC的故障判定可以通过运行Rslogix5000软件，联机后通过查看模块属性，判定轻、重故障，如果是轻故障则可以通过该软件点选清除，如果是重故障则根据系统提示，更换模块，或者进行相应处理。对于PLC机柜要定期除尘、检查线路及各种原器件工作是否正常，如有损坏需及时更换。

（2）磁翻柱液位计运行是否正常将直接影响药品投加量，继而影响配药浓度精准度，所以要求距离液位计周围200mm范围内不得有励磁铁件及其它磁性物质，否则会影响液位计正常工作。另外，需不定期清洗主体管及磁性浮球组件清除杂质，以免对浮子造成卡阻，影响浮球上浮。

5 结语

净水厂助凝剂配制过程的控制，由于采用了PLC自动控制，助凝剂浓度的准确性及系统的可靠性都得到了显著提高，操作人员的数量也得以减少，降低了生产成本，提高了生产效率。

参考文献：

[1]薛迎成.罗克韦尔PLC技术基础及应用.中国电力出版社，200906.

[2]郑阿奇.罗克韦尔PLC应用技术 电子工业出版社，20130101.

[3]殷洪义编著.可编程序控制器选择设计与维护.机械工业出版社，2007.6.

[4]胡学林主编.可编程控制器教程.实训篇.电子工业出版社，2008.5.