PLC控制技術在水廠自控系統中的設計應用

王玉濱

煙臺經濟技術開發區自來水公司，山東 煙臺 264006

1 水廠的自控系統

隨著我國現代水廠工業生產技術的不斷改進，現在有許多水廠已經加大了深度處理凈化單元，從而應用技術加工出優質飲用水，許多擁有自控系統的水廠都是由光纖環網形成的主干網，連接操作員站和工程師站以及其它相關現場控制站等等，現場站主要包括了二級泵房、沉淀池、濾池、加藥間、水泵房等一些設備，在沉淀池上面有桁車，在大多數的時候都是通過無線方式連接到達沉淀池主站的；目前國內許多中大型城市的水廠在通常情況下都是應用傳統的一些辦法，比如說氧化溝和活性污泥法等技術工藝。然而自控系統是經過多個現場控制室以及一個中央控制室來組成的，通過光纖環網等等的連接設備將其連接到一起，并且都需要進行觸摸屏的配置在每一個現場。以供現場操作時使用，PLC中的編程軟件大部分是由生產廠商提供，與其硬件進行配套使用，一般都配置觸摸顯示屏，供工作人員現場手動操作使用，其自身需要有相對應的軟件。

2 PLC的控制模式以及濾池的運行

2.1 控制模式

手動控制和自動控制兩種狀態成為了PLC的控制模式，生產設備接受不同控制型號的來源在兩種不同運行狀態下，在這兩種不相同的狀態下自動控制系統執行不相同的模式的監控功能。在自動控制方式下，PLC的輸出的控制完全操控了設備運行，相關的控制邏輯通過PLC根據輸出控制指令來執行，包括在自動模式下根據有關的現場的實時工況，和事先設定好的工藝參數，對運行中的設備進行控制以及保護被控制期間所出現的設備故障，在點動的模式下執行對單臺設備運行的控制，和在組合的模式下對設備組進行對一步化的控制；在手動控制方式下，設備將不被PLC所控制，但設備的運行狀態仍會繼續被進行數據采集、監測、以及故障報警等其他工作，可以通過對轉換開關進行控制來對設備進行操作。

反沖洗時的自動控制和濾池中的運行:在濾池自動控制的過程中，主要負責控制反沖洗設備監控風機、反沖洗水泵和有關設備的運行，要求能夠使每一格的濾池在恒定水位運行。無論在任意的一格濾池中進行反沖洗的時候，整個的反沖洗的過程是在濾池PLC和反沖洗PLC互相配合下完成的。當自動控制系統放松對濾池的控制時，我們可通過手動的方法來完成濾池的閥門和反沖洗設備的操作。濾池的控制方式有三種運行模式，分別為手動操作、半自動以及自動。

2.2 濾池的運行

過濾:生產過程中，唯一要做的是檢查顯示阻塞程度的水頭損失。液位傳感器控制回路控制著濾后水閥門。當水頭損失達到約1.5m時，或當運行時間長過設定值時，濾池將自動進行反沖洗（濾池處于自動模式）。缺省設定值為24小時。待濾水通過開孔流入側面的“V”形槽并通過它在濾池的全長上向濾池供水。水通過濾砂和濾頭后在濾板下方進入濾后水管道。

濾池停用:停止濾后水生產，關閉濾后水出水閥。

2.3 濾池反沖洗

濾池的反沖洗是通過在足夠克服過濾物質的阻力的一定壓力下向濾池反向供水和氣來完成的。在兩者的作用下，被濾池截流的雜質被釋放進排污系統。

反洗的過程包括以下幾步:

停止:停止過濾，濾后水出水閥關閉。

頂部排水自動排水閥打開。當水位降至反洗排水堰后再執行下一步。

形成氣墊（持續大約30s～1min）:啟動鼓風機，打開進氣閥，空氣由氣路系統進入濾池；目的是在濾板下方形成氣墊。

氣水聯合反洗:啟動一臺反沖泵，打開反洗進氣閥（保持自動旁通閥關閉），同時進行氣沖洗大約6min。期間，檢查是否有跑砂現象；如有，減小水的流量直至現象消失。

漂洗:停止氣沖，保持水洗。這一步必須持續到排水干凈為止。

轉化到過濾:關閉反沖洗進水閥，關閉反沖洗排水閥，停止反沖泵，打開濾池進水閥。

3 系統的運行

3.1 濾池運行模式

自動運行模式:濾池投入使用時，濾后水調節閥控制濾池液位。以下3種情況任意發生的話，濾池將自動進行反沖洗:超過了濾池運行時間，水頭損失高于設定點，控制臺或監控電腦發生沖洗要求。一個沖洗周期后，濾池恢復過濾狀態。在同一時間內只能沖洗一個濾池。如果沖洗條件不具備，濾池停留在過濾狀態（等待沖洗）直到沖洗水源準備就緒，條件是濾后水池滿足中水位，沒有低氣壓，2臺鼓風機及2臺沖洗泵準備就緒。

手動操作模式:當濾池處于“手動”運行模式時，預設的“阻塞值”與“過濾時間”自動不能觸發反沖洗，濾池在得到操作人員的手動反沖洗請求之前將一直保持過濾狀態。

當濾池被選擇在手動模式運行時，通過操作員可選擇兩種沖洗模式:自動或分步沖洗模式。

沖洗模式也分為自動沖洗模式和分步制沖洗模式。自動沖洗模式:當沖洗模式被選為“自動”模式時，在收到沖洗請求時，它會自動進行一個完整的沖洗周期。可通過操作員從操作盤按下“沖洗請求”鍵，或從監控計算機、或由運行計時器或由阻塞設定值觸發沖洗。分步制沖洗模式:當濾池沖洗模式被選作“分步制”模式時，通過操作員從觸摸屏按下“沖洗請求”鍵，然后，按下觸摸屏上的“步進”鍵，就可啟動每個沖洗步驟。各順序的持續時間由操作員調配。結束沖洗時，濾池停止。只有當濾池被選在手動模式時，該沖洗模式方才有效。

關閉濾池:短期內沒有要求的話，在控制臺保持濾池停用狀態。若延長關閉時間（一周或以上），必須將濾池完全排放干凈。必須遵照啟動濾池沖洗的指示重新啟用濾池。

4 結論

目前，我國在水行業的自動化控制方面正處在由PLC控制的局面，用科技的手段來實現節能低消耗的管理。經過對系統研究、設計以及開發，控制系統已開始逐漸完善，通過對現場實際的運行，發現問題，解決問題。用戶可實現過程控制、順序控制、運動控制以及過程控制的隨意組合進行控制，提高了水廠的工作效率，減少了因故障所照成的經濟損失，極大地家少了工程實施所消耗的費用，大大提高工程的生產效率。

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