基于PLC的水廠加氯切換器改造方案的實(shí)現(xiàn)

謝東輝

(潮州市竹竿山水廠，廣東 潮州 521000)

1 設(shè)計(jì)概術(shù)

當(dāng)前自來水廠的生產(chǎn)流程基本都是取水—加藥—反應(yīng)—沉淀—過濾—消毒—送水等工藝。其中消毒環(huán)節(jié)是提供安全飲用水的關(guān)鍵措施，通過投加消毒劑，殺死水體中對人體有害的微生物，達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)[1]。雖然投加的消毒劑有多種選擇，如二氧化氯、次氯酸鈉、氯氨、 臭氧。漂白粉等，但由于成本，產(chǎn)量，消毒效果等原因，目前采用液氯消毒還是大中型水廠的主流消毒方式。

由于水廠的生產(chǎn)要求24 h不間斷的提供優(yōu)質(zhì)安全的飲用水，消毒劑的投加也不能中斷。即一組氯氣用完的情況下，自動(dòng)切換至下一組繼續(xù)運(yùn)行就變得又為重要，在液氯投加系統(tǒng)中，CCU切換器在液氯的投加過程中起著中樞的作用[2]。

它實(shí)時(shí)檢測氯瓶壓力的變化，當(dāng)氯瓶壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，保證消毒劑連續(xù)不間斷的投加。2014年，本廠一臺(tái)切換器突遭雷擊損壞，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加氯，重新更換一臺(tái)切換器價(jià)格昂貴，供貨周期長，經(jīng)檢查，切換器只是控制部分損壞，兩個(gè)電動(dòng)球閥還能正常使用，故可考慮使用PLC替代CCU切換器。

2 控制要求

在不改變原有加氯管道的前提下，使用原有的兩個(gè)電動(dòng)球閥和電接點(diǎn)壓力表，用PLC替代原控制器，保持原有控制器功能，即能在氯瓶氯氣即將耗盡時(shí)自動(dòng)切換另一組投入運(yùn)行，并顯示這組為空瓶，更換氯瓶后按復(fù)位鍵，表示又滿瓶，下次又可繼續(xù)切換，如此循環(huán)。并增加一些功能，即把各個(gè)閥門和氯瓶狀態(tài)傳回中控室，在閥門異常時(shí)及時(shí)報(bào)警，空瓶時(shí)提醒值班人員，便于管理人員及時(shí)掌握加氯間情況。

3 硬件選型

可編程控制器(PLC)是一種適用于工業(yè)控制環(huán)境，編程語言又接近傳統(tǒng)的工業(yè)繼電器的控制電路，是一種理想的，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制線路數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置[3]。本方案由于比原控制器增加了一些功能，又要把信號傳回中控室，故在PLC選型上考慮使用繼電器隔離輸出比較安全，經(jīng)過計(jì)算，輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)在12點(diǎn)。三菱FX1s-30MR是一種有16點(diǎn)輸入，12點(diǎn)繼電器輸出的小型PLC，內(nèi)部寄存器有帶掉電保持功能，這一點(diǎn)對本方案尤為重要，經(jīng)過比較，最終確定使用三菱FX1s-30MR。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件流程圖如下圖1，加氯系統(tǒng)裝置圖如圖2，軟件梯形圖如圖3。

圖1 軟件流程圖

圖3 軟件梯形圖

加氯流程：加氯系統(tǒng)分為兩組，一用一備，打開1#電動(dòng)閥門時(shí)用1#組氯瓶，當(dāng)1#組氯氣即將用完時(shí)，壓力下降，當(dāng)下降到壓力表設(shè)定壓力時(shí)關(guān)閉1#電動(dòng)閥門，打開2#電動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)不間斷投加。

PLC各輸入輸出點(diǎn)、內(nèi)部中間繼電器定義見表1～3。

表1 PLC輸入點(diǎn)定義表

表2 PLC中間變量定義表

表3 PLC輸出點(diǎn)定義表

表3(續(xù))

PLC上電復(fù)位后，首先對兩個(gè)閥門狀態(tài)進(jìn)行檢測，如果檢測到閥門是在M2或M3狀態(tài)則保持原樣，如果檢測到閥門是在M0，系統(tǒng)自動(dòng)打開1#閥門。M1則自動(dòng)關(guān)閉2#閥門。在正常投加的過程中，當(dāng)氯瓶氯氣即將耗盡時(shí)，電接點(diǎn)壓力表動(dòng)作，延時(shí)30s，如果信號仍然保持，控制器則認(rèn)為氯瓶已經(jīng)空瓶，自動(dòng)切換至下一組繼續(xù)運(yùn)行，并送中控顯示，提示值班人員可以更換氯瓶，更換完成后按復(fù)位鍵，空瓶顯示消除，為下一次切換做好準(zhǔn)備，如果一直顯示空瓶，控制器是不會(huì)進(jìn)行切換的。如此循環(huán)不斷。采用M400，M401掉電保持繼電器，主要是考慮到如果控制器顯示空瓶，但是突然停電，在下一次來電的時(shí)候能繼續(xù)顯示空瓶，不至于錯(cuò)過更換氯瓶。

5 結(jié)束語

該改造方案總費(fèi)用大概三千元，比起更換一臺(tái)新的切換器(七萬元)，價(jià)格更為低廉，且改造周期短，不影響正常供水，大大提高了水質(zhì)安全的可靠性，同時(shí)也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,防止人為操作失誤，經(jīng)過三年的運(yùn)行，也證明是穩(wěn)定可靠的。

參考文獻(xiàn)

[1]張 帆. 城南水廠加氯間自控系統(tǒng)改造[J].科技風(fēng),2015(18):72-73.

[2]張春義,童禎恭,陶 濤.凈水廠中自動(dòng)加氯系統(tǒng)探討[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2006(3):44-46.

[3]張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002:94-108.