PLC在凈水廠助凝劑自動配制系統中的應用

張威然 邱影

摘 要：介紹了美國AB公司PLC在凈水廠助凝劑配制過程中的應用及其控制方法、系統構成、硬件配置和程序設計。PLC的程序設計采用AB公司下位機程序軟件Rslogix5000編寫梯形圖設計方法，簡單易懂，提高了軟件的可維護性能。

關鍵詞：PLC；助凝劑；自動配制；Rslogix5000

在凈水廠水處理工藝過程中，投藥混凝是最重要的一環。但當單獨使用混凝劑不能取得預期效果時，需要投加某種輔助藥劑以提高混凝效果，這種藥劑稱為助凝劑。助凝劑作用就是無機絮凝劑產生的細小松散的絮凝體變成粗大而緊密的礬花。合理投加助凝劑及如何配置出適宜濃度的助凝劑對水質的改善，最大限度地節省混凝劑用量及保證混凝效果都具有很重要的現實意義。人為配置助凝劑，由于環節眾多，人為干擾因素較大，必定會影響藥劑濃度準確性，影響水質達標。采用PLC控制配藥，不僅可節省人力，排除人為因素影響，盡而保證藥劑濃度準確性，保證出廠水質。

1 工藝流程及控制要求

1.1 工藝流程

助凝劑配置過程是指將硅酸鈉原液加入濃硫酸和水活化的過程，俗稱水玻璃溶液。配制系統如圖1所示，1號和2號儲藥槽用來存放配置好的助凝劑（活化硅酸）溶液，3號是用來存放硅酸鈉原液計量罐，4號存放濃硫酸計量罐。設置兩個儲藥槽是為了保證藥槽清洗及內部管道更換時不會影響投藥的正常進行及保證投藥的連續性。具體使用哪個藥槽或者哪個藥槽配藥，采用電氣柜轉換開關切換。1號和2號儲藥槽用來存放配置好的助凝劑，也是進行助凝劑配置的場所。在助凝劑進行配置前必須關閉藥槽出口閥并根據目標溶液的濃度計算所需加注原液（硅酸鈉溶液）量及加水和加酸量，然后調整酸及硅酸鈉計量罐磁翻板液位計液位開關低限高度，同時在上位機設定好兩次加水液位高度。配置時，首先打開藥池進水閥門，當水加到設定好的位置后，進水閥自動關閉，然后將硅酸鈉溶液從計量罐打入儲藥槽中，同時打開鼓風機進行攪拌，然后加入一定量的濃硫酸，加酸后將鼓風機關閉，保證濃硫酸沉靜一段時間，進行充分活化，然后在開給水閥將水加到指定位置后關閉進水閥，然后重啟鼓風機進行攪拌，到達攪拌設定好時間后，關閉鼓風機，這樣助凝劑就配置完成了。

1.2 控制要求

①配藥控制方式有兩種，自動和手動，如自動出現故障無法進行，可以手動完成配置。

②當采用自動配藥時，進水閥由PLC控制開關，當1、2號儲槽水位到達設定液位后關閉水閥。加濃硫酸及硅酸鈉時，出口閥開關由PLC控制，當3、4號計量罐液位到達低限時，液位開關動作，濃硫酸及硅酸鈉加藥停止。兩種藥品計量罐液位開關低限位置上下可調，可以方便控制投加藥量。加藥后靜止沉靜時間及攪拌時間均可上位機設定。另外增設加藥超時保護時間設定，在規定時間內，閥門未打開，或者超過規定時間內未關閉均會產生報警。

③所有自動配藥條件必須滿足才可以自動配置，如不具備自動配置條件，將無法自動配置，同時產生報警。

2 控制系統構成

自動配藥系統由PLC和現場設備及儀表構成。PLC采用的是美國AB公司ControlLogix1756系列PLC，該型PLC可提供優異的高速、高性能、多領域應用項目控制；提供具有無擾動切換和高可用性的完全冗余控制器架構；提供模塊化且可擴展的網絡通信；提供范圍廣泛的通信和 I/O 選項，同時ControlLogix平臺是機架式模塊化安裝，不需要斷開連線就可以帶電更換 I/O模塊。現場設備包括西門子一體式超聲波液位計、磁翻板液位計及液位開關、電動閥門、鼓風機、水泵組成。

3 控制程序設計

3.1 軟件及語言選擇

根據配藥流程及控制要求，PLC自動配藥控制程序采用AB公司配套下位機編程軟件Rslogix5000編寫，RSLogix5000編程軟件支持梯形圖、功能塊、順序功能圖、結構文本等編程語言，對于本系統，我們選擇梯形圖編程語言。通過輸入梯級及輸入、輸出、定時器、跳轉子程序等指令實現自動配藥功能。硬件配置時，ControlLogix控制器無需手動進行I/O映射，根據控制屬性，自動創建/命名標簽，并且支持結構體和數組。

3.2 程序流程圖

配藥時，1、2號藥品儲槽必須產生低限報警，同時將所有配藥涉及到相關控制設備權限均打到自動，各個相關閥門按控制要求進行關閉，才能進行配藥。例如：當1號藥池液位低報后，將轉換開關切向2號藥池。系統將使用2號藥池供藥，1號將進行自動配藥。同時，1號藥池出口閥門關閉，同時2號藥池出口閥門將打開。為保證設備的安全性及控制程序的易實現性，操作人員在操作時應保證在配藥過程中不進行控制模式的切換。

4 配藥系統相關設備維護保養

（1）PLC是整個配藥系統重要設備，對于PLC維護管理至關重要。Controllogix5000系列PLC的故障判定可以通過運行Rslogix5000軟件，聯機后通過查看模塊屬性，判定輕、重故障，如果是輕故障則可以通過該軟件點選清除，如果是重故障則根據系統提示，更換模塊，或者進行相應處理。對于PLC機柜要定期除塵、檢查線路及各種原器件工作是否正常，如有損壞需及時更換。

（2）磁翻柱液位計運行是否正常將直接影響藥品投加量，繼而影響配藥濃度精準度，所以要求距離液位計周圍200mm范圍內不得有勵磁鐵件及其它磁性物質，否則會影響液位計正常工作。另外，需不定期清洗主體管及磁性浮球組件清除雜質，以免對浮子造成卡阻，影響浮球上浮。

5 結語

凈水廠助凝劑配制過程的控制，由于采用了PLC自動控制，助凝劑濃度的準確性及系統的可靠性都得到了顯著提高，操作人員的數量也得以減少，降低了生產成本，提高了生產效率。

參考文獻：

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