PLC在自来水厂自动化系统的应用分析

      随着自动化技术在工业各个领域的深入研究，大大提升了工业生产的效率和控制的精准度。在自来水的生产中引入自动化技术和自动化控制系统，不仅能大大降低一线工作人员的工作强度，同时也能提升自来水厂的服务效率。

1、引言

      自来水的稳定供应是城市及农村居民日常生活的重要保障，自来水厂作为生产自来水的主要部门，是现阶段主要的生活用水来源，在自来水供应系统中发挥着最为重要的作用。自来水厂的工作效率和生产效率决定着居民用水的供应量，与此同时，自来水厂产生的自来水质量对于居民用水安全也有着直接的影响。随着城市的发展和居民对于生活用水品质要求的不断提升，自来水厂进行自动化系统的升级势在必行。

2、PLC技术分析

      PLC也可称为可编程序控制器，最早是美国通用公司在上世纪60年代设计的一款自动化设备，最初的研发目的是为了取代继电接触器，经过半个多世纪的研究和应用，PLC已经成为工业生产中自动化设备的主要组成部分之一。现实应用表明，PLC具有较高的控制性能，其具备多个可同时控制的I/O接口。

      PLC的主要优势体现在较高的可靠性和编译性，由于采用了微处理器作为控制核心，具有非常好的控制准确度和效率，与此同时使用计算机进行编程，对于一线工作人员来说，编译难度较低，便于电气工程师的操作和控制。最后，PLC在软件的组态和硬件安装上较为简便，工作人员通过简单的岗前培训即可掌握基本的操作规程。

      一个基本的PLC控制单元主要包括储存器、供电系统、输入端、输出端和中央控制单元，其中供电系统为PLC的工作提供能源，常用的供电模式是直流供电；中央控制单元主要包含一个由控制器，计数器等组成的微处理器，是实现控制和运算的核心部件；输入输、出端口负责PLC与外界的信息传输和数据库交换，现阶段的PLC系统已实现了数字量和模拟量的通信；存储器则主要用于存储程序和数据，其中系统程序是客户不能修改。

3、自来水厂自动化系统控制需求分析

      分析自来水厂的工艺流程，其自动化控制需求主要表现在以下几个方面：滤池的自动控制，化学试剂的自动添加，主要配电设备的控制等。结合先进的PLC技术，可完全实现对自来水厂整体运行的集中控制，主要表现在以下几个方面：

      （1）自动显示。实时将水厂各设备的状态显示出来，并显示各部分相关技术参数，并将其中的一些重要参数以图表的形式显示出来，从而把整个生产过程集中而又直观地显示出来。

      （2）报警功能。当生产过程中的一些参数超出了正常值的范围，或者某个生产设备出现问题时，需要通过声光报警方式吸引工作人员注意，并将具体故障或异常显示出来，并可以将相应的信息打印出来

      （3）自动与手动控制的切换。在自动化设备或自动化程序出现问题时，需提供手动切换功能，实现对于故障的人工干预。

      （4）数据的存储，通信及处理。对于设备的实时运行数据和控制信息，应有专门的系统进行存储，并借助于通信功能实现信息交互。

4、PLC在自来水厂自动化系统中的具体应用

 4.1 PLC在自来水厂监控系统的应用

      在自来水厂监控系统中，建议将逻辑控制和顺序控制相结合，实现PLC对于多个设备的同时控制，以满足自来水厂自动化控制需求，提升流水线作业质量。在具体建设过程中，应将每台监控设备与PLC控制中心相连，将不同设备的工作状态和参数设置上传到控制器中，从而实现不同设备的同时管理。PLC不仅能实现静态数据的控制和采集，也能对动态生产过程进行监控，与此同时，不同的PLC之间可建立数据交换通道，保证中心控制室内获取自来水厂所有设备状况，改变以往自来水厂自动化控制系统中各自为战的局面，让各个系统连成为一个整体，提升了部门间资源调度和配置的效率。

4.2 PLC在自来水厂水质检测中的应用

      水质检测是自来水厂重要的检测内容，为保证水资源供应的安全性，必须进一步提升自来水厂水质检测的效率和检测频率。现阶段的水质检测工具和检测手段都比较先进，并且在应用中取得了较好的效果。进一步的将PLC设备与水质检测工具和检测设备相连通，实时采集和传输监测设备中显示的各项参数，在发现某一项指标超出设定之后，可迅速进行定位，并通知调解人员开展工作，以实现水质的24小时不间断控制。与此同时，可将水质检测与流速、温度和水压检测相结合。

4.3 PLC在自来水厂滤池系统的应用

      自来水厂的过滤环节包括多种的控制阀，主要包括排气，进水，出水和排污阀，上述阀门的开启与关闭对于水质具有重要影响，现阶段自来水厂阀门组件都可通过电池进行控制。结合PLC系统的优势，可将各项电磁阀的控制信号由PLC系统进行提供，同时监测阀门的开启度和开启时间，以此达到PLC系统对于滤池系统和水位系统的控制。

4.4 PLC在自来水厂加药系统的应用

      在水处理过程中加药是一个干扰因素多，延时较长的工艺流程，同时加药的反应属于非线性变化，在自动控制上具有一定难度。现阶段仍有部分的自然水厂，凭经验进行手工加药作业，工作效率较低，准确性较差。采用PLC自动控制加药以提升水质，降低劳动强度和药品使用量，提升自来水厂的经济效益。在具体应用中多采用scb（流动电流）方法，实现PLC对于加药系统的自动控制，将水流量作为前置变量，将加药后的取样水SCD值作为反馈变量，通过对比反馈变量与最佳设定值，输出信号以控制加药计量泵的加药频率和加药量，通过不断的负相反馈，使SCD值不断逼近设定目标值，始终保持沉淀池中的浊度和出水质量在一个可控范围内。

4.5 PLC在自来水厂加氯系统的应用

      现阶段自来水厂的加氯系统多采用前加氯和后加氯两种方式，前加氯根据水流量和经验数据确定投入比例和投入量，而后加氯方式主要使用复合闭环控制的方式。PLC在自来水厂加氯系统的应用也可分为两种方式，按照前加氯的原理，结合PLC控制，实现原流水量实时变化的动态采集，并传输到加氯设备中，实现自动控制；按照后加氯的原理，则需在plc系统中设定原水流量和加入后的取样剩余氯值，将前一信号设置为前馈变量，后一信号设置为反馈变量，系统中不断对前馈变量和反馈变量进行比对，并依据pid的规格输出一个控制信号，实现加氯机的闭环控制，保证氯值始终在设定值上下浮动，保证出厂水的氯含量。

5、结语

      PLC控制是现阶段工业自动化生产中不可替代的组件，而自来水厂作为城市中重要的水资源供应部门，对于居民生活质量和城市运转具有重要的影响。通过上文的论述，可以看到在自来水生产中融入plc控制，以提升自来水生产和供应的质量，是现阶段依托自动化手段提升自来水厂运行效率的有力措施。