水厂自动化控制系统中的PLC控制

陈科宇

[摘 要]PLC，即可编程逻辑控制技术（Programmable Logic Controller），起源于上个世纪60年代末，是继继电器之后的主要机械设备控制技术，具有逻辑运算、顺序控制、定时、计数、运算等多项功能，用数字化技术代替原有的机械设备控制方法，可以极大地提高控制信息输入、输出速度，提高机械设备的运行稳定性和工作效率，广泛应用于工业生产机械设备运行控制领域。自来水企业作为大型生产服务企业，机械设备使用规模很大，在自来水企业生产中使用PLC控制技术，是保障自来水正常、稳定、安全生产、供应的重要技术措施，也是自来水厂提高现代化水平，打造企业竞争力，实现可持续发展的必由之路。加强对PLC技术的深入研究，对于实现自来水企业自动化生产运行，具有极为深远的积极意义。

[关键词]PLC控制；水厂；自动化

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0002-01

1 水厂自动化控制系统分析

1.1 自动化系统具有显示功能

自来水厂自动化系统可以将系统内主要机械设备的运行状态以指标形式显示出来，同时对生产过程中的主要工艺参数进行显示，以此使得技术人员对生产过程有着较为全面的了解和掌握，从而进行针对性的调整和操控。

1.2 自动化系统具有报警功能

针对生产过程中可能出现的异常情况，系统设置了相应的报警功能，一旦设备状况出现问题，偏离允许范围，报警系统会立即发出警报，提升相关部门人员处理，并显示出具体的报警信息和画面，存储在数据库中可以打印查看。

1.3 自动化系统可以实现一定程度的自我控制和操作

在实际工作中，中央控制室可以对生产流程中的机械设备，根据生产需求进行必要的调整和控制，并对PLC系统相关参数以及分控站的程序进行重新设定。

1.4 自动化系统具有可以对数据库进行有效管理

为了充分发挥PLC的优势，实现自动化控制目的，自来水厂自动化控制系统建立了生产数据库和事故数据库，分別对应生产过程中和事故处理过程中需要的相关数据的记录、存储、整理、分析以及使用。当工作需要时，系统会对指定的数据库进行管理，提存数据使用并做好相关数据，以实现数据库的动态积累。

1.5 自动化系统具有输出和打印报表功能

针对生产过程中的各项信息、数据，系统可以对其进行分析、整理，并以报表的形式输出打印出来，为管理者决策提供数据依据。

1.6 自动化系统具有通讯功能

总调度室和中控室之间具有专线联系，可以进行实时通信，以保证数据和信息的有效传递与沟通。

2 水厂自动控制系统主要控制内容

从目前我国所采用的基于PLC的水厂自动控制各级系为看，不论采用何种类型和何种工艺，系统的控制技术和核心内容都基本相同，主要有水质检测、水处理控制、变频节能、综合自动化四方面的核心内容。

2.1 水质检测

在水厂自动控制中，水质检测是重要内容，即在整个过程中通过水质检测技术来保证供水和排水的水质，水质检测所获取的数据是整个系统运行的重要参数，近年来，随着自动化技术、机械制造技术的发展，越来越多的新型自动化检测仪表被应用于水厂自动控制系统水质检测之中，推动了水厂自动控制系统的发展。

目前水厂自动控制所采用的水质检测技术包括流量检测技术、水位检测技术、压力检测技术、温度检测技术、水质测量分年仪表，包括哪PH检测分析、流动电流检测分析、漏氯检测分析、余氯检测分析、高低浊度检测分析等，所应用的仪器除了传统的电磁接触式仪器外，目前还应用了大量非接触式仪表。

2.2 水处理控制

水处理控制是利用水厂工艺流程各个环节所设置的自动化感应部件、检测传感器、变送器、间接测量设备、执行机构等各种基层设备，以及各种自动回路调节器、自动控制单元、大小型装置控制系统、综合优化调度系统等，实现对整个水处理过程的自动控制。当前，水质指标和水处理效率的要求越来越高，大量新工艺、新设备被广泛应用于水厂整个工艺流程的各个环节，一方面提高了水厂水处理能力，另一方面也对整个工艺流程的自动控制提出了更高的要求。

2.3 变频节能

在水厂整个流程中，从取水到处理到送水，整个过程都存在着水量变化频繁的问题，这主要是因为不同季节性、不同时段，用户用水的需求量有着很大的差别，存在着用水高峰和用水低峰，基于此种原因，水厂的给水压力并不是固定不变的，而是跟随用户用水需求量在不断发生变化的，整个过程中的水量受用户需求量的变化不断变化。虽然可以通过调节相关阀门来调节供水以满足用户用水需求，但如果说在用户需求量低峰时段，水泵机组依然按高峰用水量运行工作，将会造成巨大的供水能量损耗，同时还会影响水泵机组的正常运行和使用寿命，而如是果在高峰时段不能足够负荷的运转，则会造成用户用水需求不能满足现象，影响供水服务质量。因此，水厂自动控制系统需要根据用户用水需求，自动控制水泵机组的运行，以实现节能减耗的目的。

变频调速是水厂自动控制系统常用的节能降耗技术，这种技术节电效率极高，能有效的降低因水量变化造成的供水冗余。这种技术是利用变频调速的原理，在保证用户用水需求能可靠有效的被满足的前提下，利用用水量的变化情况，自动控制整个系统的水泵工况，使水泵机组能在高效率的区间内运行，提高工作效益，降低能源消耗，降低成本。

2.4 供水综合自动化

水厂除了内部自动控制外，还存在大量与外部信息的交换，水厂自动控制系统需要一个集成化、开放式的，涉及到整个水处理和供水的综合自动化系统，将水厂横向控制和纵向控制集成在一起，实现水厂经营管理、计划调度、故障诊断、现场控制等的综合处理，这在大型水厂中显得尤为重要。大型水厂除了内部大量先进的设备需要应用自动控制系统提高工作效率，降低工作成本外，还需要实现对整个供水范围内的自动管理。包括哪管网地理信息系统，自动抄表收费系统，生产过程数据采集与监控系统，数据仓库中心数据管理系统，信息管理中心系统等。水厂自动化控制系统需要与这些供水环节的系统集成起来，实现整个供水的综合自动化控制。

3 结语

本项目是由工业计算机和PLC一5/30组成的集散型控制系统，利用了PLC抗干扰能力强、组网方便、适用于工业现场的持点，在上位机能实现对全厂生产设备的控制和工艺参数的设置、调整与监测，满足大型自来水厂自动控制的要求。整个方案安全可靠、经济实用，易于编程、操作及维修，在山西省太谷县供水工程自来水厂得到了良好的应用。

参考文献

[1] 高衡初，刘家军，李荔，刘亚迅；PLC VVVF恒压供水系统[J]；福州大学学报（自然科学版）；1993年05期.

[2] 庄惠震；纺织行业PLC系统设计原则[J]；中原工学院学报；1993年01期.