商洛學院電子信息與電氣工程學院 沈吉文

基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)探討

商洛學院電子信息與電氣工程學院 沈吉文

隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)水平不斷的提升，對水處理系統(tǒng)的要求相應的提升，加強PLC的電氣自動化控制在水系統(tǒng)的分析運用是很有必要的。本文主要闡述了基于PLC的電氣自動化控制水處理中出現(xiàn)的問題以及相應的措施。

PLC；電氣自動化；水處理系統(tǒng)

引言

隨著社會不斷的發(fā)展,經(jīng)濟體制的改革,水處理系統(tǒng)運用先進的技術(shù)和方法,能夠有效的減少對環(huán)境的破壞,提升企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力?；赑LC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)是能夠滿足企業(yè)的水處理的生產(chǎn)需求和處理效率的提升。水處理系統(tǒng)主要通過采用各種方式方法將水中的污染物進行分離,或者將其轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定和無害的物質(zhì),進而使得原水得到凈化,減少對環(huán)境的污染。PLC主要是以自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)等作為基礎,并逐步發(fā)展起來的通用型控制器,是專門應用于工業(yè)控制的一種計算機。

1 中國水處理市場的現(xiàn)狀

隨著城市的發(fā)展,經(jīng)濟的增長,水處理在國民生活和生產(chǎn)中占有非常重要的地位。衡量一個國家生活、生產(chǎn)水平高低和文明程度的重要的標準之一是水處理系統(tǒng)的有無以及水處理技術(shù)的先進程度。

隨著我國改革開放以來,經(jīng)濟的發(fā)展和生產(chǎn)力的提升給人們的精神和物質(zhì)生活帶來了較大的變化。經(jīng)濟快速的發(fā)展同樣也給生態(tài)環(huán)境和自然資源造成一定的破壞。目前,我國水處理技術(shù)相對來說還比較落后,比如離子交換除鹽、化學軟化和加氯消毒等水處理方法,還有著犧牲環(huán)境、消耗資源、不能做好環(huán)保效果等不足之處。加強水處理技術(shù)研發(fā)、減少水處理對環(huán)境的污染、對污染水源的有效處理是當前水處理工作所必須注重的。提升我國水處理技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā),才能有效的解決水處理工作中所出現(xiàn)的問題。

2 PLC的概念與特點

PLC主要是一種編程邏輯控制器,采用了可編程的存儲器,按照用戶程序的指令,根據(jù)數(shù)字或者模擬式輸入、輸出等來對不同類型的機械或者生產(chǎn)過程進行控制。

PLC主要的特點具體表現(xiàn)在以下幾方面：

(1)PLC的應用,在PLC中接口比較簡單、直觀,一些相關(guān)的技術(shù)人員能夠較快地掌握系統(tǒng)的應用方法,并且在運用過程中,其操作指令和操作的控制也比較基礎。對PLC 的應用簡單、適用,由此在一些不同的電氣控制環(huán)境下都能夠很好的運用及兼容。

(2)PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),該系統(tǒng)大小可以自動調(diào)整,根據(jù)實際的運用生產(chǎn)需要來對大小進行調(diào)整。對于大型的PLC主要的特點是運算速度快、容量大的特點,對于小型的PLC系統(tǒng)有著安裝方便、體積小和耗能較低的特點。

(3)PLC的抗干擾能力,在設計PLC中就采用了比較強的抗干擾技術(shù),并且還配備了相關(guān)的預警系統(tǒng),應用范圍廣、適應性強,能夠滿足用戶不同的實際需求。

(4)PLC的維護,在設計PLC過程中,所采用的設計方法主要是存儲邏輯性,這就使得設計控制系統(tǒng)與設備的外在進行連線時,所需的時間大幅度減少,進而使得對系統(tǒng)的維護工作更加的方便。

3 PLC在水處理中的應用

在企業(yè)生產(chǎn)中,水處理的工藝流程比較復雜,尤其是對化學水的處理,在以往通常都是采用繼電器對程序進行控制,由于在安裝中接線比較復雜,修改程序比較困難,維護的工作量比較大和相關(guān)的水處理系統(tǒng)設備老化等因素,都使得水處理系統(tǒng)的可靠性偏低,并且使用頻率較少。

為了能夠?qū)^電器控制存在的缺陷進行改善,采用PLC對程序進行控制,能夠有效的解決水處理系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。

PLC編程方便、便于使用、可靠性高、對運用的環(huán)境要求比較低等特點,PLC正在廣泛被使用,在水處理系統(tǒng)中,運用PLC電氣自動化控制,有效的對水處理進行實時控制和自動化監(jiān)測,提升水處理效率,減少生產(chǎn)能耗,促進企業(yè)水處理系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。

4 PLC程序設計

PLC電氣自動化控制程序設計主要包括陽離子交換器、過濾器、停運程控、陰離子交換器投運、和再生程控。如圖1所示,當系統(tǒng)進行工作時,首先會按照次序?qū)﹃庪x子交換器和陽離子交換器進行清洗,然后整個系統(tǒng)正式開始工作,進行水處理。根據(jù)電導率傳感器可以對水的電導率進行檢測,判定是否符合相關(guān)的標準,當符合系統(tǒng)的所設定的標準,那么就對水進行過濾,當不符合標準時,那么就重復進行清洗工作,直到符合排水標準為止。

圖1 系統(tǒng)總流程圖

5 PLC電氣自動化控制水處理系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題

5.1 經(jīng)常性控制出錯

控制系統(tǒng)內(nèi)部由于線路老化、自然動物的破壞、機械拉扯等多方面的因素,使得輸送信號線路出現(xiàn)故障,從而導致控制出現(xiàn)差錯,這種情況,PLC控制系統(tǒng)無法正常的接受到相關(guān)的信息,不能正常的判斷,進而在對水處理系統(tǒng)控制運行中出現(xiàn)錯誤。PLC系統(tǒng)不能有效正確的運行,生產(chǎn)流程可持續(xù)性不能得到保證,影響水處理環(huán)節(jié)的工作效率。

在操作車間現(xiàn)場電磁開關(guān)和電動閥等設備如果沒有徹底關(guān)閉或者在打開的時候沒有充分閉合的話,就會使得傳輸和現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集出現(xiàn)故障,LPC系統(tǒng)無法正常對信號進行接收,或者是接收到錯誤的信號。影響運作系統(tǒng)正確的分析,出現(xiàn)控制出錯或是系統(tǒng)循環(huán)自檢而引發(fā)的故障。

對于接線與觸點的接觸不良會導致水處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障,無法正常的運作。這種情況出現(xiàn)的原因一般是觸電接觸出現(xiàn)損壞或者接線不牢固等,這些因素會使得現(xiàn)場信號無法對數(shù)據(jù)生成,影響信號的傳遞和主機的控制,PLC控制分析處理系統(tǒng)對相關(guān)的數(shù)據(jù)不能有效的采集,在處理的過程中影響著水處理系統(tǒng)的綜合分析的效率和數(shù)據(jù)輸出的及時性。

5.2 執(zhí)行出現(xiàn)差錯，干擾指令執(zhí)行

在實際的操作過程中,執(zhí)行出現(xiàn)差錯主要的原因在于控制負載的接觸器出現(xiàn)故障、控制負載的接觸器之間的接觸性不嚴密、電磁干擾,使得LPC發(fā)出的動作執(zhí)行指令沒有辦法完整的傳遞到執(zhí)行端口,PLC控制系統(tǒng)應用中無法依照設定的要求完成動作。

對于電動閥自身故障、機械開關(guān)。一般是電動閥出現(xiàn)松動、機械開關(guān)接觸不良等原因,這些原因都會導致控制系統(tǒng)無法正常進行工作。其他的因素,如控制變頻器因外力造成的損壞或自身質(zhì)量問題等故障,也會使得變頻器所帶電動機無法正常運行,進而使得系統(tǒng)無法正常運行。

5.3 對PLC電氣自動化水處理系統(tǒng)管理與維護工作不夠重視

目前,基于PLC電氣自動化控制水處理發(fā)展中,對相關(guān)設備的管理和維護的不夠重視是水處理系統(tǒng)中主要的問題,隨著對水處理的要求越來越高,這也就使得PLC電氣自動化控制設備在工作中所承受的負荷比較大,長期的使用下去,就會使得設備存在超荷、超壓現(xiàn)象出現(xiàn)。當前,對于PLC電氣自動水處理系統(tǒng)的管理工作還不夠到位,一些管理者沒有安排專業(yè)的工作人員對水處理設備定期進行檢查。還有一些企業(yè)的管理人員雖然對水處理設備的維護指派了專業(yè)的人員,但是在實際的管理與維護工作中沒有落實到位,對水處理設備的管理與維護工作的認識還不夠充分,使得水處理設備存在一些隱患,提升了水處理設備受損的概率,影響著正常水處理工作流程。

5.4 管理和維護工作人員水平還有待提高

在企業(yè)的生產(chǎn)中,PLC的電氣自動化和水處理設備構(gòu)成水處理系統(tǒng),其中主要包括執(zhí)行元件、控制元件動力元件和輔助元件［1］。對于一些設備的管理機構(gòu)由于缺少相關(guān)的專業(yè)維護人員,使得不能夠?qū)λ幚頇C械設備進行針對性的修理。在實際的水處理設備工作中,工作人員專業(yè)知識比較缺乏,專業(yè)水平相對較低,這就使得對于水處理系統(tǒng)檢測中不能發(fā)現(xiàn)問題的所在,制約了對水處理工作的有效進行［2］。一些維護人員對系統(tǒng)進行日常的維護,很難發(fā)現(xiàn)機械運行中的隱患,部分員工的工作積極性和工作責任意識不高,這些都使得PLC電氣自動化控制水系統(tǒng)工作中效率不能有效提升,阻礙了企業(yè)能源經(jīng)濟的發(fā)展。

6 PLC電氣自動化控制水系統(tǒng)的應用對策

6.1 加強PLC控制系統(tǒng)中輸入信號的可靠性

在實際的操作中,必須保證所選用的控制系統(tǒng)中的設備和相關(guān)零部件具有耐用性以及可靠性,避免出現(xiàn)配件自身的原因而造成傳送信號線出現(xiàn)故障［3］。對于其他的措施主要包括對主界面功能模塊的設計和更新等,加強信號的可靠性了減少控制系統(tǒng)的出錯率,提高系統(tǒng)控制的靈敏度,更好的讓系統(tǒng)對信息進行分析并做出正確的判斷,確保水處理系統(tǒng)正常運行。

6.2 完善LPC電氣控制系統(tǒng)的預警系統(tǒng)

對于LPC電氣控制系統(tǒng)要加強和完善預警系統(tǒng),對配置的要求上要可靠和人性化,構(gòu)建智能化網(wǎng)絡一體化的故障預警系統(tǒng),確保對水處理環(huán)節(jié)的有效監(jiān)督和安全控制防范,避免由于相關(guān)機械設備出現(xiàn)的故障而影響水處理系統(tǒng)正常運行［4］。加強水處理系統(tǒng)設備的預防,對相關(guān)的管理制度嚴格執(zhí)行,并且根據(jù)相關(guān)的機械設備流程執(zhí)行。根據(jù)水處理設備的維修使用情況,對各種維修數(shù)據(jù)進行收集,然后按照不同的水處理設備的使用情況進行綜合分析,對相關(guān)的故障出現(xiàn)的規(guī)律和原因進行記錄,從而確定維護的周期,確定管理的責任劃分,有利于提升PLC電氣自動化水處理設備的使用效率［5］。企業(yè)加強對預警系統(tǒng)的研發(fā)力度,組織相關(guān)的專業(yè)人才或者是聘請專業(yè)團隊對預警系統(tǒng)進行構(gòu)建和完善,在此過程中,要考慮自身的實際情況,結(jié)合儀器的具體參數(shù),制定人性化、安全性、可靠性的預警系統(tǒng),從而確保企業(yè)水處理系統(tǒng)可持續(xù)化發(fā)展。

6.3 提升管理與維護工作人員的綜合素質(zhì)

在PLC電氣自動化控制水系統(tǒng)中,根據(jù)目前技術(shù)設備綜合性人才缺乏的情況,應該要加強對各種層次、各種類型的綜合性人才隊伍培養(yǎng),以此來滿足PLC電氣自動化控制管理與維護的需要［6］。推動PLC電氣自動化控制水系統(tǒng)研發(fā)創(chuàng)新,更應該對現(xiàn)有的PLC電氣自動化控制水系統(tǒng)管理與維護人員進行強化培訓,提升自我的職業(yè)道德素養(yǎng),并且能夠讓他們能夠充分認識到水處理設備在水處理系統(tǒng)中的重要性［7］。管理與維護的相關(guān)的工作人員在工作中應該樹立工作責任意識,提升工作的積極性,從而減少因工作人員自身的行為而導致的相關(guān)的設備故障的損失。對于一些機械設備的相關(guān)企業(yè)應該要對技術(shù)維護人員的政治思想教育工作要合理的開展,能夠讓相關(guān)的技術(shù)人員了解到工作中的失誤出現(xiàn)的相關(guān)的問題以及導致的經(jīng)濟損失。通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和相關(guān)的信息技術(shù),對相關(guān)的人員進行指導,更好的培養(yǎng)實踐性人才,保障水處理設備發(fā)展穩(wěn)定,滿足PLC電氣自動化控制水系統(tǒng)管理與維護過程中對人才的需求,促進 PLC電氣自動化在水系統(tǒng)上更好的實行。

7 結(jié)語

綜上所述,基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)是很有必要的,通過加強PLC控制系統(tǒng)中輸入信號的可靠性、完善LPC電氣控制系統(tǒng)的預警系統(tǒng)和提升管理與維護工作人員的綜合素質(zhì)能夠有效的減少對環(huán)境的破壞,提升企業(yè)水處理效率和水平,促進企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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沈吉文（1981—），男，陜西鎮(zhèn)安人，工程師，現(xiàn)供職于商洛學院電子信息與電氣工程學院，從事自動化控制方面研究。