【摘要】文章首先探討了水處理的工藝流程和PLC控制系統(tǒng)的模塊劃分，著重介紹了水廠PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，以此希望自來(lái)水廠能夠充分利用并發(fā)揮該系統(tǒng)的功能，為企業(yè)現(xiàn)代化管理和生產(chǎn)創(chuàng)造更多的價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】自來(lái)水廠；水處理；PLC；應(yīng)用

PLC是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體且可編程的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其安全可靠、操作簡(jiǎn)單，在各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛。水廠的水處理程序引用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，使水處理的各操作環(huán)節(jié)更加精確化，提高了供水質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自來(lái)水廠的現(xiàn)代化管理，并給企業(yè)帶來(lái)十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1、水廠水處理的工藝流程

雖然不同水廠在設(shè)備和水處理工藝方面有很大區(qū)別，但其基本的處理流程卻基本相同，可分為：取水—藥劑制備和投加—混凝—沉淀—過(guò)濾—消毒—送水。水廠的水源通常利用水泵抽取地表的湖泊、江河或地下水，并輸送至凈水廠，這種水源水質(zhì)含有溶解物、膠體、懸浮物、細(xì)菌等有害成份，需要經(jīng)過(guò)凈水處理，去除水中的有害物質(zhì)后，才可以向用戶供給，保證供水安全。一般情況下，在水抽入至凈水廠后，凈水廠要按照生產(chǎn)工藝要求，配制各種藥劑（通常為聚合化鋁、硫酸鋁、三氯化鋁等），再將藥劑和氯氣投入原水中。藥劑與水均勻的混合后，便開始產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成的氫氧化鋁吸附水中的有害物質(zhì)，形成大顆粒絮狀的凝體，這一過(guò)程便是水處理的混凝過(guò)程。原水在沉淀池內(nèi)混凝并生成絮狀體后，在重力的作用下從水中分離，再流入沉淀區(qū)的沿水截面，緩慢流向出口區(qū)。此時(shí)，水中的雜質(zhì)形成絮狀顆粒并沉于沉淀池的池底。水處理工藝流程的過(guò)濾環(huán)節(jié)，是利用石英砂等具有黏附作用的濾料層，截住原水中的懸浮顆粒，清除細(xì)菌、有機(jī)物、病毒等有害物質(zhì)，使原水進(jìn)一步澄清。由于這個(gè)環(huán)節(jié)的有害物質(zhì)，被吸附在石英砂等濾料層中，需要定期進(jìn)行反沖洗工作。消毒處理則是對(duì)原水進(jìn)行的殺菌和消毒過(guò)程，經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理后的原水渾濁度降低，部分殘留的細(xì)菌、病毒等，將在此階段被清除。消毒后的水存儲(chǔ)在清水池內(nèi)，再由水泵的提升加壓，經(jīng)過(guò)輸、配管道，輸送至用戶。

2、水廠PLC控制系統(tǒng)模塊劃分

根據(jù)水處理的工藝流程，水廠PLC控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)模塊可以劃分為六個(gè)子系統(tǒng)：中央控制室自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)（PLC1）、取水泵房的自動(dòng)控制子系統(tǒng)（PLC2）、加藥與混凝自動(dòng)控制子系統(tǒng)（PLC3）、沉淀自動(dòng)控制子系統(tǒng)（PLC4）、過(guò)濾與消毒自動(dòng)控制子系統(tǒng)（PLC5）、送水房自動(dòng)控制子系統(tǒng)（PLC6）。各子系統(tǒng)均獨(dú)立控制所管轄設(shè)備的操作運(yùn)行，再通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)到中央控制室的上位機(jī)操作站。在中控室上位機(jī)的人機(jī)操作界面，進(jìn)行控制指令的編程，由中央控制室的自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)，統(tǒng)一調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制。

3、水廠的PLC控制系統(tǒng)

3.1水廠PLC控制系統(tǒng)的主要功能

1）顯示功能。通過(guò)中央控制室的人機(jī)交換界面，可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)且形象地顯示所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、各水處理環(huán)節(jié)的主要技術(shù)參數(shù)，并以趨勢(shì)圖的形式，提示設(shè)定重要參數(shù)的變化情況。2）操作和控制功能。系統(tǒng)操作人員，在得到授權(quán)的條件下，可在中控室對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的任何設(shè)備進(jìn)行人工操作，可直接對(duì)任何分控站的PLC做出編程或參數(shù)修改。3）報(bào)警功能。當(dāng)運(yùn)行的設(shè)備發(fā)生故障或設(shè)定的重要參數(shù)出現(xiàn)偏離時(shí)，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的人機(jī)交換界面，將做出畫面和信息提示，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。同時(shí)，將事故發(fā)生的時(shí)間、位置等信息存入報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)，以便操作人員的后續(xù)事故排除。4）數(shù)據(jù)管理功能。PLC控制系統(tǒng)提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)，水處理的原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將自動(dòng)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便日后的數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)和事故調(diào)查。5）數(shù)據(jù)處理功能。系統(tǒng)利用在線參數(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，計(jì)算主要的生產(chǎn)指標(biāo)。6）通訊功能。公司的總調(diào)度室，可直接向中控室下達(dá)指令，中控室也可將所有生產(chǎn)信息發(fā)送到公司。當(dāng)系統(tǒng)接入企業(yè)內(nèi)部建立的WEB服務(wù)器后，涉及水務(wù)生產(chǎn)的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)等，均可通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)查詢，公司各部門也可同時(shí)共享系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行信息。7）輸出和打印功能。根據(jù)公司的要求，系統(tǒng)可輸出并打印生產(chǎn)所需要的各類報(bào)表。

3.2水廠PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1）開關(guān)量的邏輯控制。傳統(tǒng)的水廠控制系統(tǒng)對(duì)開關(guān)量的控制采用繼電器，其操作過(guò)程復(fù)雜，但這種涉及開關(guān)量的邏輯控制，對(duì)PLC控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，卻是一項(xiàng)最基本且容易實(shí)現(xiàn)的功能。通過(guò)PLC系統(tǒng)的簡(jiǎn)便操作，可完成水廠生產(chǎn)流水線中，涉及加礬、加氯等工藝流程的順序控制、邏輯控制以及對(duì)單個(gè)設(shè)備的控制等。2）PLC的模擬量控制。水處理過(guò)程中的液位、壓力、流量、溫度等是持續(xù)變化的模擬量，而PLC控制系統(tǒng)通常會(huì)配置模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，可將模擬量與數(shù)字量互相轉(zhuǎn)換（A轉(zhuǎn)換D或D轉(zhuǎn)換A）。操作人員只需在人機(jī)交換界面修改參數(shù)，即可對(duì)這些模擬量進(jìn)行控制。3）過(guò)程控制。所謂過(guò)程控制，是指水處理過(guò)程中，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)編制各種控制算法程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、壓力、溫度等模擬量的閉環(huán)控制。大部分PLC控制系統(tǒng)都配置PID模塊，通過(guò)PID運(yùn)行專用的PID子程序，是閉環(huán)控制系統(tǒng)通用的一種調(diào)節(jié)方法。4）數(shù)據(jù)處理。PLC系統(tǒng)具有操作、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)運(yùn)算、排序等功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水處理的數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。采集的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器內(nèi)的參考值進(jìn)行比較分析，利用通信網(wǎng)絡(luò)向智能裝置下達(dá)控制指令以糾正偏差，完成自動(dòng)控制操作。同時(shí)，將采集的數(shù)據(jù)值可用表格形式打印，以供操作人員檢查。5）通信及網(wǎng)絡(luò)。PLC控制系統(tǒng)的通信涉及各子系統(tǒng)PLC之間、子系統(tǒng)與中央監(jiān)控系統(tǒng)、PLC與智能設(shè)備間的通信?，F(xiàn)如今，各水廠都建立內(nèi)部WEB網(wǎng)絡(luò)，凈水車間、送水泵房、中央控制室等，通過(guò)100MB的工業(yè)以太網(wǎng)連接，確保水處理信息傳輸?shù)募皶r(shí)性。

4、結(jié)束語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)是借助于上位機(jī)的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的自動(dòng)控制，從而做到對(duì)水廠水質(zhì)實(shí)時(shí)性和精確性的監(jiān)控。這種系統(tǒng)功能完善、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組態(tài)靈活并具有較強(qiáng)的抗干擾能力，已成為水廠現(xiàn)代化運(yùn)行管理的重要組成部分。其先進(jìn)的自控技術(shù)，不僅解決了以往水處理過(guò)程的工況復(fù)雜、成本高等難題，而且提高了生產(chǎn)效率，降低了能源消耗，為水廠的效益增收和持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

冼科實(shí)（1989年-）男，漢族，大學(xué)本科，助理工程師，從事自來(lái)水廠自動(dòng)化工作。