張威然 邱影

摘 要：介紹了美國(guó)AB公司PLC在凈水廠助凝劑配制過(guò)程中的應(yīng)用及其控制方法、系統(tǒng)構(gòu)成、硬件配置和程序設(shè)計(jì)。PLC的程序設(shè)計(jì)采用AB公司下位機(jī)程序軟件Rslogix5000編寫梯形圖設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)單易懂，提高了軟件的可維護(hù)性能。

關(guān)鍵詞：PLC；助凝劑；自動(dòng)配制；Rslogix5000

在凈水廠水處理工藝過(guò)程中，投藥混凝是最重要的一環(huán)。但當(dāng)單獨(dú)使用混凝劑不能取得預(yù)期效果時(shí)，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(wú)機(jī)絮凝劑產(chǎn)生的細(xì)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(duì)水質(zhì)的改善，最大限度地節(jié)省混凝劑用量及保證混凝效果都具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。人為配置助凝劑，由于環(huán)節(jié)眾多，人為干擾因素較大，必定會(huì)影響藥劑濃度準(zhǔn)確性，影響水質(zhì)達(dá)標(biāo)。采用PLC控制配藥，不僅可節(jié)省人力，排除人為因素影響，盡而保證藥劑濃度準(zhǔn)確性，保證出廠水質(zhì)。

1 工藝流程及控制要求

1.1 工藝流程

助凝劑配置過(guò)程是指將硅酸鈉原液加入濃硫酸和水活化的過(guò)程，俗稱水玻璃溶液。配制系統(tǒng)如圖1所示，1號(hào)和2號(hào)儲(chǔ)藥槽用來(lái)存放配置好的助凝劑（活化硅酸）溶液，3號(hào)是用來(lái)存放硅酸鈉原液計(jì)量罐，4號(hào)存放濃硫酸計(jì)量罐。設(shè)置兩個(gè)儲(chǔ)藥槽是為了保證藥槽清洗及內(nèi)部管道更換時(shí)不會(huì)影響投藥的正常進(jìn)行及保證投藥的連續(xù)性。具體使用哪個(gè)藥槽或者哪個(gè)藥槽配藥，采用電氣柜轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。1號(hào)和2號(hào)儲(chǔ)藥槽用來(lái)存放配置好的助凝劑，也是進(jìn)行助凝劑配置的場(chǎng)所。在助凝劑進(jìn)行配置前必須關(guān)閉藥槽出口閥并根據(jù)目標(biāo)溶液的濃度計(jì)算所需加注原液（硅酸鈉溶液）量及加水和加酸量，然后調(diào)整酸及硅酸鈉計(jì)量罐磁翻板液位計(jì)液位開關(guān)低限高度，同時(shí)在上位機(jī)設(shè)定好兩次加水液位高度。配置時(shí)，首先打開藥池進(jìn)水閥門，當(dāng)水加到設(shè)定好的位置后，進(jìn)水閥自動(dòng)關(guān)閉，然后將硅酸鈉溶液從計(jì)量罐打入儲(chǔ)藥槽中，同時(shí)打開鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行攪拌，然后加入一定量的濃硫酸，加酸后將鼓風(fēng)機(jī)關(guān)閉，保證濃硫酸沉靜一段時(shí)間，進(jìn)行充分活化，然后在開給水閥將水加到指定位置后關(guān)閉進(jìn)水閥，然后重啟鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行攪拌，到達(dá)攪拌設(shè)定好時(shí)間后，關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，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(dòng)和手動(dòng)，如自動(dòng)出現(xiàn)故障無(wú)法進(jìn)行，可以手動(dòng)完成配置。

②當(dāng)采用自動(dòng)配藥時(shí)，進(jìn)水閥由PLC控制開關(guān)，當(dāng)1、2號(hào)儲(chǔ)槽水位到達(dá)設(shè)定液位后關(guān)閉水閥。加濃硫酸及硅酸鈉時(shí)，出口閥開關(guān)由PLC控制，當(dāng)3、4號(hào)計(jì)量罐液位到達(dá)低限時(shí)，液位開關(guān)動(dòng)作，濃硫酸及硅酸鈉加藥停止。兩種藥品計(jì)量罐液位開關(guān)低限位置上下可調(diào)，可以方便控制投加藥量。加藥后靜止沉靜時(shí)間及攪拌時(shí)間均可上位機(jī)設(shè)定。另外增設(shè)加藥超時(shí)保護(hù)時(shí)間設(shè)定，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，閥門未打開，或者超過(guò)規(guī)定時(shí)間內(nèi)未關(guān)閉均會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。

③所有自動(dòng)配藥條件必須滿足才可以自動(dòng)配置，如不具備自動(dòng)配置條件，將無(wú)法自動(dòng)配置，同時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。

2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

自動(dòng)配藥系統(tǒng)由PLC和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及儀表構(gòu)成。PLC采用的是美國(guó)AB公司ControlLogix1756系列PLC，該型PLC可提供優(yōu)異的高速、高性能、多領(lǐng)域應(yīng)用項(xiàng)目控制；提供具有無(wú)擾動(dòng)切換和高可用性的完全冗余控制器架構(gòu)；提供模塊化且可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)通信；提供范圍廣泛的通信和 I/O 選項(xiàng)，同時(shí)ControlLogix平臺(tái)是機(jī)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(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括西門子一體式超聲波液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)及液位開關(guān)、電動(dòng)閥門、鼓風(fēng)機(jī)、水泵組成。

3 控制程序設(shè)計(jì)

3.1 軟件及語(yǔ)言選擇

根據(jù)配藥流程及控制要求，PLC自動(dòng)配藥控制程序采用AB公司配套下位機(jī)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(jié)構(gòu)文本等編程語(yǔ)言，對(duì)于本系統(tǒng)，我們選擇梯形圖編程語(yǔ)言。通過(guò)輸入梯級(jí)及輸入、輸出、定時(shí)器、跳轉(zhuǎn)子程序等指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配藥功能。硬件配置時(shí)，ControlLogix控制器無(wú)需手動(dòng)進(jìn)行I/O映射，根據(jù)控制屬性，自動(dòng)創(chuàng)建/命名標(biāo)簽，并且支持結(jié)構(gòu)體和數(shù)組。

3.2 程序流程圖

配藥時(shí)，1、2號(hào)藥品儲(chǔ)槽必須產(chǎn)生低限報(bào)警，同時(shí)將所有配藥涉及到相關(guān)控制設(shè)備權(quán)限均打到自動(dòng)，各個(gè)相關(guān)閥門按控制要求進(jìn)行關(guān)閉，才能進(jìn)行配藥。例如：當(dāng)1號(hào)藥池液位低報(bào)后，將轉(zhuǎn)換開關(guān)切向2號(hào)藥池。系統(tǒng)將使用2號(hào)藥池供藥，1號(hào)將進(jìn)行自動(dòng)配藥。同時(shí)，1號(hào)藥池出口閥門關(guān)閉，同時(shí)2號(hào)藥池出口閥門將打開。為保證設(shè)備的安全性及控制程序的易實(shí)現(xiàn)性，操作人員在操作時(shí)應(yīng)保證在配藥過(guò)程中不進(jìn)行控制模式的切換。

4 配藥系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

（1）PLC是整個(gè)配藥系統(tǒng)重要設(shè)備，對(duì)于PLC維護(hù)管理至關(guān)重要。Controllogix5000系列PLC的故障判定可以通過(guò)運(yùn)行Rslogix5000軟件，聯(lián)機(jī)后通過(guò)查看模塊屬性，判定輕、重故障，如果是輕故障則可以通過(guò)該軟件點(diǎn)選清除，如果是重故障則根據(jù)系統(tǒng)提示，更換模塊，或者進(jìn)行相應(yīng)處理。對(duì)于PLC機(jī)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(shí)更換。

（2）磁翻柱液位計(jì)運(yùn)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(zhǔn)度，所以要求距離液位計(jì)周圍200mm范圍內(nèi)不得有勵(lì)磁鐵件及其它磁性物質(zhì)，否則會(huì)影響液位計(jì)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(zhì)，以免對(duì)浮子造成卡阻，影響浮球上浮。

5 結(jié)語(yǔ)

凈水廠助凝劑配制過(guò)程的控制，由于采用了PLC自動(dòng)控制，助凝劑濃度的準(zhǔn)確性及系統(tǒng)的可靠性都得到了顯著提高，操作人員的數(shù)量也得以減少，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

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