王躍峰 宋垚

[摘? ? 要]經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使城市中的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施都得到了完善。自來(lái)水廠是一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，其與社會(huì)的發(fā)展，以及人們自身的利益都有著緊密聯(lián)系。因此，如果自來(lái)水廠在運(yùn)行期間無(wú)法確保安全性與可靠性，將會(huì)導(dǎo)致其作用無(wú)法得到合理發(fā)揮。在此該背景下，針對(duì)大量實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行研究，適當(dāng)引入PLC，進(jìn)而使自動(dòng)化系統(tǒng)能夠得到進(jìn)一步完善的，滿足應(yīng)用需求。

[關(guān)鍵詞]PLC;自來(lái)水廠;自動(dòng)化系統(tǒng);可靠性高

[中圖分類號(hào)]TU991.62 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–00–02

Application of PLC in Automation System of Waterworks

Wang Yue-feng， Song Yao

[Abstract]With the rapid development of economy， all kinds of infrastructure in the city have been improved. Water plant is an infrastructure， which is closely related to social development and people's own interests. Therefore， if the safety and reliability of the water plant cannot be ensured during operation， its role will not be brought into reasonable play. In this context， a large number of practical contents are studied， and PLC is properly introduced， so that the automation system can be further improved to meet the application needs.

[Keywords]PLC; waterworks; automation system; high reliability

自動(dòng)化技術(shù)的飛速為不同行業(yè)的發(fā)展都注入了新鮮活力，例如，在自來(lái)水廠自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中引入PLC，從而降低自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行期間的能耗量，提高出水水質(zhì)，使企業(yè)在運(yùn)行過(guò)程中的整體經(jīng)濟(jì)效益能夠得到進(jìn)一步提高。從現(xiàn)階段，自來(lái)水廠對(duì)PLC的家庭應(yīng)用情況呈現(xiàn)了安全性高、成本低等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水廠的管理與監(jiān)控，這對(duì)于水廠的穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)說(shuō)意義重大。因此，要加強(qiáng)對(duì)自來(lái)水廠中自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)PLC運(yùn)用的研究。

1 PLC技術(shù)特點(diǎn)

目前，許多自動(dòng)化系統(tǒng)中都應(yīng)用了PLC，合理應(yīng)用PLC，可以使自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中的智能化和自動(dòng)化得到進(jìn)一步提高，而且系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中穩(wěn)定性也能夠得到提升，滿足應(yīng)用需求。通過(guò)人們長(zhǎng)期對(duì)PLC的研究可以發(fā)現(xiàn)，PLC主要具有以下幾項(xiàng)特點(diǎn)。

（1）可靠性高。PLC通過(guò)對(duì)微型處理器進(jìn)行應(yīng)用，采取集中輸出方式工作，這種工作方式使采用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在具體應(yīng)用期間具有較強(qiáng)的抗干擾能力，進(jìn)而減少各種意外情況的發(fā)生。

（2）容易編程。采用PLC容易編程，在對(duì)PLC進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，進(jìn)行編程多數(shù)都是對(duì)繼電器控制梯形圖進(jìn)行合理應(yīng)用，這就是PLC編制指令與微型機(jī)指令相比更少。對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，完成參控機(jī)械設(shè)備編程，操作十分簡(jiǎn)單，從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，工作人員甚至不需要掌握太多的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，就能夠完成相應(yīng)的操作。

（3）組態(tài)靈活。PLC采用的結(jié)構(gòu)為積木搭建式結(jié)構(gòu)。因此，作業(yè)人員只需要簡(jiǎn)單組合PLC與控制系統(tǒng)，就能通過(guò)自動(dòng)化方式完成對(duì)系統(tǒng)情況的合理控制，從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，PLC應(yīng)用遭受到的限制相對(duì)較小。

（4）便于安裝。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)多數(shù)有計(jì)算機(jī)機(jī)組或大型計(jì)算機(jī)工程，對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求相對(duì)較高，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用期間，不僅要采取合理措將外界干擾源進(jìn)行屏蔽，而且需要的作業(yè)場(chǎng)地面積較大，這就導(dǎo)致操作系統(tǒng)的組裝面臨著較大困難。PLC則不同，其對(duì)工作環(huán)境要求相對(duì)較低，受外界因素的影響小，同時(shí)安裝起來(lái)也十分方便。

（5）功能模塊齊全。輸入和輸出功能模塊齊全是PLC技術(shù)具有應(yīng)用價(jià)值的一項(xiàng)重要特點(diǎn)。需要注意的是，PLC系統(tǒng)經(jīng)常應(yīng)用在工業(yè)機(jī)械和生產(chǎn)廠房中，在設(shè)計(jì)PLC時(shí)，要考慮其應(yīng)用環(huán)境，需要特別注意的是，無(wú)論采用哪一種信號(hào)，都要有對(duì)應(yīng)的器件或模板連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)中央處理器的連接。

（6）運(yùn)行速度快。PLC在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的作業(yè)狀態(tài)關(guān)鍵就是依據(jù)程序指令執(zhí)行，也正是因如此，PLC在具體運(yùn)行過(guò)程中的速度與繼電器邏輯控制相比都更快。

2 PLC控制模式

（1）自來(lái)水廠中的每一個(gè)PLC工作站都依據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的各種不同類型的儀表、儀表參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等內(nèi)容，最終達(dá)到自動(dòng)控制的目的，確保水廠各項(xiàng)生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（2）位于中心控制室內(nèi)的工作人員在工作期間，要采用手動(dòng)方式完成計(jì)算機(jī)的控制。

（3）自來(lái)水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員要依據(jù)自身所在位置的不同，完成對(duì)自身工作責(zé)任的合理分配，應(yīng)當(dāng)在對(duì)自來(lái)水廠具體情況全面分析基礎(chǔ)上，在PLC面板、操作臺(tái)、控制箱3個(gè)區(qū)域，采取手動(dòng)方式對(duì)各項(xiàng)操作進(jìn)行控制。

選擇一種符合自來(lái)水廠的合理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是保證自動(dòng)系統(tǒng)能能夠可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)基礎(chǔ)。例如，自來(lái)水廠在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可以選擇集中管理分布控制的集散型控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中方便實(shí)現(xiàn)中央控制室、車間就地現(xiàn)場(chǎng)三級(jí)控制。集散型控制系統(tǒng)在具體應(yīng)用期間的一項(xiàng)主要關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就是可以確保系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性，進(jìn)而為管理和維護(hù)工作的開展提供便利條件。

3 PLC在自動(dòng)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 水廠控制系統(tǒng)組成

系統(tǒng)利用DCS控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用總線與中控制通信，同時(shí)為了方現(xiàn)場(chǎng)控制，每個(gè)工作模塊都安置了觸摸屏，方便巡檢人員依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作，水廠控制系統(tǒng)如圖1所示。

為了方便監(jiān)控與管理，在集控中心配置了兩臺(tái)工作站，通過(guò)組態(tài)建立于PLC進(jìn)行通信，動(dòng)態(tài)監(jiān)控每一個(gè)模塊的具體工作狀態(tài)，同時(shí)，要依據(jù)具體數(shù)據(jù)和調(diào)度要求，完成對(duì)每一個(gè)模塊的控制。

3.2 將PLC引入配水沉淀站與原水提升泵站中

將PLC應(yīng)用到配水沉淀站中，其起到的主要作用就是對(duì)沉淀池中采用的攪拌機(jī)、回升泵、排泥閥設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)控，掌握設(shè)備的運(yùn)行情況。以排泥閥為例，通?？梢詫?biāo)準(zhǔn)的排泥周期作為核心依據(jù)，如果排泥閥在運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)發(fā)生了改變，可以通過(guò)人為方式強(qiáng)制運(yùn)行。而在原水提升泵方面，適當(dāng)引入PLC，其在應(yīng)用過(guò)程中的核心作用就是監(jiān)控離心式水泵在運(yùn)行過(guò)程中的具體參數(shù)，同時(shí)PLC中的計(jì)數(shù)模塊可以精準(zhǔn)反映水庫(kù)水位。為了充分發(fā)揮自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能，要合理使PID在應(yīng)用期間的控制作用得到合理發(fā)揮，而且要引入光纖，實(shí)現(xiàn)原水泵提升泵站與中控制通信，完成對(duì)各項(xiàng)信息的交換。

3.3 將PLC應(yīng)用到的中控室中

在設(shè)計(jì)中控室時(shí)引入PLC，要做好資源共享，確保水電廠中的所有的PLC站都可以利用以太網(wǎng)將各縣資源都傳輸?shù)街锌厥覂?nèi)，進(jìn)而保證對(duì)全部PLC站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。同時(shí)，為了使監(jiān)控效果能夠得到進(jìn)一步提高，滿足應(yīng)用需求，要確保采用的監(jiān)控軟件始終都可以具有較高的性能，特別是人機(jī)界面要直觀。中控室中的設(shè)置的監(jiān)控窗口要合理將送水泵站、濾池、加藥間、反應(yīng)沉淀池等融入一起，然后采用計(jì)算機(jī)完成對(duì)各項(xiàng)設(shè)備具體運(yùn)行情況全面監(jiān)控、掌握設(shè)備運(yùn)行情況。此外，采用的監(jiān)控軟件具有實(shí)時(shí)監(jiān)控，存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)各項(xiàng)功能，能夠?qū)v史數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)查與應(yīng)用，這也就為后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)的開展提供了便利條件。

3.4 送水泵站中PLC設(shè)計(jì)

在送水泵站中對(duì)PLC進(jìn)行應(yīng)用，主要是監(jiān)控送水泵的具體運(yùn)行情況。具體設(shè)計(jì)期間，為實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)具體指標(biāo)情況的合理監(jiān)測(cè)，要在管線中設(shè)置流量計(jì)、PH計(jì)、變送器等。此外，設(shè)計(jì)水泵機(jī)組時(shí)，要全面考慮采用變頻器、電氣配件的具體安裝，從而方便機(jī)組變頻調(diào)速的有效控制。變頻器發(fā)揮的作用就是接收水管網(wǎng)出的壓力信號(hào)，接收到信號(hào)后，要將其與標(biāo)準(zhǔn)壓力參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，然后獲取到相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)水泵具體轉(zhuǎn)速的有效控制，確保供水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可以被合理調(diào)節(jié)，此時(shí)PLC功能主要表現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)壓力設(shè)定，以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)設(shè)計(jì)方面。需要特別注意的是，自來(lái)水廠管網(wǎng)投入后，應(yīng)用的時(shí)間較長(zhǎng)，這也就導(dǎo)致壓力設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)供水效果造成顯著影響，若設(shè)定壓力小，可能會(huì)出現(xiàn)水壓力不足情況，若壓力過(guò)大，則可能會(huì)發(fā)生爆管現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要依據(jù)不同時(shí)段上位機(jī)程序在運(yùn)行過(guò)程情況，自動(dòng)向PLC發(fā)出指令，PLC則能夠依據(jù)事先做好相應(yīng)的壓力標(biāo)值的設(shè)定。

3.5 PLC在過(guò)濾池中應(yīng)用

過(guò)濾池主站設(shè)計(jì)中對(duì)PLC進(jìn)行應(yīng)用，主要發(fā)揮的作用是監(jiān)控濾池過(guò)濾、反沖洗等。對(duì)于各項(xiàng)控制措施的應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)可以自主完成相應(yīng)的判斷選擇，常見方式要以強(qiáng)制反沖為主。此外，從自來(lái)水廠中過(guò)大濾池的具體運(yùn)行情況來(lái)看，要在每一個(gè)過(guò)濾池都設(shè)計(jì)PLC控制臺(tái)，且要確保氣沖閥、排水閥等各項(xiàng)裝置都安裝在相應(yīng)的控制臺(tái)上。同時(shí)，為了確保自動(dòng)化控制能夠滿足要求，還要確保中控室內(nèi)的計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水位、濾池阻塞、異常情況等各項(xiàng)問(wèn)題的有效監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，避免造成帶來(lái)更加嚴(yán)重的后果。

3.6 PLC在加氯加藥站中的應(yīng)用

在加氯加藥站中對(duì)PLC進(jìn)行應(yīng)用，要確保采用的儀器能夠完成對(duì)原水的pH、溫度、渾濁度等內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)，并且將檢測(cè)獲取到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)變?yōu)榈腄C信號(hào)，此時(shí)PLC系統(tǒng)接收到的信號(hào)能夠?yàn)榧勇取⒓铀幭到y(tǒng)提供相應(yīng)的參數(shù)。PLC系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中，功能體現(xiàn)在生成流量信號(hào)方面，而余氯分析儀在應(yīng)用期間，可以精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)余氯信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，還會(huì)在加氯間中加設(shè)泄露報(bào)警儀，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏問(wèn)題，PLC系統(tǒng)能夠接收到各項(xiàng)報(bào)警信號(hào)，而且可以關(guān)閉加氯系統(tǒng)，以免系統(tǒng)在故障情況下繼續(xù)運(yùn)行。針對(duì)加藥系統(tǒng)，主要考慮變頻器在具體運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題，變頻器要能夠依據(jù)流量信號(hào)，完成對(duì)水流的回收與取水。通常在設(shè)計(jì)時(shí)，要在系統(tǒng)中引入兩套計(jì)量泵，若其中一臺(tái)在運(yùn)行期間的出現(xiàn)了事故，PLC系統(tǒng)通過(guò)切換方式，讓另一臺(tái)運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

在自來(lái)水廠中合理引入PLC，這對(duì)于確保自來(lái)水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)性能來(lái)說(shuō)意義重大。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，要對(duì)PLC的特點(diǎn)和控制模式有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，在該基礎(chǔ)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行明確，發(fā)揮PLC系統(tǒng)模塊的作用，進(jìn)而使自動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的性能能夠得到進(jìn)一步提升，滿足應(yīng)用需求。

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