控制工程在水厂加氯系统中的应用

科技论坛2015.11︱469︱控制工程在水厂加氯系统中的应用控制工程在水厂加氯系统中的应用控制工程在水厂加氯系统中的应用控制工程在水厂加氯系统中的应用林乐思（中山中法供水有限公司，广东中山528476）【摘要】水厂加氯过程是生产中最为关键的步骤，随着社会的不断发展、科学技术的不断进步，控制工程在水厂加氯系统中的作用越来越大。本文针对控制工程理论进行了详尽的阐述，以PLC（可编程逻辑控制器）为主，列举了其在实际应用中的原理和作用。【关键词】加氯；控制工程；PLC随着科学技术的不断发展，水厂“无人值守”的工作模式逐渐被应用，这就对城市净水处理控制系统提出了更高的要求。信息技术、计算机技术、现场总线技术的快速发展，对水厂控制系统的结构和功能上都提供了广阔的发展空间。1加氯控制技术的系统结构1.1加氯工艺的介绍在水处理的流程中，加氯控制的两个环节集中在前加氯和后加氯上。前加氯的作用是除去水中的有机物，防止改良混凝沉淀和防止藻类的生长，该环节一般是在配水井内完成，对出厂水余氮的影响不大。后加氯的作用是消毒，一般是在滤后水出水管上投加，并且可以使出厂水保持一定的余氯。氯气投加的工艺过程如下：蒸发器将氯瓶中的液氯进行加温，使其变成气氯，气氯经过减压和过滤经过空调节阀进入加氯机内，由加氯控制器控制加氯机，通过水射器加氯气投加到水中，加氯点通常位于进清水池前的总管上。1.2加氯控制器系统的特点加氯控制器具有很多显著的特点：第一，控制过程中存在非线性，水质在变化的时候，水中的耗氯成分和含量也会发生相应的变化，耗氯量就存在非线性；第二，变量具有时变性，除了控制系统的输入变量以外，水质等主要参数是无法进行监测的，但是对加氯效果有很重要的影响，并且具有时变性，等等。2PLC在水厂加氯系统中的实际应用PLC是可编程逻辑控制器的简称，其内部采用一类可编程的存储器进行内部存储，通过执行技术与算数操作、逻辑运算、顺序控制等面向用户的指令，其实质就是一种专用于工业控制的计算机。2.1水厂加氯系统的解决方案水厂加氯系统主要包括气源供给与压力切换、投加氯气、分析余氯、对漏氯进行检测和吸收等四部分。控制系统在水厂加氯过程中可以通过远程集中监控生产情况，并且能够自动进行投加和调整，在此过程中保证水厂的出水余氯符合控制指标的要求；该系统还能对生产的异常情况、设备出现的故障进行报警和紧急处理，保证了生产的安全性。在进行控制系统方案的选择时，可以根据水厂加氯系统设备对控制系统的要求以及设备的实际特点，进行考量。在选择的过程中适宜采用集散型控制系统，全场的工业控制网可以由厂级中央监控工作站和现场分散控制站组成，高速工业以太网可以作为中央调度计算机与加氯现场控制站的通讯路径。以在众多水厂被广泛应用的RockwellAutomation的新一代控制平台ControlLogix为例进行讨论。该系统由模拟量输入/输出模块、处理器模块、通信模块等组成，各模块之间的通信是由机架背板来完成的，在组网和编程方面都比较方便。图1是某水厂自控系统的结构图，图中虚框内的部分是加氯系统的控制部分，从图中我们可以看出，自控系统主要包括主PLC控制站、系统网络、PLC现场控制站。PLC现场控制站的主要功能是进行数据的采集和控制输出，它主要包括数字输入模块、数字输出模块和通讯模块；ControlLogix系统是通过ENET模块来实现以太网中的数据传递，实现通讯的功能；主PLC控制站的功能是通过预先编制好的控制程序，采用RSView32监控软件来完成对现场控制站的数据进行分析和运算，并输出相应的结果。图1某水厂自控系统结构图2.2功能实现（1）主要控制功能真空加氯系统分为前加氯与后加氯两种。前加氯是采用流量比例与余氯信号双因子进行复合控制投加，加氯机所需余氯信号由余氯分析仪、流量信号由超声波流量计分别经PLC在线检测输至加氯机。在氯库中装有自动切换单元和电子秤，当系统接到“空瓶”信号以后，会自动进行气路切换提示换瓶。该系统的控制方式有三种：自动控制、手动控制和控制室远程控制，由加氯机手柄状态（或现场转换开关位置）进行设定。现场手动控制系统在处理紧急事故时最有优先权。（2）管理功能控制系统的操作功能有很多种，如：权限操作、自动操作/遥控/手动切换操作等，并设有误操作保护功能；显示的功能，按照工艺流程分系统实时显示和监视各流程的运行工况等；对重要的电气设备的启和停、对被测工艺参数设有的实时和历史趋势的功能、历史的存储功能，等等。这些功能的设置非常便于工作人员的操作和使用。（3）数据采集/处理功能采集的信号主要有加氯机氯气的投加量、氯瓶的重量、加氯机开/停的状态；加氯机的工作状态以及空瓶的信号检测等。3加氯控制系统需要注意的要点3.1控制取样的时间取样时间的合理性在一定程度上影响着加氯的效果。在后加氯经过充分混合