基于PLC的水厂供水自控系统设计

自动化技术基于PLC的水厂供水自控系统设计作者／董浩，曹妃甸供水有限责任公司文章摘要：为适应城市现代化对供水行业的要求，改善水厂出水水质、降低能耗、提高自来水厂的管理水平和经济效益成为供水行业当下的重要任务。在水厂的水处理系统中采用自动控制技术，不仅可以提高系统的性能、产率、可靠性，而且还可以增加系统的稳定性、降低操作成本、加快启动过程等。本文给出基于PLC~9水厂供水自控系统的设计思想和部分关键技术，重点结合制水工艺流程介绍了加矾、反；中洗和过滤子控制系统。本系统实现了优化控制，提高了工作效率和水处理流程的稳定性。关键词：PLC：水厂供水自控系统引言为适应城市现代化对供水行业的要求，改善水厂出水水质、降低能耗、提高自来水厂的管理水平和经济效益成为供水行业当下的重要任务。在水厂的水处理系统中采用自动控制技术，不仅可以提高系统的性能、产率、可靠性，而且还可以增加系统的稳定性、降低操作成本、加快启动过程等。水处理过程是一较复杂的连续批量生产过程，既有现场设备的运行协调，又有大量的现场数据采集和处理，同时各功能单元地理位置分散，相互间由管道或管网互连。采用CIMS技术可实现供水自动控制；但是考虑到水厂的经济效益，供水自控系统应往低成本、高可靠性的方向发展，而PLC技术正好满足这一要求，以上技术在国内多个水厂有实际的应用，均取得了不错的成效，表明PLC在水厂控制系统具有重要价值。鉴于此，结合本企业生产的需求，本文给出基于PLC的水厂供水自控系统的设计思想和部分关键技术，重点结合制水工艺流程介绍了加矾、反；中洗和过滤子控制系统。本系统实现了优化控制，提高了工作效率和水处理流程的稳定性。1．系统总体设计总体设计首先需要将原水通过取水泵房、输水管道进入净水厂，在管式混合器前投加混凝剂和加氯，经絮凝沉淀池沉淀，气水反；中洗滤池过滤，再经后加氯，进入清水池，再由送水泵房送至城市管网。取水泵房为水厂提供原水。加氯设备系统包括以下2个投加系统：①絮凝池前加氯，为连续工作模式，用以氧化降解原水中的有机物：②过滤后加氯，为连续工作模式，用以对过滤后水的消毒并维持出厂水有一定的余氯。加矾间采用常用的混凝剂：液体碱式氯化铝和硫酸亚铁。絮凝平流沉淀池分两组，每组处理水量60000m。／d，其作用是分离矾花和水，絮凝沉淀池主要控制的是排泥设备。气水反；中洗控制包括两部分：第一部分为公共反；中洗设备控制，第二部分为气水反；中程序控制，滤池的控制也包括两部分。送水泵房根据中心控制室给定的出水总管压力，自动控制清水泵开、停及调速水泵的转速，保证出水压力。46l电子制作2016年l2月2．关键技术问题●2．1反冲洗滤池子控制系统的设计滤池系统由反；中洗泵房和6格滤池组成。整个工作过程分为两个阶段，即正常过滤阶段和气水反；中洗阶段。气；中洗由2台鼓风机提供气源，另设l台空压机为气动阀门提供高压气源。水；中洗由卧式离心泵提供反；中洗水，采用自灌式启动。(1)反；中洗泵房第一部分为公共反；中洗设备控制，由公用PLC和滤池PLC子站配合实现设备的顺序启停控制。对每格滤池子PLC上送的“请求；中洗”申请的次序，组成一队列，并按次序启动各格滤池子PLC共同自动完成反；中洗过程。当有多个滤池同时发出“；中洗”请求时，公用PLC采用FIFO堆栈原则，即先进先出原则进行排队；中洗。FIFOI处理人工请求，FIF02处理自动请求，FlFOI优先于FIF02。第二部分为气水反；中程序控制，当某格滤池满足反冲洗条件时，即进入自动反冲洗程序：(关闭进水闸板阀待滤池水位下降到一定值时关闭清水出水阀_÷开排水阀起动鼓风机开气；中阀进行气冲)：约4min后起动反冲洗泵，打开水；中洗阀进行气水混合；中洗；再约4min后停鼓风机和气；中阀，单独进行水中洗，再约2min后停反；中洗泵和水；中洗阀，开余气释放阀10s，排除管道内的余气，关闭排水阀，完成一次反；中洗过程。再开进水闸板阀，待滤池水位上升至一定值时开清水出水阀，滤池进入正常过滤阶段。(2)滤池滤池的控制包括两部分。第一部分根据滤池水位，通过预装PID调节程序，调节清水出水阀开度以保证滤池恒水位恒速过滤；第二部分为将滤池水头损失实测值与设定值相比较，到达设定值时或达到过滤周期时向主站发出反中洗请求。一2．2控制系统程序设计该供水自动控制系统由主控室的上位机工作站和现场PLC控制站构成。整个控制系统分为两层网络，即管理级的以太网和工业级的DH+网。中心控制室操作员站、通信机和打印机管理器连在以太网上，以太网的通信速率100Mb／s；除取水泵房PLC站外的现场PLC站连接在DH+网上，DH+网包括PLC与中心控制室操作员站之间、PLC站与子PLC站之间，工业级的DH+网通信速率(下转第48页)自动化技术利用电机内置转速传感器实现PID算法对电机的转速进