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[摘 要]随着科学技术的进步，许多控制设备成功应用在自来水厂建设领域。基于低碳环境下，为实现自来水节能降耗的目标，自来水厂应用自动化控制系统可有效满足需求。本文阐论述了自来水厂自动化控制系统的组成、PLC技术在水厂自动化控制系统中的应用，为PLC技术在水厂自动化控制中的应用提供借鉴和参考。
[关键词]PLC技术；水厂；应用
中图分类号：TH437 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
引言
自来水厂的自动化系统中应用的PLC提高了自来水厂出水的水质，并且具有降低能耗和增加企业经济效益以及管理水平的优点。因此在自来水厂中的应用比较广泛。PLC硬件的配置较多，只有这些基本硬件配置达到最优的状态的时候，才可以令自来水厂的自动化系统运行良好。
1 PLC的控制模式
PLC的控制模式一般可以分为三种，即三级控制模式。第一，每一个PLC工作站根据实时监测的各类仪表数据、还有仪表参数以及设备的状态达到一种自动控制目的；第二，中心控制室中的工作人员需要利用计算机手动控制；第三，在自来水厂自动化系统中的现场工作人员需要根据不同的位置分配相应的责任，需要在PLC面板、操作台还有控制箱三个地方手动操作控制。
2 水厂自动控制系统
2.1 水厂控制系统组成
水厂生产系统包括5个PLC工作站。系统采用DCS控制系统，主要包括原水提升增压模块、沉淀模块、加药加氯模块、沉淀模块和送水模块。为了方便控制和维护，为每个沉淀池配置了单独的PLC控制台。整个系统采用总线与中控室通讯。同时，为了方便现场控制，在每个工作模块配置了触摸屏，方便巡检人员根据实际情况进行操作。
为了便于监控和管理，在集控中心配置工作站两台。通过组态建立与PLC通信，实时监控各个模块的工作情况，并根据实际数据和调度要求，对各个模块进行控制。可视化操作人机界面友好，可以实时显示各个设备的工作状态，及时记录历史数据，并实现实时/历史报警功能。
2.2 制水工艺流程
自来水厂的制水工艺流程比较复杂，具体如下：取水→制备和添加药剂→混凝→平流沉淀与过滤沉淀→送水，详细见图1。如今我国城市自来水厂的制水工艺流程应用的为最先进的深度处理工艺，其能够满足国家标准需求。同时，自来水厂的自动化控制仪表设备主要采用分布式的集散控制系统，并且融合互联网控制技术与网络技术，可完成自来水厂制水工艺自动化管控，有效提高自来水厂的制水工作效率与送水速率。
2 PLC在自来水厂自动化系统中的应用
2.1 在加氯系统中的应用
自来水厂的水处理的加氯过程需要分为两个步骤，一个是前加氯，一个是后加氯。前加氯通常情况下是运用原水流量比例投加的方式，紧接着进行的后加氯过程则需要运用复合控制投加的方式。流量比例投加的控制原理与投加率的控制息息相关。用已经设定好了的投加率来实现加氯机的控制，最终达到自动控制加氯量的目的。在这当中复合控制投加需要应用PLC将输入的滤后水流量信号、余氯值、设定好了的余氯值这三种数据，并使用PID控制，利用PLC的输入信号，这个信号的作用是为了更好地控制加氯机，使其形成一个闭环控制。
2.2 加药基本配置
PLC控制的基本配置有单因子流动电流SCD仪和变频器。此外在自来水厂自动化系统中的加药系统中需要加药计量泵、安全阀、阻尼器、稳压阀、取样泵、浊度仪等。而加氯系统中则需要有加氯机、减压阀、真空调节器，还有余氯分析仪以及电磁流量计、PH计等。这些是自来水厂加药系统正常运作的基本配置，在实际的操作过程中可能还需要更多的配置，也都会影响自来水厂出水质量。
2.3 在加药系统中的应用
自来水厂自动化系统中的加药系统着手应用PLC技术，可以提高自来水厂效益。不同的自来水厂所具备的经济技术水平不同，所以要从实际情况出发对加药系统实施自动控制技术。目前普宁莲花山自来水厂采用的是SCD法。在整个系统运作过程中必须要将SCD控制在与设定值极为接近的范围中，这样才可以保证平流沉淀池中待滤浊度能够一直在一个非常低的范围之中，才可以令自来水厂的水质符合相应的标准。
3 自动化控制系统实现节能降耗的方法
3.1 沉淀池排泥系统的自动化控制设计方法
自来水厂中沉淀池排泥系统包含排泥阀与排泥車。实现沉淀池排泥的节能与降耗核心是保证排泥时排水的科学应用，并且污泥排放过程中尽可能降低不必要排水。常用方法为沉淀池排泥阀的管控。自来水厂中沉淀池排泥阀通常是进行周期性排泥，而排泥周期与排泥阀的具体开阀时间要根据实际情况进行设置。其中排泥周期进行设置时，用户要依照原水水质科学设定排泥周期，尽可能降低排泥时间。同时各个排泥阀的具体开阀时间设定时，用户应分析平流沉淀池特点，合理设定相应的开阀时间。
3.2 送水泵站的自动化控制设计
送水泵站实现节能与降耗的方法如下：第一，合理调节加压变频泵工作频率。进行加压变频泵工作频率设计时，应依照SCADA进行设定压力值，并且完成PID恒温控制，通过PLC实现变频泵工作频率的调节；第二，提高变频泵的工作频率。送水泵站变频泵的工作频率主要根据用户设计的压力值和实际管道压力计进行设定，而PLC可应用PID运算实现变频泵工作频率的调整，如果管道的压力未达到用户所设定的压力，就要相应提高变频泵的工作效率；第三，降低变频泵的工作效率。PLC应用PID运算实现变频泵工作频率的调节，如果管道压力超过用户设计的压力，就应该合理降低变频泵的工作效率。
3.3 取水泵站自动化控制系统设计方法
实现自来水厂取水泵节能降耗的方法如下：第一，科学调节取水变频泵频率。自来水厂原水变频泵频率要依照清水池水位具体设定值进行调账。通过PLC来调节变频泵频率，而变频泵频率和频率阈值一般用百分比进行表示。其中原水变频泵工作频率应该控制在最小与最大频率区间，并运用SCADA系统完成设定。通过PLC记录变频泵工作停止之前的相应频率，利于变频泵启动之后可以维持之前的工作频率；第二，定速泵启动数量调节。自来水厂定速泵启动数量应根据变频泵具体工作频率进行设定，同时为有效管控定速泵数量，就应定义两个限定值：其一是一台定速泵在启动后的变频泵频率；其二是一台定速泵在停止之后变频泵的频率。
结束语
综上所述，为满足居民日常生活与工作用水需求，提高自来水水質，自来水厂十分重视自动化控制系统的应用。为了保证系统的稳定运行，需要对控制系统的各个环节做好自动化控制设计和选型，进而实现全厂运行自动化，充分发挥PLC的性能，为供水的安全、连续、稳定提供保障。
参考文献
[1] 梁超.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用[J].价值工程，2017，（08）：140-142.
[2] 刘瑞林.现代水厂自动控制系统的开发[J].通讯世界，2017，（01）：236-237.
[关键词]PLC技术；水厂；应用
中图分类号：TH437 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
引言
自来水厂的自动化系统中应用的PLC提高了自来水厂出水的水质，并且具有降低能耗和增加企业经济效益以及管理水平的优点。因此在自来水厂中的应用比较广泛。PLC硬件的配置较多，只有这些基本硬件配置达到最优的状态的时候，才可以令自来水厂的自动化系统运行良好。
1 PLC的控制模式
PLC的控制模式一般可以分为三种，即三级控制模式。第一，每一个PLC工作站根据实时监测的各类仪表数据、还有仪表参数以及设备的状态达到一种自动控制目的；第二，中心控制室中的工作人员需要利用计算机手动控制；第三，在自来水厂自动化系统中的现场工作人员需要根据不同的位置分配相应的责任，需要在PLC面板、操作台还有控制箱三个地方手动操作控制。
2 水厂自动控制系统
2.1 水厂控制系统组成
水厂生产系统包括5个PLC工作站。系统采用DCS控制系统，主要包括原水提升增压模块、沉淀模块、加药加氯模块、沉淀模块和送水模块。为了方便控制和维护，为每个沉淀池配置了单独的PLC控制台。整个系统采用总线与中控室通讯。同时，为了方便现场控制，在每个工作模块配置了触摸屏，方便巡检人员根据实际情况进行操作。
为了便于监控和管理，在集控中心配置工作站两台。通过组态建立与PLC通信，实时监控各个模块的工作情况，并根据实际数据和调度要求，对各个模块进行控制。可视化操作人机界面友好，可以实时显示各个设备的工作状态，及时记录历史数据，并实现实时/历史报警功能。
2.2 制水工艺流程
自来水厂的制水工艺流程比较复杂，具体如下：取水→制备和添加药剂→混凝→平流沉淀与过滤沉淀→送水，详细见图1。如今我国城市自来水厂的制水工艺流程应用的为最先进的深度处理工艺，其能够满足国家标准需求。同时，自来水厂的自动化控制仪表设备主要采用分布式的集散控制系统，并且融合互联网控制技术与网络技术，可完成自来水厂制水工艺自动化管控，有效提高自来水厂的制水工作效率与送水速率。
2 PLC在自来水厂自动化系统中的应用
2.1 在加氯系统中的应用
自来水厂的水处理的加氯过程需要分为两个步骤，一个是前加氯，一个是后加氯。前加氯通常情况下是运用原水流量比例投加的方式，紧接着进行的后加氯过程则需要运用复合控制投加的方式。流量比例投加的控制原理与投加率的控制息息相关。用已经设定好了的投加率来实现加氯机的控制，最终达到自动控制加氯量的目的。在这当中复合控制投加需要应用PLC将输入的滤后水流量信号、余氯值、设定好了的余氯值这三种数据，并使用PID控制，利用PLC的输入信号，这个信号的作用是为了更好地控制加氯机，使其形成一个闭环控制。
2.2 加药基本配置
PLC控制的基本配置有单因子流动电流SCD仪和变频器。此外在自来水厂自动化系统中的加药系统中需要加药计量泵、安全阀、阻尼器、稳压阀、取样泵、浊度仪等。而加氯系统中则需要有加氯机、减压阀、真空调节器，还有余氯分析仪以及电磁流量计、PH计等。这些是自来水厂加药系统正常运作的基本配置，在实际的操作过程中可能还需要更多的配置，也都会影响自来水厂出水质量。
2.3 在加药系统中的应用
自来水厂自动化系统中的加药系统着手应用PLC技术，可以提高自来水厂效益。不同的自来水厂所具备的经济技术水平不同，所以要从实际情况出发对加药系统实施自动控制技术。目前普宁莲花山自来水厂采用的是SCD法。在整个系统运作过程中必须要将SCD控制在与设定值极为接近的范围中，这样才可以保证平流沉淀池中待滤浊度能够一直在一个非常低的范围之中，才可以令自来水厂的水质符合相应的标准。
3 自动化控制系统实现节能降耗的方法
3.1 沉淀池排泥系统的自动化控制设计方法
自来水厂中沉淀池排泥系统包含排泥阀与排泥車。实现沉淀池排泥的节能与降耗核心是保证排泥时排水的科学应用，并且污泥排放过程中尽可能降低不必要排水。常用方法为沉淀池排泥阀的管控。自来水厂中沉淀池排泥阀通常是进行周期性排泥，而排泥周期与排泥阀的具体开阀时间要根据实际情况进行设置。其中排泥周期进行设置时，用户要依照原水水质科学设定排泥周期，尽可能降低排泥时间。同时各个排泥阀的具体开阀时间设定时，用户应分析平流沉淀池特点，合理设定相应的开阀时间。
3.2 送水泵站的自动化控制设计
送水泵站实现节能与降耗的方法如下：第一，合理调节加压变频泵工作频率。进行加压变频泵工作频率设计时，应依照SCADA进行设定压力值，并且完成PID恒温控制，通过PLC实现变频泵工作频率的调节；第二，提高变频泵的工作频率。送水泵站变频泵的工作频率主要根据用户设计的压力值和实际管道压力计进行设定，而PLC可应用PID运算实现变频泵工作频率的调整，如果管道的压力未达到用户所设定的压力，就要相应提高变频泵的工作效率；第三，降低变频泵的工作效率。PLC应用PID运算实现变频泵工作频率的调节，如果管道压力超过用户设计的压力，就应该合理降低变频泵的工作效率。
3.3 取水泵站自动化控制系统设计方法
实现自来水厂取水泵节能降耗的方法如下：第一，科学调节取水变频泵频率。自来水厂原水变频泵频率要依照清水池水位具体设定值进行调账。通过PLC来调节变频泵频率，而变频泵频率和频率阈值一般用百分比进行表示。其中原水变频泵工作频率应该控制在最小与最大频率区间，并运用SCADA系统完成设定。通过PLC记录变频泵工作停止之前的相应频率，利于变频泵启动之后可以维持之前的工作频率；第二，定速泵启动数量调节。自来水厂定速泵启动数量应根据变频泵具体工作频率进行设定，同时为有效管控定速泵数量，就应定义两个限定值：其一是一台定速泵在启动后的变频泵频率；其二是一台定速泵在停止之后变频泵的频率。
结束语
综上所述，为满足居民日常生活与工作用水需求，提高自来水水質，自来水厂十分重视自动化控制系统的应用。为了保证系统的稳定运行，需要对控制系统的各个环节做好自动化控制设计和选型，进而实现全厂运行自动化，充分发挥PLC的性能，为供水的安全、连续、稳定提供保障。
参考文献
[1] 梁超.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用[J].价值工程，2017，（08）：140-142.
[2] 刘瑞林.现代水厂自动控制系统的开发[J].通讯世界，2017，（01）：236-237.