水厂加氯切换器设计及应用

郑喜武

摘 要：在传统的水厂自来水净化操作中，采用的是投放氯气工艺，但是在投放氯气时，必须根据水质环境调整氯气投放量和时間，需要人工操作，工艺复杂，耗费大量的人力和物力，氯气投放时间不够稳定。该文设计了一种由可编程控制器与继电器构成的加氯切换器。该切换器价格低廉，工作可靠，性能齐全，稳定性强，使用情况良好。希望可以为水厂加氯功能工作提供帮助。

关键词：自来水厂 CCU 切换器 三菱FX

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（c）-0061-02

1 设计概述

某水厂是一个设计日供水能力18万m3/d的中型水厂，净水工艺采用普通滤池过滤，氯气投加是该厂生产过程一个很重要的环节。该厂自动加氯系统采用美国W&T设备，包括6台V2000系列加氯机（前加氯2台，后加氯4台）；自动切换系统（过滤器、1个触点压力表、2个电动球阀、加热器、一台CCU自动切换器）；真空调节器2台（一用一备）；4台水射器（4个加氯点）；一台漏氯报警器；3台余氯仪和2台氯瓶磅秤等。

CCU切换器的功能主要是进行液氯的自动切换并保证用氯畅通。在整个加氯系统中，切换器相当于指挥员，起着中枢作用。目前该厂加氯系统情况是：CCU切换器控制功能失灵已经一段时间，无法实现全自动控制切换，部分切换功能需要手动现场操作进行，一定程度上影响了水厂的正常生产运作。经了解，CCU切换器价格比较昂贵，一台需要几万元人民币。而CCU采用的是电路板集成模块，一旦出现故障，就必须更换整块电路板，不单是维修价格贵，且返修时间长，影响正常的生产运作。因此，自主设计价格低廉、性能稳定的切换器代替原有CCU切换器尤为重要，为安全供水生产提供强有力保障。

2 设计思路

2.1 控制要求

首先应明确切换器控制功能。在加氯过程中，通过切换器实现运行组与备用组气路相互切换，切换条件包括运行组气路压力不足或者该组氯瓶皮重不够。同时，切换过程监测电动球阀开关状态，开、关无法到位时，提供报警。另系统漏氯报警、切断气源。

2.2 主件选型

根据控制要求可知该系统需要的输入点数为14点，输出点数为14点，总I/O点数28点，预留10%～20%扩展点数。因此，我们选择三菱公司FX2N-32MR-D产品，其输入点数与输出点数各为16点，满足设计要求。

2.3 编程方法

编程方式采用三菱SFC步进状态转移方式进行编程，主要考虑该控制属于比较简单的顺序控制，每一步状态转移比较清晰。

3 设计内容

3.1 软元件注释

3.2 程序图

程序图如图1所示。

3.3 程序图描述

切换器接通电源后，M8002对系统进行初始化，系统进入S0状态。此时，根据生产需要，选择X0开A组，选择X10开B组。当X0接通，系统由状态S0转移到S101，此时，开A阀线圈Y0接通，同时，开A阀时间报警器T0同时接通，计时60 s。在60 s后，若X1尚未接通，则T0触点闭合，系统由S101转移到S900，同时，驱动开A报警线圈Y13，系统报警。若在60 s之内，X1触点闭合，则此时系统将由S101转移到S102，同时，T0复位。在S102状态，系统驱动线圈Y1，A组运行。

A组运行时，系统对4个信号进行检测。

当系统检测到漏氯X5信号时，自动由S102转移至S920。此时，S920驱动A组漏氯报警线圈Y3，系统报警，同时，驱动Y2，关闭A阀。

当系统检测到强关A阀X15信号时，自动由S102转移至S930。此时，S930驱动Y5，强制关闭A阀。

当系统检测到X2或X3信号时，自动由S102转移至S103。此时，S103驱动Y2，关闭A阀，同时，启动T1，计时60s。在60 s后，若X4尚未接通，则T1触点闭合，系统由S103转移到S901，同时，驱动关A报警线圈Y14，系统报警。若在60s之内，X4触点闭合，则此时系统将由S103转移到S111，同时，T1复位。

在S111状态，系统驱动线圈Y10开B阀，同时，启动T2，计时60 s。在60 s后，若X11尚未接通，则T2触点闭合，系统由S5111转移到S902，同时，驱动开B报警线圈Y15，系统报警。若在60 s之内，X11触点闭合，则此时系统将由S111转移到S5112，同时，T2复位。在S112状态，系统驱动线圈Y11，B组运行。

B组运行时，系统对4个信号进行检测。

当系统检测到漏氯X6信号时，自动由S112转移至S921。此时，S921驱动B组漏氯报警线圈Y4，系统报警，同时，驱动Y12，关闭B阀。

当系统检测到强关B阀X16信号时，自动由S112转移至S931。此时，S931驱动Y6，强制关闭B阀。

当系统检测到X12或X13信号时，自动由S112转移至S113。此时，S113驱动Y12，关闭B阀，同时，启动T3，计时60 s。在60 s后，若X14尚未接通，则T3触点闭合，系统由S113转移到S903，同时，驱动关B报警线圈Y16，系统报警。若在60 s之内，X14触点闭合，则此时系统将由S113转移到S101，同时，T3复位。重新运行开A阀程序。

切换器运行时，系统循环上述过程。对系统复位，只需重新启动即可。

4 结语

该切换器主要由可编程序控制器和中间继电器构成，价格低廉，总共才几千块钱，与原来CCU切换器好几万元相比，价格上是很有竞争力的。而且，该设备用于生产半年来，工作可靠，性能齐全，稳定性强，使用情况良好。这不仅为供水事业的安全生产提供了强有力的保证，同时也是对供水一线技术人员的一种鼓励，鼓励大家发挥自己的主观能动性，为水厂的安全生产多贡献一份力。

参考文献

[1] 黄志刚.自来水厂供水控制系统的设计与开发[J].佛山科学技术学院学报：自然科学版，2015（3）：61-65.

[2] 张帆.城南水厂加氯间自控系统改造[J].科技风，2015（18）：72-73.

[3] 王明晗.原水加氯系统分析[J].水科学与工程技术，2016（1）：4-6.