基于PLC的水厂加氯切换器改造方案的实现

谢东辉

(潮州市竹竿山水厂，广东 潮州 521000)

1 设计概术

当前自来水厂的生产流程基本都是取水—加药—反应—沉淀—过滤—消毒—送水等工艺。其中消毒环节是提供安全饮用水的关键措施，通过投加消毒剂，杀死水体中对人体有害的微生物，达到国家饮用水标准[1]。虽然投加的消毒剂有多种选择，如二氧化氯、次氯酸钠、氯氨、 臭氧。漂白粉等，但由于成本，产量，消毒效果等原因，目前采用液氯消毒还是大中型水厂的主流消毒方式。

由于水厂的生产要求24 h不间断的提供优质安全的饮用水，消毒剂的投加也不能中断。即一组氯气用完的情况下，自动切换至下一组继续运行就变得又为重要，在液氯投加系统中，CCU切换器在液氯的投加过程中起着中枢的作用[2]。

它实时检测氯瓶压力的变化，当氯瓶压力低于设定压力时，实现自动切换，保证消毒剂连续不间断的投加。2014年，本厂一台切换器突遭雷击损坏，导致无法实现全自动加氯，重新更换一台切换器价格昂贵，供货周期长，经检查，切换器只是控制部分损坏，两个电动球阀还能正常使用，故可考虑使用PLC替代CCU切换器。

2 控制要求

在不改变原有加氯管道的前提下，使用原有的两个电动球阀和电接点压力表，用PLC替代原控制器，保持原有控制器功能，即能在氯瓶氯气即将耗尽时自动切换另一组投入运行，并显示这组为空瓶，更换氯瓶后按复位键，表示又满瓶，下次又可继续切换，如此循环。并增加一些功能，即把各个阀门和氯瓶状态传回中控室，在阀门异常时及时报警，空瓶时提醒值班人员，便于管理人员及时掌握加氯间情况。

3 硬件选型

可编程控制器(PLC)是一种适用于工业控制环境，编程语言又接近传统的工业继电器的控制电路，是一种理想的，代替传统的继电器控制线路数字运算操作的电子装置[3]。本方案由于比原控制器增加了一些功能，又要把信号传回中控室，故在PLC选型上考虑使用继电器隔离输出比较安全，经过计算，输出点数应在12点。三菱FX1s-30MR是一种有16点输入，12点继电器输出的小型PLC，内部寄存器有带掉电保持功能，这一点对本方案尤为重要，经过比较，最终确定使用三菱FX1s-30MR。

4 软件设计

软件流程图如下图1，加氯系统装置图如图2，软件梯形图如图3。

图1 软件流程图

图3 软件梯形图

加氯流程：加氯系统分为两组，一用一备，打开1#电动阀门时用1#组氯瓶，当1#组氯气即将用完时，压力下降，当下降到压力表设定压力时关闭1#电动阀门，打开2#电动阀门，实现不间断投加。

PLC各输入输出点、内部中间继电器定义见表1～3。

表1 PLC输入点定义表

表2 PLC中间变量定义表

表3 PLC输出点定义表

表3(续)

PLC上电复位后，首先对两个阀门状态进行检测，如果检测到阀门是在M2或M3状态则保持原样，如果检测到阀门是在M0，系统自动打开1#阀门。M1则自动关闭2#阀门。在正常投加的过程中，当氯瓶氯气即将耗尽时，电接点压力表动作，延时30s，如果信号仍然保持，控制器则认为氯瓶已经空瓶，自动切换至下一组继续运行，并送中控显示，提示值班人员可以更换氯瓶，更换完成后按复位键，空瓶显示消除，为下一次切换做好准备，如果一直显示空瓶，控制器是不会进行切换的。如此循环不断。采用M400，M401掉电保持继电器，主要是考虑到如果控制器显示空瓶，但是突然停电，在下一次来电的时候能继续显示空瓶，不至于错过更换氯瓶。

5 结束语

该改造方案总费用大概三千元，比起更换一台新的切换器(七万元)，价格更为低廉，且改造周期短，不影响正常供水，大大提高了水质安全的可靠性，同时也减轻了工人的劳动强度,防止人为操作失误，经过三年的运行，也证明是稳定可靠的。

参考文献

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

[2]张春义,童祯恭,陶 涛.净水厂中自动加氯系统探讨[J].环境科学与管理,2006(3):44-46.

[3]张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2002:94-108.