基于PLC的水厂加氯自动控制探究

摘 要 本文介绍了PLC在水厂加氯消毒工艺自动控制中的应用，简单阐述了控制方案和功能实现。

关键词 PLC;水厂;加氯;自动控制

引言

加氯消毒是净水处理过程中非常重要的环节，通过灭活病原菌和致病微生物，从而达到饮用水标准。国内自来水厂广泛使用成本低廉的液氯消毒工艺，因为液氯属于剧毒危化品，在采购、运输、使用等环节都必须严格遵守相关制度和规程，稍有不慎都可能造成大的安全问题。近年来随着城镇供水企业安全技术管理体系的建设，既要提高供水水质，又要保障供水安全，对加氯消毒工艺运行和管理提出了更加严苛的要求。在计算机技术和通信技术的助力下，原始的人工操作方法正在被自动化生产逐步取代。这里结合本人工作，就基于PLC的水厂加氯自动控制进行初步探讨。

1控制方案

1.1 加氯工艺

典型的水厂加氯工艺主要包括氯瓶存贮、正压供气、真空投加、余氯分析、漏氯处置等几部分。氯瓶里挥发出来的氯气通过角阀和柔性铜管进入无缝钢管做成的汇流排，经过滤器后进入真空调节器，转为负压投加管道，经加氯机调整流量后沿管道到达高压水驱动的水射器完成投加过程。加氯后的水经在线仪表分析余氯，以检验投加效果，从而进行投加调整，使得余氯指标满足控制要求。氯瓶底下的电子称在线检测重量情况，正压管道上安装有压力传感器和用于氯瓶自动切换的电动阀门，氯瓶库装有漏氯探测报警仪和排气扇并与漏氯回收中和装置联动运行。

1.2 控制需求

水厂加氯工艺自动控制的根本要求就是确保余氯达标和设备运行安全。可以理解为，除了必须现场人工操控的氯瓶与柔性管连接、检漏和角阀开关外，其余流程均通过控制系统自动处理，根据水的流量或者余氯自动进行加氯机投加调整，保证出水符合控制指标要求;控制系统能对故障或生产异常状况进行报警和及时处理，確保安全运行。当然了，值班人员可以远程集中监控加氯生产情况，也可以随时手动进行生产干预。

1.3 PLC方案

考虑加氯工艺特点和控制要求，控制方案我们选用基于PLC的集散控制系统，由厂级中央监控工作站和现场控制站组成全厂工业控制网络。核心PLC系统采用基于Allen-Bradley技术的ControlLogix集成架构，这是一种把I/O逻辑顺序控制和伺服运动控制集成在一起的PLC控制系统，由处理器、输入/输出、通信等模块组成，模块间通过机架背板进行通信，组网和编程都比较方便。各站点机架通过双通道的同轴电缆连成环状的主体控制网络ControlNet，机架上的处理器Logix5550可以控制本地输入输出和远程输入输出，网络组态软件RSLinx被用作控制（ControlNet）和数据通信层（EtherNet）的接口[1]。安装可视化平台RSView32的上位机通过以太网模块EtherNet/IP接入ControlNet，实现上下位机通讯;工程师可以在中央监控工作站通过RSView32WORKS软件完成用户监控项目的开发，使用RSLogix5000编程软件进行控制程序的开发以及在线修改;加氯现场控制站与滤池、加药等其他站点一样运行RSView32Runtime来实现工艺设备运行状态监控[2]。

2功能实现

2.1 在线数据采集

控制系统按照加氯生产需要对关键运行参数进行采集，为PLC内部数据处理提供必要的支持，包括电子秤、流量计、压力传感器、余氯分析仪等在线检测仪表的数据，以及各种设备和阀门的就地/远程、开关、启停、报警状态等。

2.2 实现工艺控制要求

一般水厂的加氯工艺都分为前加氯和后加氯两种投加方式，前加氯多选择在吸水井或反应池前端投加，后加氯多选择在滤池出水总管或清水池投加。前加氯按流量比例投加，PLC从原水进水流量计采集流量信号，经处理后输出到真空加氯机的流量配比控制器SCU，由其控制带传感器的电动马达，对加氯机投加阀杆进行调整，改变V型槽的大小，随着原水流量的变化，按比例自动调节加氯机的开度。马达上的传感器也会给出一个位置信号至PLC，从而在上位机上可以远程监控加氯机的开度，获得实时投加流量[3]。后加氯采用流量比例与余氯信号双因子复合控制投加，流量和余氯信号分别由滤池出水总管上的流量计和余氯分析仪经PLC传递给加氯机，复合环路控制器PCU根据流量随时对加氯机开度进行调整，同时把余氯分析仪的反馈信号与设定余氯值进行比较，经过一定的滞后时间后做出调节，直到实际值和设定值符合为止[4]。

生产过程中，PLC根据正压氯气输送管道上的压力传感器信号和电子秤信号，判断是否空瓶，并通过开关相应的电动阀门完成滤瓶组的切换。当发生泄漏时，漏氯探测报警仪在向PLC反馈报警信号的同时，根据报警级别自动控制排气扇或漏氯回收中和装置的联动运行，PLC综合研判后自动关闭加氯系统等待故障处理，确保运行安全。

2.3 综合管理功能

加氯自动控制系统除了能按照工艺要求进行自动化的工作，还能为现场值班人员和调度提供动态画面显示，以监视设备运行工况和其他工艺参数，能查看实时和历史趋势，并提供灵活的控制方式，方便必要情况下人工调整和干预生产，并完备保存设备的启停和关键操作记录，还具有报警查询和报表打印等功能。

3结束语

基于PLC的自动控制系统能充分满足水厂加氯工艺生产要求，数据采集与通讯正常，运行操作方便，控制精度较高。本控制系统稳定运行几年来，供水水质稳定，生产成本得到降低，运行效果较好。

参考文献

[1] RockwellAutomation.ControlLogixSystemUserManual[ED/OL].https：//www.doc88.com/p-1768982829761.html，2016-03-09.

[2] RockwellAutomation.RSView32GettingResultsGuide.

[3] 唐震.自动控制技术在水厂加氯系统中的应用[J].制造业自动化，2006，28（12）：54-55.

[4] 刘淑明，井新，张先松.PLC在水厂加氯自动控制系统中的应用[J].可编程控制器与工厂自动化，2009，（6）：62-64，83.

作者简介

刘淑明（1977-），男;工学学士，工程师，现就职单位：烟台市福山自来水有限公司，研究方向：从事水厂生产自动化研究与应用工作。