PLC在自来水厂自动化系统中的运用探究

王跃峰 宋垚

[摘    要]经济的飞速发展使城市中的各项基础设施都得到了完善。自来水厂是一项基础设施，其与社会的发展，以及人们自身的利益都有着紧密联系。因此，如果自来水厂在运行期间无法确保安全性与可靠性，将会导致其作用无法得到合理发挥。在此该背景下，针对大量实践内容进行研究，适当引入PLC，进而使自动化系统能够得到进一步完善的，满足应用需求。

[关键词]PLC;自来水厂;自动化系统;可靠性高

[中图分类号]TU991.62 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–00–02

Application of PLC in Automation System of Waterworks

Wang Yue-feng， Song Yao

[Abstract]With the rapid development of economy， all kinds of infrastructure in the city have been improved. Water plant is an infrastructure， which is closely related to social development and people's own interests. Therefore， if the safety and reliability of the water plant cannot be ensured during operation， its role will not be brought into reasonable play. In this context， a large number of practical contents are studied， and PLC is properly introduced， so that the automation system can be further improved to meet the application needs.

[Keywords]PLC; waterworks; automation system; high reliability

自動化技术的飞速为不同行业的发展都注入了新鲜活力，例如，在自来水厂自动化系统设计过程中引入PLC，从而降低自动化系统在运行期间的能耗量，提高出水水质，使企业在运行过程中的整体经济效益能够得到进一步提高。从现阶段，自来水厂对PLC的家庭应用情况呈现了安全性高、成本低等特点，通过对其进行应用，能够实现对水厂的管理与监控，这对于水厂的稳定运行来说意义重大。因此，要加强对自来水厂中自动控制系统中对PLC运用的研究。

1 PLC技术特点

目前，许多自动化系统中都应用了PLC，合理应用PLC，可以使自动化系统在应用过程中的智能化和自动化得到进一步提高，而且系统在运行过程中稳定性也能够得到提升，满足应用需求。通过人们长期对PLC的研究可以发现，PLC主要具有以下几项特点。

（1）可靠性高。PLC通过对微型处理器进行应用，采取集中输出方式工作，这种工作方式使采用的自动化控制系统在具体应用期间具有较强的抗干扰能力，进而减少各种意外情况的发生。

（2）容易编程。采用PLC容易编程，在对PLC进行应用时，进行编程多数都是对继电器控制梯形图进行合理应用，这就是PLC编制指令与微型机指令相比更少。对PLC技术进行应用，完成参控机械设备编程，操作十分简单，从以往的经验来看，工作人员甚至不需要掌握太多的计算机专业知识，就能够完成相应的操作。

（3）组态灵活。PLC采用的结构为积木搭建式结构。因此，作业人员只需要简单组合PLC与控制系统，就能通过自动化方式完成对系统情况的合理控制，从实际应用情况来看，PLC应用遭受到的限制相对较小。

（4）便于安装。传统控制系统多数有计算机机组或大型计算机工程，对作业环境的要求相对较高，在对其进行应用期间，不仅要采取合理措将外界干扰源进行屏蔽，而且需要的作业场地面积较大，这就导致操作系统的组装面临着较大困难。PLC则不同，其对工作环境要求相对较低，受外界因素的影响小，同时安装起来也十分方便。

（5）功能模块齐全。输入和输出功能模块齐全是PLC技术具有应用价值的一项重要特点。需要注意的是，PLC系统经常应用在工业机械和生产厂房中，在设计PLC时，要考虑其应用环境，需要特别注意的是，无论采用哪一种信号，都要有对应的器件或模板连接，实现对中央处理器的连接。

（6）运行速度快。PLC在实际应用过程中的作业状态关键就是依据程序指令执行，也正是因如此，PLC在具体运行过程中的速度与继电器逻辑控制相比都更快。

2 PLC控制模式

（1）自来水厂中的每一个PLC工作站都依据实时监测的各种不同类型的仪表、仪表参数、设备状态等内容，最终达到自动控制的目的，确保水厂各项生产作业的顺利进行，提高经济效益。

（2）位于中心控制室内的工作人员在工作期间，要采用手动方式完成计算机的控制。

（3）自来水厂自动化控制系统中，现场的作业人员要依据自身所在位置的不同，完成对自身工作责任的合理分配，应当在对自来水厂具体情况全面分析基础上，在PLC面板、操作台、控制箱3个区域，采取手动方式对各项操作进行控制。

选择一种符合自来水厂的合理控制系统结构是保证自动系统能能够可靠、稳定运行的一项基础。例如，自来水厂在实际运行过程中可以选择集中管理分布控制的集散型控制系统。这种系统在实际应用过程中方便实现中央控制室、车间就地现场三级控制。集散型控制系统在具体应用期间的一项主要关键优势就是可以确保系统在运行过程中的可靠性，进而为管理和维护工作的开展提供便利条件。

3 PLC在自动系统中的实际应用

3.1 水厂控制系统组成

系统利用DCS控制系统，系统采用总线与中控制通信，同时为了方现场控制，每个工作模块都安置了触摸屏，方便巡检人员依据实际情况进行操作，水厂控制系统如图1所示。

为了方便监控与管理，在集控中心配置了两台工作站，通过组态建立于PLC进行通信，动态监控每一个模块的具体工作状态，同时，要依据具体数据和调度要求，完成对每一个模块的控制。

3.2 将PLC引入配水沉淀站与原水提升泵站中

将PLC应用到配水沉淀站中，其起到的主要作用就是对沉淀池中采用的搅拌机、回升泵、排泥阀设备在运行过程中的各项参数进行全面监控，掌握设备的运行情况。以排泥阀为例，通常可以将标准的排泥周期作为核心依据，如果排泥阀在运行过程中参数发生了改变，可以通过人为方式强制运行。而在原水提升泵方面，适当引入PLC，其在应用过程中的核心作用就是监控离心式水泵在运行过程中的具体参数，同时PLC中的计数模块可以精准反映水库水位。为了充分发挥自动控制系统的功能，要合理使PID在应用期间的控制作用得到合理发挥，而且要引入光纤，实现原水泵提升泵站与中控制通信，完成对各项信息的交换。

3.3 将PLC应用到的中控室中

在设计中控室时引入PLC，要做好资源共享，确保水电厂中的所有的PLC站都可以利用以太网将各县资源都传输到中控室内，进而保证对全部PLC站内设备进行动态监控。同时，为了使监控效果能够得到进一步提高，满足应用需求，要确保采用的监控软件始终都可以具有较高的性能，特别是人机界面要直观。中控室中的设置的监控窗口要合理将送水泵站、滤池、加药间、反应沉淀池等融入一起，然后采用计算机完成对各项设备具体运行情况全面监控、掌握设备运行情况。此外，采用的监控软件具有实时监控，存储监控数据各项功能，能够对历史数据信息进行调查与应用，这也就为后续生产作业的开展提供了便利条件。

3.4 送水泵站中PLC设计

在送水泵站中对PLC进行应用，主要是监控送水泵的具体运行情况。具体设计期间，为实现对水质具体指标情况的合理监测，要在管线中设置流量计、PH计、变送器等。此外，设计水泵机组时，要全面考虑采用变频器、电气配件的具体安装，从而方便机组变频调速的有效控制。变频器发挥的作用就是接收水管网出的压力信号，接收到信号后，要将其与标准压力参数进行对比分析，然后获取到相应的调节参数，通过对这些参数进行应用，完成对水泵具体转速的有效控制，确保供水系统在运行过程中可以被合理调节，此时PLC功能主要表现在标准压力设定，以及监控数据设计方面。需要特别注意的是，自来水厂管网投入后，应用的时间较长，这也就导致压力设计会对供水效果造成显著影响，若设定压力小，可能会出现水压力不足情况，若压力过大，则可能会发生爆管现象。因此，设计时要依据不同时段上位机程序在运行过程情况，自动向PLC发出指令，PLC则能够依据事先做好相应的压力标值的设定。

3.5 PLC在过滤池中应用

过滤池主站设计中对PLC进行应用，主要发挥的作用是监控滤池过滤、反冲洗等。对于各项控制措施的应用，PLC控制系统可以自主完成相应的判断选择，常见方式要以强制反冲为主。此外，从自来水厂中过大滤池的具体运行情况来看，要在每一个过滤池都设计PLC控制台，且要确保气冲阀、排水阀等各项装置都安装在相应的控制台上。同时，为了确保自动化控制能够满足要求，还要确保中控室内的计算机可以实现对水位、滤池阻塞、异常情况等各项问题的有效监控，及时发现并解决问题，避免造成带来更加严重的后果。

3.6 PLC在加氯加药站中的应用

在加氯加药站中对PLC进行应用，要确保采用的仪器能够完成对原水的pH、温度、浑浊度等内容进行检测，并且将检测获取到的各项数据都转变为的DC信号，此时PLC系统接收到的信号能够为加氯、加药系统提供相应的参数。PLC系统在应用过程中，功能体现在生成流量信号方面，而余氯分析仪在应用期间，可以精准监测余氯信号。一般来说，在实际设计期间，还会在加氯间中加设泄露报警仪，一旦发现泄漏问题，PLC系统能够接收到各项报警信号，而且可以关闭加氯系统，以免系统在故障情况下继续运行。针对加药系统，主要考虑变频器在具体运行过程中的问题，变频器要能够依据流量信号，完成对水流的回收与取水。通常在设计时，要在系统中引入两套计量泵，若其中一台在运行期间的出现了事故，PLC系统通过切换方式，让另一台运行。

4 结束语

在自来水厂中合理引入PLC，这对于确保自来水厂自动控制系统性能来说意义重大。因此，在实际设计期间，要对PLC的特点和控制模式有一个正确的认识，在该基础，对自动控制系统设计思路进行明确，发挥PLC系统模块的作用，进而使自动控制系统在运行过程中的性能能够得到进一步提升，满足应用需求。

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