PLC在水厂自控系统中的应用

PLC在水厂自控系统中的应用

黄炳超 广西贺州市正源旺高自来水有限公司 广西 贺州 542829

摘要：随着信息技术不断发展，许多公共服务领域也都纷纷开始应用信息技术，从而实现公共服务信息化、自动化供给，其中也包括自来水厂，而PLC技术就是水厂自控系统中较常见的自动化信息技术。

关键词：智能电子；技术应用；水厂；可编程控制器

所谓PLC，实质是为了现代信息化工业生产而开发出来的可编程逻辑控制器，也就是Programmable Controller的简写^[1]。最初的PLC仅仅是能够容纳数十kb大小的程序、仅仅是用于控制工业设备动作逻辑的、带有可擦写闪存的单体芯片，但PLC发展到今天之后，已经具备了逻辑运算、算术运算等一系列复杂功能，同时通过输入输出信号来实现对工业设备的控制，是今日大型机械设备周边常见的重要装置。

1.水厂营运流程

水厂采用PLC装置与技术来完成自动控制的可行性基础，在于水厂严格的工作流程与标准。根据我国有关部门规定，只有合乎技术指标要求的自来水，才能进入自来水供应系统，而目前不同地区的水厂工作流程大致一致，仅仅是因为水源本身存在差异所以会对工艺进行一些微调^[2]。整体来看，水厂通常会通过水泵将自然水体当中的淡水抽到水厂当中，进行初步的过滤，尽可能筛除掉自然水体中含有的漂浮物、垃圾以及植物；随后，再通过沉淀来分离自然水体中不易通过物理流动筛选去除的泥沙，同时通过设置有活性炭或其他吸附剂的吸附池，净化水体当中的有机溶杂质；然后再对已完全经过杂质过滤的水进行杀菌，最后采用次氯酸钠进行漂白氧化后，就可以将已经处理好的水接入自来水管道，为千家万户供应清洁水源。

2.采用PLC装置与技术的水厂控制系统

在水厂的日常作业当中，比较常见的运用PLC装置与技术的控制模式，分为自动控制和手动控制两种，而水厂的不同设备采用的PLC 控制模式不同，在不同装置下的监控方式、运作逻辑也存在较大差异^[3]。在自动控制模式当中，PLC全权掌控了水厂负责抽水、净水以及输送的一切设备，所有的控制逻辑都已经被提前写入了PLC的程序当中，PLC设备可以使用传感器来了解不同工序的执行情况，根据事先编辑好的程序以及技术标准来控制设备，同时也在设备发生故障的时候通过输入停止信号来保护机械、向水厂管理人员发出警告以及具体故障信息。而在手动模式下，设备并不完全由PLC装置进行控制，然而PLC装置此时依然负责收集传感器以及设备运行的数据信息，同时也能够根据管理者的需要随时切换到全自动控制当中完成过滤、水体净化以及输送。

对关乎公共服务供应与群众生命财产安全的水厂来说，控制系统最关键的要求在于可靠性^[4]。而基于PLC装置以及技术下的自控系统，因为在制造过程中就采用了高精密度的IC设计，电路抗干扰性能较强，所以稳定性、可靠性非常出色。比如目前在各领域广泛应用的三菱电机F系列PLC控制器，在测试中可以达到平均30万小时不出内部故障^[5]，而如果有备用处理器芯片的PLC装置，能够维持稳定工作的时长甚至可以达到50万小时。所以，采用PLC技术来建设水厂控制系统，是一个较为科学的选择。

3.水厂运行自动控制系统的逻辑设定

为了确保水厂能够有效应用PLC装置建设自动控制系统，关键在于编程时厘清梳理自动控制下水厂各个设备的运行步骤，然后再通过机械语言编程完成逻辑设定。以水厂滤池的自动控制为例，在自动控制模式下，当滤池在运转的时候，过滤完毕的水会通过独立的调节阀来控制滤池中的进水量和水位，在传感器或其他条件达成的情况下，滤池应该进行多次反冲洗动作：第一，如果滤池设定的自动运行时间出现超时，就要进行反冲洗；第二，如果水头的损失超过了设定标准，就要进行反冲洗；第三，如果管理人员手动操作发出冲洗指令，就要进行冲洗。在一个完整的冲洗工序完成之后，滤池就应该在过滤状态下待机直至PLC再次发出指令信号。通常情况下，水厂的设备配置以及建设结构，每一次只可以对一个滤池进行冲洗，如果PLC没有检测到满足冲洗要求的信号，那么滤池就应该保持过滤，直至传感器检测到上一个滤池冲洗完成、且水源准备完成。一般来说，满足冲洗动作要求的信号，包括滤水池水位足够、没有低气压，且鼓风机与冲水机能够正常运行。

而在手动控制模式下的水厂PLC自控系统，与自动系统最大的不同时，当阻塞值以及滤水时长超过自动控制中设定的时间后，也不能够直接进行反冲洗操作，而是应该将信号显示给管理人员后，由管理人员来选择通过什么样的方式对滤池进行冲洗。

需要注意的是，根据冲洗操作的不同，冲洗也有两种模式的区分，即全自动冲洗以及分步冲洗，前者在受到冲洗信号之后，就会自动进行一次完整的冲洗动作，一般是由管理人员发出信号，又或是在PLC程序中预设好条件、在监控到设备达到冲洗条件后自动触发信号。而分布冲洗则需要由管理人员发出冲洗信号，然后选择不同的冲洗环节，各个环节的冲洗时长以及次序，则完全由管理人员根据实际需要决定。在完成冲洗之后，滤池就会停止动作。当然，分布冲洗应设定为只能够在滤池自控系统进入手动控制模式下才能使用。同时，如果滤池长时间没有进行使用，如已经停机一周或更久时，滤池应该完全排干池中水后，在进行完全冲洗，才能继续使用。

4.PLC及电子自动化技术在自来水厂的发展方向

通过上文分析不难发现，由于PLC在制造过程中就采用了高精密度的IC设计，电路抗干扰性能较强，所以稳定性、可靠性非常出色，也能够最精确地执行好各项工业设备的操作，所以信息化、智能化、自动化，已经成为了工业各领域生产运行不可逆的潮流，如本文所述的PLC技术在水厂自控系统中的应用便是如此。事实上，目前在北美地区的水厂设备日常管理与工作，已经大部分都交由计算机来进行，人工资源转而分配到了计算机设备、传感器设备以及水厂等硬件的故障维修与日常维护上，这不仅有效降低了人工成本、解放了生产力，同时也能够在PLC等信息技术的支持下，实现更优质的水厂控制与管理，在最大程度上避免了因人为失误造成的水厂控制问题，也极大降低了水源供应可能存在的风险。诚然，相对于能够灵活解决问题的人工，基于PLC等电子自动化技术的设备控制的确较为死板，但同时也规避了人工操作的随意性风险。

结语

随着中国社会经济各领域飞速发展，电子自动化技术早已经在各领域得到了有效应用，而电子自动化技术的普及也使得工业生产变得越来越高效、越来越优质，从而为企业带来了更大的利润空间。而在可预见的未来，PLC装置与技术在水厂中的应用也将越来越普遍，当普及度达到临界点后，又会再助推水厂业务与管理的发展，相信在某一天到来时，PLC等电子自动化技术，将使得水厂完全摆脱人工管理，自动为人类高效供应清洁水源。

参考文献

[1] 陈将.PLC在水厂自控系统中的应用[J].低碳世界,2015(33):89-90.

[2] 常超.浅谈PLC技术在水厂自控系统中的应用[J].山东工业技术,2015(03):194.

[3] 陈智华.PLC在水厂滤池自动控制系统中的应用[J].科技与创新,2016(20):98-99.

[4] 黄志刚.基于PLC的水厂供水自控系统设计[J].城镇供水,2015(02):59-62.

[5] 钟浩泉.浅谈水厂PLC控制系统的研究与应用[J].通讯世界,2016(14):227-228.