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自来水厂水处理自动化控制系统分析与探究

作者: 发布时间:2020-01-05 13:15:53 阅读: 104 次

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自来水厂水处理自动化控制系统分析与探究

 

摘要:随着自动技术的发展与广泛应用,自来水厂中已经将水处理自动化控制系统应用在其中。对此,笔者将结合自身的工作经验,探究自来水厂水处理自动化控制系统的设计方式、实现方式,提升水处理自动化控制系统的性能,为自来水厂人员提供借鉴。

关键词:自来水厂;水处理自动化控制;可编程控制器;加药系统;加氯系统

 

前言:自来水是城市居民生产生活的重要资源,影响着人们的生活质量、生产效率,要求自来水厂提高水处理的质量。为了打破传统水处理的模式,提高自来水厂水处理的信息化、自动化程度,满足时代发展对水厂的要求。目前,自来水厂以可编程控制器作为基础,实现了水处理自动化控制系统的设计、应用,全面提高了水处理的质量与效率,对于水厂的稳定发展具有重要意义。

一、自来水厂水处理自动化控制系统的设计

(一)可编程控制器配置

首先,确定PLC的具体规模。设计过程中根据存储器容量、点数进行分类,因此必须对相关参数进行确定,依据自来水厂的实际需求统计存储器的容量、点数,应对点数进行合理增加,通常增加20%左右。其次,选择具体的编程方式。PLC的设计方式主要包含三种,即计算机软件编程、手持式编程器、图形编程器,对于自来水厂可选择计算机软件编程,软件的型号为STEP7。最后,确定通信网络。在设计水处理自动化控制系统的过程中,PLC需要与各个单元之间实现通信,所以应该选择恰当通信方式,增强设备之间的兼容性[1]

(二)加药控制系统设计

水处理自动化控制系统中的加药控制系统,主要分为前馈控制、反馈控制。(1)前馈控制的设计应该以数学模型为基础,依据水资源的浊度、水流量等因素调节加药量,同时运用PLC自动化功能实现对计量泵的控制。(2)反馈控制的设计需要将沉淀水的实际浊度作为前提,对是否加药进行判断,然后依据反应池出水的实际浊度完成反馈。基于此,加药计量泵的冲程、运行频率等能够准确的调节。以加药PLC作为前提可以实现PID的运算,依据浊度设定值、出水实际浊度,计算水处理自动化控制系统浊度的修正系统,实现对加药系统的进一步优化。

(三)加氯控制系统设计

自来水厂的加氯控制系统中,应该实现对报警信号、状态信号、模拟信号的监视,从而提高加氯的科学性、合理性,保证水处理的质量与效率。加氯控制系统在控制加氯量时,主要是依据加氯机获取的PLC的模拟信号执行指令,在控制射水器的同时调节氯气的加入量。加氯控制系统涉及自动化控制、手动化控制量方面。自动化控制是在设定程序的基础上,自动执行加氯流程;手动化控制则是在自动化控制停止工作,或者发生故障的情况下,由自来水厂工作人员执行控制方式。两种不同的控制方式相互补充、协调,可以充分发挥加氯控制系统的作用,优化水处理自动化控制系统的性能。

二、自来水厂水处理自动化控制系统的实现

(一)硬件设计

在水处理自动化控制系统中,PLC发挥着重要的作用,更是硬件设计中的关键内容:(1)中央控制室主站的设计,主要以PLC为基础集散型控制系统,包括CPUDTU、电源模块PS307。(2)取水泵房子站的设计,主要功能就是控制取水泵房,由于深水井之间存在较远的距离,所以需要使用PLC控制不同的深水井泵。(3)净水车间子站的设计,即控制净水车间的整体运行,如沉淀池、滤池、加药加氯间等系统,同时也包括十分复杂的水处理流程。为了满足净水车间的运行需求,可以选择S7-300系统的设备,以325-2PN/DP型号为主。(4)出水泵房子站的设计,其功能是控制出水泵房,即水泵为控制对象,可以使用西门子S7-200系统的设备[2]

(二)软件设计

首先,设计取水泵房的软件平台。软件设计流程如图1所示。通常情况下,水泵处于关闭的状态,但是当检测出低水位信号时则会自动启动,随后在检测到高水位时则会立即关闭。其次,设计加药加氯控制软件平台。水处理自动化控制系统的加药加氯都包含人工方式,即手动控制、中央控制室控制。而自动化控制方式则是根据对加药液位的检测,实现对水的自动加药与加氯。最后,设计出水泵站的软件平台。为了保证水处理自动化控制系统能够稳定运行,需要实现对水泵的两种控制,即加泵控制、减泵控制。在用水量较低的情况下,变频器则会及时运行,同时如果水量出现变化,PLC会对水泵进行转速调节,保证水管网压力的稳定性。

 

 1 取水泵房软件流程

(三)网络配置

在自来水厂中,为了实现上位机、下位机之间的通信,应该将PPI协议作为基础。其中,上机位串口RS232PPI协议则以RS-485硬件为前提,所以需要电平转换器实现通信的目的。对此,笔者拟采用PC/PPI电缆,其采用RS-484电平转换器功能。同时,PC/PPI电缆还具有RS-232接口,如果电缆处于发送状态下,则RE-485会收到RS-232发送的数据信号;反之,如果电缆处于接收状态下,则RE-232会收到RS-485发送的数据信号。另外,水处理自动化控制系统的网络配置中,还应该设置PLC通信参数,以STEP7软件为基础实现网络配置与安装的目的。

(四)态设计

水处理自动化控制系统的组态设计,需要使用KINGVIEW6.52软件,其具有功能完善、通信能力强、画面优质优势。通过合理设计,能够将自来水厂混合池、取水泵房的监控画面显示出来。在水处理自动化控制系统中,可以实现采集、处理PLC子站参数的目的,实现自动化监控管理自来水管网、工艺设备的目的,同时进行数据统计与分析,保证自来水厂能够稳定、连续的运行,充分发挥组态设计作用,增强水处理自动化控制系统的整体性能。

结语:综上所述,水处理自动化控制系统的设计、应用,能够推动自来水厂适应时代的发展趋势,因此水厂应该加大重视,结合自身的实际进行深入研究。将其作为基础,全面提高了自来水厂水处理的技术水平,发挥了先进自动化及技术的作用,同时在根本上优化了水处理的质量,为城市居民的生产生活提供了安全、健康的水资源,深化了自来水厂的社会效益。结合本文发现,将水处理自动化控制系统应用在自来水厂,具有较强的可行性与必要性。

参考文献:

[1]杨涛,张涛,吴远.基于PLC的电气自动化控制水处理系统探讨[J].河南科技,2018(10):92-93.

[2]周友志.基于PLC的电气自动化控制水处理系统研究[J].中国新技术新产品,2018(05):18-19.