（广州东芝白云自动化系统有限公司）
摘要：随着社会的发展、城市的建设、生活品质的改善等因素导致社会对自来水厂水质要求越来越高。自来水厂的水质量直接关系到人们的日常生活安全和商业加工安全，为了提升自来水厂水处理的质量和效率，必须将自动化控制技术得当的应用到水处理的各个工艺段，特别是滤池的过滤工艺段。滤池的过滤效果直接影响到产水的质量，因此，对滤池自动控制方法的研究显得尤为重要。
关键词：自来水厂，滤池，HIS+PLC控制模式，自动控制
1、前言
原水经过取水、沉淀、过滤、消毒工艺流程后生产出质量合格的自来水，并由送水泵房加压输送到城市管网。其中过滤阶段自动化水平的高低直接影响到产水的质量和效率，因此对滤池的自动控制技术提出比较高的要求。本文主要采用人机界面（HIS）+PLC控制系统的控制技术实现滤池的自动控制。在滤池设立一个PLC主站，监控反冲洗设备（水泵、风机等），同时协调每格滤池的反冲洗；在每格滤池各设立一个PLC子站，监控每格滤池设备（进水阀、出水阀、反冲水阀、反冲气阀、排水阀等），同时与主站进行通讯，共同完成滤池的自动反冲洗。以下主要分析滤池的控制方法。
表1
上表中，X1-X6,Y1-Y6值均可在HIS上进行设定。
表2
2、滤池控制状态选择
每个滤池控制状态分为自动和手动两种状态，可以在HIS上人工选择。处于手动状态时，设备通过HIS进行人工的开启/关闭、启动/停止、调节开度等操作实现设备的控制。处于自动状态时，所有设备根据PLC逻辑控制程序进行自动的开关和调节，滤池的自动控制状态包括过滤控制和冲洗控制。
3、滤池过滤控制方法
滤池的过滤控制有恒流量控制和恒水位控制两种，由于复杂的水利模型等不利因素影响了恒流量控制的控制效果，目前普遍采用过滤效果比较好的恒水位控制方法。
恒水位控制方法的实现：通过设置在滤池顶部的液位计实时测量滤池水位，PLC通过对实际水位和HIS设定的目标水位进行比较，利用闭环控制原理，调节滤池出水阀开度，从而调节滤池出水量，最终实现恒水位控制。在此状态下进水阀处于常开状态，反冲水阀、反冲气阀、排水阀处于常闭状态，出水调节阀处于某一开度。
供水存在高峰期和低谷期，滤池设定的目标水位也应该是根据不同的供水需求和水质要求设定不同的水位，因此将滤池的运行周期划分为6个时段，不同时段可设置滤池出水阀允许的最大开度，以保证不同供水需求下的水质，设置方法如下表1：
4、滤池冲洗控制方法
■滤池冲洗启动方式
包括四种：①手动：通过HIS人工手动启动冲洗；②定时：设定的冲洗间隔时间到，自动启动冲洗；③高压差：滤池差压持续5分钟超过系统设定的差压值上限，自动启动冲洗；④高浊度：滤池出水浊度持续5分钟超过系统设定的浊度值上限，自动启动冲洗。
可以通过HIS选择采用哪种启动方式。当满足冲洗启动条件时滤池将自动进入冲洗队列，当完成冲洗、退出冲洗、切换到退出使用状态或被禁止冲洗时，将从冲洗队列中退出，刚完成冲洗不到十分钟的滤池被禁止排队冲洗。在四种冲洗启动方式中，手动冲洗优先级最
高，可以插队冲洗。同一时间只允许一个滤池进行冲洗。
■滤池自动冲洗步骤(见表2)
■滤池自动冲洗状态下故障判断与处理
①开始阶段：故障条件：滤池进水阀无法关闭或则步骤超时；处理方法：报警，暂停在当前步骤。②排水阶段：故障条件：出水阀无法关闭、反冲水阀无法打开，或则步骤超时；处理方法：报警，暂停在当前步骤。③气冲阶段：故障条件1：反冲风机（含对应出口阀）故障；处理方法1：故障反冲风机自动停机并关阀，反冲气阀自动关闭，跳到水冲步骤继续余下的冲洗。故障条件2：反冲气阀无法打开；处理方法2：报警，反冲风机自动停机并关阀。故障条件3：反冲气阀无法关闭，或则步骤超时；处理方法3：报警，暂停在当前步骤。④气水反冲阶段：故障条件1：反冲水泵（含对应出口阀）故障；处理方法1：报警，并暂停在当前步骤，禁止所有阀滤池冲洗。故障条件2：滤池反冲水阀或排水阀无法打开；处理方法2：报警，反冲洗泵自动停机并关阀。故障条件3：滤池水位超过设定的工作水位；处理方法3：报警，反冲洗泵自动停机并关阀，并暂停在当前步骤。故障条件4：滤步骤超时；处理方法4：报警，暂停在当前步骤。⑤水冲阶段：故障条件1：反冲水阀或排水阀无法关闭；处理方法1：报警，反冲洗泵自动停机并关阀，并暂停在当前步骤。其他的故障条件和处理方法同气水反冲阶段。⑥排气阶段：故障条件：反冲水阀无法关闭或则步骤超时；处理方法：报警，暂停在当前步骤。⑦恢复过滤：故障条件：滤池进水阀无法打开或则步骤超时；处理方法：报警，该滤池自动从冲洗队列中退出。
5、结束语
综上所述，滤池运行状态包括过滤状态和冲洗状态，过滤效果直接影响到产水质量，而冲洗效果就直接影响过滤的效果，因此自动控制在过滤和冲洗这两个过程同等重要，相辅相成。HIS+PLC的自动控制模式给滤池的高效持续运行提供强有力的自动化支持，同时也有助于水厂的管理，提升水厂整体工作效率，促进水厂运营能力的进步，更加适应当今快速发展的社会，满足人们日益增长的需求。
参考文献
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论文作者:钟桂河
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/15
标签：滤池论文; 方法论文; 故障论文; 水位论文; 步骤论文; 条件论文; 自动控制论文; 《电力设备》2016年第5期论文;