中铁二院工程集团有限责任公司 四川成都 610031
摘要：PLC技术的运用可以提高水厂的水质监控所应有的时效性和准确性，它同时也可以提高水厂工作人员的生产效率以及设备的耐久度,在国内水厂运行中已广为应用。随着中资企业走出去的国家战略，大量的中国企业逐步走出国门，尤其在非洲承接了大量的基础设施建设工程，本文对PLC在非洲国家中小型水厂中的应用进行探讨，盼望PLC技术能够在非洲国家的水厂自控系统之中被更好的应用。
关键词：PLC；水厂；自控系统；性能分析
前言：随着非洲大多数国家社会的逐渐进步，经济也在快速的发展，同时城市现代化水平也有了很大的提高。但大多数非洲国家落后陈旧的基础设施和近些年人口的急剧增加，使城镇的供水问题变得日益严重，为此中国众多的施工企业参与到非洲国家的基础建设中，自来水厂的新建规模和扩建速度不断加快，各种的技术设备也都逐渐应用到非洲。这之中PLC控制技术就在非洲新建和扩建改造自来水厂中被广泛的应用，它的应用给非洲自来水厂带来了巨大经济效益以及社会效应，同时技术人员也应根据当地的气候、环境、水质及运行人员的技能程度，结合PLC控制技术的控制原理和质量缺点进行设计和改进，以便更可靠的服务于当地社会和人民。水厂PLC控制技术指的是，专门应用在水厂，根据水质数据监测控制和调节、执行相关命令的数量庞大的数学操作电子设备。PLC控制技术在一定程度上减轻工人的劳动力以及能源和生产效率，并大大提高了耐用性和可靠性的设备。本文分析了PLC控制技术在水厂自动化系统中的应用，以期对目的的技术讨论。
一、对水厂的控制系统进行概述
（一）系统的介绍
根据水厂控制技术和功能要求，可以由主站和其他几个分站组成集中的控制以及分布式的控制系统。安哥拉亏托夸拉瓦莱水厂监控系统：包括一个控制室、内部和外部的6个PLC-5的控制站组成的有线局域网数据控制。它们各自执行程序的控制、数据的处理和信号的处理，在中央控制室或通讯总线再出现故障的时候，每个独立使用PLC分站进行自动的控制。以泉南水厂的例子来分析，结合生产过程的监控系统进行介绍。自动控制采用的控制器是：a-b公司1785-PLC-5系列的可编程序控制器，其结构如图一所示[1]。
图一：1785-PLC-5可编程序控制器
该系统为分布式的控制系统，现场控制网络由网络支线、干线以及传输设备和其他组件等组成。根据以上的分析，主要包括六个分站。其中2、3、4、6等分站的控制计算机通过RS232与PLC通信，分站与分站之间以及与控制室(5分站）之间通过高速数据通信信道DH+进行通信；1分站的工控机通过1784-PKTX与PLC进行通信，并在控制室的计算机PLC的RS232端口通过无线电台和控制室进行数据的互换[2]。
（二）硬件的系统
硬件的系统所网络是工业以太网，每个分站都有一台监控机以及一套PLC系统，控制室有一个服务器和两台工业计算机。控制室的两台工业计算机通过交换机进行连接，和7台办公的计算机一起形成以太网[3]。
（三）软件的系统
PLC用的是AB美国公司所生产的器件，有两个软件平台，一个是在处理器中运行的梯形图软件是RSLogix5，另一个是运行在受监控的计算机或计算机监控软件的人机接口RSView32[4]。RSView采用的是RSLinx通讯驱动程序，可以实现快速、有效地监控生产过程和控制。中央控制室的两台计算机运行RSLinx软件，能够实现RSView32软件和RSLogix5软件之间的链接。
二、自来水厂PLC技术的配置
水厂PLC系统的硬件配置是输入模块、输出模块、通信模块、DI模块等
PLC自动控制系统的配置主要是取水泵站、加药站、净化站、抽水站、加氯站、变电站、控制室、监测系统。
水厂PLC控制系统采用分布式的控制方法，可以让分站之间通过通信总线连接，既有优异的可靠性还可以进行数据共享，达到调节，顺序和最佳控制的目的[5]。
三、PLC技术应用于水厂的各个分站
（一）PLC技术应用在取水泵站
检测相关的参数：水流量、水温、原水进气阀打开、原水的PH值、浑浊度、原水进水阀过载报警、故障报警、原水的摄入量阀水入口阀限位开关。
主要所起的作用：把原水的运行状态、运行参数，以及吸水井的运行状态、运行参数传输给监视系统；能够从计算机接收并且执行命令，如下图。
图二： 取水系统
（二）PLC技术应用在加氢加药方面
检测相关的参数：计量泵故障、溶解池、高位和低位、超高位警报等。
主要所起的作用：把加氯设备、加药泵等药品的运行状态以及参数传输给控制计算机，从计算机中接收并且执行命令。
取水泵站抽水泵将水抽至静态混合器中，首先对水质具体情况进行观察，进而在静态混合器中添加药物；水通过絮凝沉淀池、滤池等过滤等，然后需再观察水质的浊度、PH等状况，从而决定添加药物的剂量；最后将水质达标的水由水泵送达到高位水池，供用水管网使用，如下图所示。
图四： 滤池及厂内清水池系统
图五： 高位水池系统
（三）PLC技术应用在公共冲洗方面
检测相关的参数：反冲洗水泵电流；出口阀切换状态、故障状态、手动/自动；反冲洗水流量；反冲洗鼓风机的开关、故障状态、手动/自动等。
主要所起的作用：子站和主站之间实现FIPWAY网络连接。主站和子站在系统上相互之间作为后备，过滤池反冲和运行程序的编写都在子站中。这样，使系统更加地安全，而且过滤池的控制系统所用电缆线很少，易于维护修理。
（四）PLC技术应用在储存罐方面
利用相关公式进行估算，进而得到控制模型。
四、应用PLC技术进行控制原则
（1）根据PLC的输入输出模块以及PLC的自动控制设备，都可通过手动/自动进行转换，并且在PLC站的OP面板上可以实现：中控室、PLC站ＯＰ上、远程机旁控制箱进行三点的自由控制。（2)PＬC站的OP上可以显示在网站中所涉及的操作自动控制设备、仪表和其他操作的数据以及上限和下限的报警值，这些数据可以通过网络传输给在控制室的监控计算机，而且控制室的电脑可以通过网络控制设备。（3）任何的PIC站都有两个复位的按钮（故障复位的按钮和警报铃复位的按钮），一个警报铃和一个故障指示灯。当出现故障时，可以进行PLC站的警报铃和故障灯报警。在找出原因并且故障清除之后，通过OP传递，并在控制室监控计算机重置复位后才能运行设备。如果没有重置故障报警，自动控制装置就不能继续启动。这些就是应用PLC控制技术进行控制所需的原则。
由于安哥拉亏托夸拉瓦莱水厂的设备数量较少且工艺设备分布情况较为集中，因此，水厂工程配置一套PLC控制器尚可，具体的控制系统如下所示。
图六： PLC控制系统配置图
该项水处理系统共具有2台计算机、2台打印机以及一块触摸屏；操作人员可以通过计算机、触摸屏以及触摸屏向PLC对现场的仪表情况进行观察并发出相关计算机指令，从而达到控制现场设备的目的；PLC系统可将系统内全部的数据记录下来，并方便工作人员随时打印出来。在配电室内具有2面控制机柜以及电气MCC机柜，所有现场信号均以硬接线方式引至PLC机柜，并在PLC中进行计算。
五、PLC性能的分析
（1）可靠性、寿命周期和稳定性。PLC的设计应符合工业水平，达到国家和国际的安全水准。且易于配置、连接、维修、隔离性好、坚固、耐腐蚀以及能适应较大的温度范围。此外，系统还必须具有良好的电磁兼容性和可承受更苛刻的工业环境，平均使用寿命15年或15年以上。（2）经济性和先进性。该系统具有一套完整的自我诊断功能，系统在运行中能够自动诊断任何部分的故障，并且能够在监视软件中准确及时地反映出其失灵、失效、故障地方以及其他相关信息。系统故障发生后，I/O状态可以返回到系统预先设定好的状态。系统可以很容易地和准确地控制各阶段的生产运行，更好地节省人力资源，极大地提高了生产的效率。（3）可扩展性、可兼容性。该系统采用当前十分先进的产品，具有较强的兼容性这一特点。为了确保未来的扩建和改造，为了满足控制额要求，该系统已充分考虑到它的可扩展性，在设计满足现有的功之外，保留20%的系统冗余[6]。
六、PLC技术在水厂中应用发展的方向
计算机执行能力偏差是极小的，许多的生活细致而繁琐的工作需要这样能力。所以可以这样说，这种PLC技术在所有领域中的应用是压倒性的，水厂的管理当然也包含在其中。相信以后将由计算机来进行水厂和大量工作的执行和控制，操作和管理人员的工作只是进行电脑硬件和软件系统维护和修理，这可以大大缩短投资在人力和物力上的资源，而且可以提高水净化的能力，有效地避免运作不当而引起的二次污染。计算机可以更好地分析水厂的所有参数，因此它可以比人类更好的对付各种淡水净化的问题。因此，PLC技术将在水控制工程尤其在非洲国家的水厂实施中将有大的应用发展空间[7]。
结论：现如今PLC对于水厂来说有着极为重要的作用，使得水厂的自控系统朝着在生产中信息的收集、集成、传递，以及与企业生产的水质质量监测和控制、生产调度，自动加药的方向发展。需要水厂在生产中、办公和销售等方面积极应用计算机的软件技术，对生产工艺进行改善，并形成一个相对标准和现代的管理系统。
参考文献：
[1]董浩.基于PLC的水厂供水自控系统设计[J].电子制作，2016，2(23):46-48.
[2]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，2016，2(20):98-99.
[3]胡宇航.PLC控制在水厂自动化控制中的运用探讨[J].电子制作，2016，1(20):20.
[4]宁宁.PLC自控技术在自来水厂中的运用研究[J]. 质量探索，2016，1(06):74-75.
[5]陈将.PLC在水厂自控系统中的应用[J].低碳世界，2015，1(33):89-90.
[6]方志新，刘宁.水厂滤池自动控制中PLC的应用[J].信息通信，2015，1(05):278-279.
[7]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，2015，2(03):194.
论文作者:宋让魏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年1月
论文发表时间:2017/4/18
标签：水厂论文; 系统论文; 控制室论文; 技术论文; 计算机论文; 滤池论文; 分站论文; 《建筑学研究前沿》2017年1月论文;