最新plc在水厂加氯自控系统中的应用.docx

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateplc在水厂加氯自控系统中的应用plc在水厂加氯自控系统中的应用PLC在水厂加氯自动控制系统中的应用1 引言 随着水厂“无人值守”工作的不断开展，对城市净水处理控制系统提出了更高的要求。计算机技术、信息技术和现场总线技术的飞速发展对于水厂控制系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展空间。水厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、网络以及多媒体为一体的综合系统

2、，其中加氯系统的控制在整个水厂中的地位显得尤为重要，因为其安全、高效运行直接影响到水厂的供水质量，结合本人工作实际，现就 rockwell automation 的基于plc的controllogix系统在水厂加氯系统中的应用作些探讨。2 控制系统解决方案 水厂加氯系统的主要包括气源供给与压力切换、氯气投加、余氯分析、漏氯检测和吸收等四部分，典型工艺流程如图1所示。图1 某水厂加氯系统工艺流程图 水厂加氯对控制系统的基本要求就是：可以远程集中监控生产情况(现场无人值班)，并能自动进行投加调整，保证水厂出水余氯符合控制指标要求；能对设备故障、生产异常等进行报警和紧急处理，确保安全生产。另外，从控

3、制系统方面考虑，应满足集成化、控制灵活、安全可靠、可维护性、可扩展性、开放性等特点。 在选择控制系统方案时，可根据水厂加氯系统设备的实际特点和其对控制系统的功能要求，进行考虑。宜采用集散型控制系统，由厂级中央监控工作站和现场分散控制站组成全厂工业控制网，加氯现场控制站与中央调度计算机之间的通讯采用以通讯光纤为介质的高速工业以太网。这里我们以在众多水厂广泛采用的rockwell automation的新一代控制平台controllogix为例进行讨论，因为它是一种把i/o逻辑顺序控制和伺服运动控制集成在一起的plc控制系统。controllogix系统由通信模块、模拟量输入/输出模块、处理器模块

4、等组成，各模块之间通过机架背板进行通信，组网和编程都比较方便。 水厂自控系统的组成如图2所示(虚线框内是加氯系统控制部分)。图2 某水厂自控系统结构图 从图中我们看到，自控系统主要包括： (1)plc现场控制站(例如加氯控制站)：主要功能是数据采集和控制输出，即实现远程i/o模块和通讯的功能，它主要包括模拟输入模块、数字输入模块、数字输出模块、以及通讯模块。 (2)主plc控制站：主要功能是通过预先编制好的控制程序，采用rsview32监控软件来完成对现场控制站i/o模块所采集的数据进行分析、运算并相应的输出结果。 (3)系统网络：controllogix系统通过enet模块，来实现在以态网中

5、的数据传递，实现上下位机通讯；现场控制站之间通过cbnr通讯模块，完成controlnet控制网络的通讯功能。3 功能实现3.1数据采集/处理功能 采集的信号主要有氯瓶重量、加氯机氯气投加量、漏氯报警、加氯机开/停状态；加氯机手/自动状态、加氯机故障、氯路瓶切换及电动球阀工作状态；空瓶信号检测等。3.2主要控制功能 (1)实现工艺要求：真空加氯系统分为前加氯和后加氯系统。前加氯按比例流量投加，后加氯采用流量比例与余氯信号双因子复合控制投加。加氯机所需的流量信号由超声波流量计、余氯信号由余氯分析仪分别经plc在线检测输入至加氯机。氯库装有电子秤和自动切换单元，当接到“空瓶”信号后，自动进行气路切

6、换提示换瓶。同时装有泄漏报警仪，当氯气泄漏时，通过检测泄漏报警信号经plc系统可自动打开排气扇、启动漏氯吸收装置，并且会自动关闭所有加氯系统等待故障处理。系统能实现加氯机的备用切换。 (2)控制方式：系统分现场手动控制、控制室远控和自动控制3种控制方式，由现场转换开关位置(或加氯机手柄状态)设定。现场手动控制用于在自动控制系统长时间停机、或plc停机、电气设备现场维护、或现场处理紧急事故时，最具优先权。 远控控制为满足安全生产要求，进行单台设备的启/停，不影响其它任何设备的状态。自动控制方式下，plc对加氯工艺流程进行顺序控制、联锁控制、故障联锁控制、生产过程控制等功能。控制系统对违反工艺的误

7、操作有识别功能，不予执行；对每台电气设备设计故障联锁控制功能；系统根据工艺要求，实现加氯流程中电气设备及控制参数之间的全自动联锁控制(加氯机硬手操、软手操联锁控制；自动切换装置控制两氯瓶源的电动球阀联锁控制；漏氯吸收装置和加氯机的联锁控制)。 (3)生产过程控制：前加氯scu流量配比控制器根据plc从原水流量计处采集的420ma流量信号，经运算处理同样提供一个420ma的比例输出，来控制一个带传感器的电动马达，对加氯机投加阀杆进行调整。输入信号可用流量系数来按比例变化，输出可通过剂量系数来按比例变化。控制输出如下确定：控制输出(输入信号)*(剂量系数)*(流量系数)。这里系数的设定可以根据工艺

8、控制要求和运行经验合理设置。通过scu电路板上的两个继电器，开启马达增加或减小，使马达控制的传感器设置等于控制输出。同时反送电位器给出一个信号给plc，从而在上位机上可以远程监控加氯机的开启度，获得实时投加流量。如果输入流量信号下降到3ma之下，scu就发出无流量报警，并且驱动传感器到0位，关闭加氯机。 后加氯用pcu复合环控制器。它是双信号前馈控制，一个流量信号和一个余氯信号由plc提供给控制器，根据水的流量随时对传感器的位置进行调整(同scu)，同时plc把余氯分析仪的反馈信号给pcu，并与设定好的余氯值进行比较，经过一定的滞后时间后作出调节，直到实际值和设定值符合为止(类似pid调节)。

9、工作原理如图3所示。图3 对后加氯进行控制的pcu工作原理图3.3 管理功能 控制系统具有各种操作功能，如自动操作/遥控/手动切换操作，操作员登录操作、“权限”操作等，并有误操作保护功能。具有显示功能，按工艺流程分画面、分系统实时显示和监视各流程的运行工况，通过动态、变色、闪烁、数字、棒图及曲线的方式实时监视各电气设备、工艺参数的工况，界面友好、全中文信息，便于操作和使用。对被测工艺参数设有实时/历史趋势功能，对重要电气设备的启/停、重要操作设有记录功能，还具有报警功能和打印生产报表，及历史储存功能。图4就是水厂加氯间运行的rsview32监控画面。图4 加氯系统运行监控画面4 结束语 本控制

10、系统在某水厂已经安全稳定地运行六年多了，整个系统安全可靠、经济实用，操作方便、易于编程、维护。运行结果表明rockwell automation的基于plc的controllogix系统能充分满足水厂加氯系统的控制要求，在全自动运行方式下设备操作正确无误，数据采集与通讯正常，系统可靠性高，上位机监控方便，各项性能满足水厂工艺控制要求，同时减少了运行值班人员工作量、降低了生产成本，为实现现代化水厂“无人值守”的运行管理模式创造了条件。作者简介 刘淑明(1977-) 男 工程师，毕业于山东工业大学自动化工程系，现供职于烟台经济技术开发区自来水公司，从事水厂自动化研究与应用工作。参考文献 1 rockwell automationcontrollogix system user manual. 2 rockwell automationrsview32 users guide. 3 rockwell automationrsview32 getting results guide. 4 刘滨,林恒,侯永海等plc在海水处理自动控制系统中的应用. plc&fa，2002(1):29-30,41 5 usf/w&tv2000系列自动控制加氯机使用手册(3000ppd).-