刘子健
罗克韦尔自动化控制集成（哈尔滨）有限公司
黑龙江省哈尔滨市 150081
摘要：近些年来，随着新型的功率器械的研制、国外的新型电力电子技术的深入以及微电子技术的全面发展，“中压变频技术”作为新科电气传动的领先技术，在我国很多水厂得到了广泛的应用，在社会上取得了很明显的效益，在经济方面也有不错的收益，并得到了普遍的认可与好评。中压变频调速技术是现今最高配置的技术应用，它能使水厂减少能耗，这是未来的必然趋势，在提高了系统效率的同时，又满足了生产工艺要求，基于 PLC和人机界面的中压变频控制系统更提供了可视化的窗口进行过程信息处理，提高了系统的响应精度和控制精度，实现了生产过程的自动化。
关键词：中压变频；水厂自控；PLC技术；应用
随着中压变频器运用的广泛和普及，现已成为水厂生产设备中不可缺少的部分。水厂运行中，改善水厂出水水质、降低能耗、提高自来水厂的管理水平和经济效益成为供水行业当下的重要任务。在水厂的水处理系统中采用自动控制技术，不仅可以提高系统的性能、产率、可靠性，而且还可以增加系统的稳定性、降低操作成本、加快启动过程等。
一、概述
PLC 即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
自动化控制系统的应用是为了实现水厂生产过程的自动化，不同水厂所采用的生产工艺和设备不同，但是水的处理流程大体一致。通常水厂水处理流程为：取水、沉淀、过滤、消毒和送水。胡泊、河流、地表水和地下水等是水厂水的主要来源，在通过水泵抽取的水中存在着大量的杂质，所以要经过一定的处理措施后才能作为饮用水提供给用户。经过净化处理的水去除了原来存在的悬浮物、胶体以及细菌等危害人类健康的有害成分，为人们的生产生活提供合格的水源。水厂取得水源后按照实际的生产需要采用合理的生产工艺，根据工艺参数等条件科学进行混凝剂的配制，在水中加入这些混凝剂和氯气等起到杀菌消毒的作用。此时水与药剂充分混合后会出现颗粒状的凝体，此过程成为混凝。由于氢氧化铝具有较强的吸附作用，利用铝元素的这一化学性质有助于促进杂质和悬浮物等聚结，因此三氯化铝、硫酸铝等成为水厂常用的水处理药剂，它们在水中电离出铝粒子，使不易沉淀的杂质颗粒等形成絮粒状，这些絮状体在重力作用下在水中形成沉淀，使其与水分离。沉淀的过程在沉淀池中进行，经过混凝的水会被引流到沉淀区，再将其合理分配到指定区域，从出口区流出，沉淀下来的絮状物留在沉淀池中。沉淀经过长时间不断的堆积和浓缩堆积了大量污泥，所以需要利用石英砂等具有孔隙的颗粒物将它们排除过滤，并利用滤料层的粘附性使水中的悬浮颗粒被拦截，水中的细小杂质、细菌、有机物等，水得到了进一步的净化。但是此过程中由于石英砂等滤料层中吸附了大量的杂质，所以需要对其进行清洗。水经过过滤后还要做消毒处理，清除水中残余的细菌病毒等，达到更好的净化效果、最后将处理好的水存于清水池汇中。
中压变频可实现电动机软启动，常规电压下电动机启动时，启动电流可能高达额定电流的四到八倍，如此大的冲击电流既是对电能的浪费，又是对电动机的绝缘致命的威胁，大多数电机是在启动时烧毁而不是在运行中烧毁的。
高压变频调速装置因为可以随意设定电机的启动初始转速和转速上升速度，从而避免了对电机产生大的冲击，大大延长了设备寿命。提高自动控制系统的品质，并可实现短时间失电无跳闸运行、旋转无冲击带负载启动等特殊功能，易于实现协调控制。在能源日益短缺和紧张的今天，变频调速装置将在节能降耗中大显身手，是企业提高经济效益的重要途径，也是改变粗放型经营模式，提高企业管理水平的重要措施。变频调速装置的使用将会带来良好的社会效益和经济效益。
三、PLC 技术在水厂中的应用
1、送水泵房PLC站。主要检测参数：高配间、低配间的电量数据；出厂水的流量、浊度、余氯、PH、液位等数据；泵机的运行、停止、故障等信号。主要控制功能：出水泵机的控制 ; 接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。
2、加聚合氯化铝加二氧化氯的 PLC 技术检测参数: 溶液池液位连续检测、溶解池、超高位报警 ; 计量泵开停、高低位、计量泵手 / 自动、计量泵故障、计量泵变频装置频率检测、计量泵冲程检测、计量泵变频装置故障检测、计量泵变频装置手 / 自动、搅拌器开停、故障等。主要作用：将加药泵、加氯设备、药池等的运行状态、运行参数输送给监控计算机，并接收与执行来自监控计算机的命令。主要控制功能。加药泵的控制；室内聚合氯化铝液池相关设备的监控；加氯系统的监控；将加氯设备、加聚合氯化铝设备、聚合氯化铝液池等设备的运行状态及相关的参数传送至监控计算机，接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。
3、滤池 PLC 站 （1）公共冲洗的 PLC 技术检测参数 : 反冲洗水泵开停、故障、手 / 自动 ; 反冲洗水泵电流 ; 出口阀开关状态、故障状态、手 / 自动 ; 反冲洗鼓风机开停、 故障、手 / 自动 ; 出口阀开关、故障、手 / 自动、出口旁路阀开关、 故障、手 / 自动、反冲洗水流量。主要作用：实现主站与子站之 间用 FI PW AY 网络连接，且主站与子站从系统上互为后备，滤池的运行与反冲程序编写在子站内。这样做的目的可让系统更安全，而滤池的控制系统电缆线却很少，非常方便检修。主要控制功能。反冲洗控制，反冲洗设备切换，控制滤格子站等功能。（2）各滤格 PLC 子站主要检测参数：滤格的液位、水头损失、各个阀门的状态、手 / 自动、清水阀的开度等参数。主要控制功能：滤池的恒水位过滤控制。PLC 根据每个滤池的液位仪额数据来控制滤格清水阀的开度，以保证滤池的水位恒定，其控制精度小于 21cm。滤格的反冲洗控制。包括过滤周期、压差值、强制方式
4、沉淀池 PLC 技术检测参数，沉淀池水位、SCD、沉淀后浊度、沉淀池分管进水阀开关位置限位、沉淀池分管进水阀开关状态、沉淀池分管进水阀手 / 自动状态、沉淀池分管进水阀故障状态 ; 排泥机运行 / 停比状态、排泥机前进 / 后退、排泥机 / 自动、排泥机故障等。主要作用：根据生产需要启用 / 停用沉淀池 ; 且根据污泥浓度开关或时间周期进行决定是否需要排泥，以及接收并执行来自监控计算机的命令。主要控制功能。根据生产需要启用、停用沉淀池，根据污泥浓度开关、设定排泥机，根据污泥浓度开关、设定排泥阀运行周期等功能。
PLC 是一种重要的基本控制单元。应用它实现了水处理系统的自动化，降低了药耗和能耗，减轻了职工的劳动强度，提高了管理水平，提高了水质，创造了很好的经济效益和社会效益，实现了优化控制，提高了工作效率和水处理流程的稳定性，促进了净水处理技术水平的提高，应该积极促使水厂在生产、营销和办 公等方面应用计算机软件技术，全面优化企业生产技术，从而形成比较规范的、现代的信息化管理系统。
参考文献：
[1] 刘建顺，赵岚光，董洁. 水厂 PLC 自控系统分析与设计 [J]. 电气应用，2017（05）：37.
[2] 盛宴 . 论自来水厂中的 PLC 自控技术的运用 [J]. 现代商贸工业，2018（03）：10.