基于PLC的超滤膜优质水厂自控系统.pdf

下位机 P L C采用 AB的 S L C 5 0 0 P L C 、C o m p a c t L o g i x P L C和 Mi c r o L o g i x P L C等 3个系列的 P L C。 组成模块主要有数字输入模块、数字输出模块、模 拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯模块、C P U模 块和电源模块；P L C的编程软件采用 R S L o g ix 5 0 0和 R S L o g i x 5 0 0 0；触 摸 屏 采 用AB 的P a n e l V i e w P lu s l 0 0 0 。上位机的应用系统采用 “ 组态王”开发监 控系统软件进行编程设计； 整个应用系统具有 以下功 能1 流程图监控功能；2 故障报警功能；3 历史 数据管理功能；4 实时趋势监视功能；5 1脚本编辑 功能。 1 ．2自控系统管理模式 整个水厂采用 “ 集中管理、分散控制”的模式进 行控制管理。 集散型控制系统是由监控管理计算机和 局部控制器组成的网络控制系统。 集散型控制系统能 最大限度地保证水厂生产控制系统的可靠性，也便于 维护和管理。考虑到集散型控制原则和确保控制系统 的安全性，水厂采用 P L C HMI P C控制系统，即 现场手动控制或触摸屏控制、各站 P L C 独立 自动控 制、中央控制室集中监控，由此构成了集中监视、分 散控制系统【” 。 2 生产环节的自控系统 佛 山新城区优质水厂生产流程如下 市政 自来水 进厂水压约为 0 ．3 lV i p a ， 该水压已经满足生产要求 ， 所以没设进厂水抽水泵通过活性炭过滤系统，进入 超滤膜过滤系统，再次过滤后经过消毒，滤后水进入 清水池，最后通过变频水泵将优质水送到用户。 2 ． 1 活性炭 P L C自控系统 水厂设置两套活性炭过滤系统， 该系统的主要组 成有P L C 、电动进水阀门、电动出水阀、排气阀、 反冲洗排水阀等。 P L C根据生产指令和设定程序进行 阀门的开关以及活性炭的定时反冲洗或人工反冲洗。 2 ．2 超滤膜 P L C自控系统 超滤膜过滤系统的设备主要有P L C、水位计、 定位器、可调节进水阀、流量计、变频器、透过液泵、 膜池、管道等。过滤过程 自动化控制工作原理为1 进水方面水位计检测膜池水位高低 ，发送信号给 P L C，P L C根据膜池的平衡水位设置值进行计算，然 后发送信号给定位器，定位器再调节进水阀的开度， 从而保持膜池的水位在平衡水位设置值附近波动；2 出水方面 膜池出水流量计传送信号给 P L C ，P L C根 据出水流量的恒流量设置值进行计算， 然后发送信号 给变频器，变频器再调节滤液泵转速，控制流量。过 滤系统控制组成框图，如图2所示 。 图 2 过 滤系统控制组成框 图 超滤膜在长期运行中会产生膜污染， 这种污染造 成产水能力下降、能耗升高等问题，且较难通过物理 反冲洗恢复， 此时需要进行化学清洗以恢复超滤膜原 有的产水性能【 。化学清洗药剂通过人工计算配制并 装入对应的药罐，在 P L C 模式下通过上位机或现场 触摸屏实施化学清洗。以柠檬酸清洗为例，膜化学清 洗过程如图3所示 。 产水 图 3 膜化学清洗过程 2 0 1 2 年第6 期自动化与信息工程 4 1 2 I3 投药消毒 P L C自控系统 水厂的消毒系统 由臭氧消毒系统和二氧化氯消 毒系统组成。 臭氧消毒系统由空气处理系统 包括空压机、冷 干机 、P S A制氧机、空气过滤器、臭氧发生器、投 加装置、在线检测仪表、臭氧泄漏报警装置、尾气破 坏装置以及 P L C控制系统组成[3 ] 。 P L C自控系统以进 水流量为前馈信号 自动调节臭氧投加量，同时以水中 余臭氧浓度为反馈信号补充调整臭氧投加量， 形成闭 环控制。 二氧化氯消毒系统由贮料槽、计量泵、反应室、 投加装置、 在线检测仪表及 P L C控制系统组成_3 】 。 P L C 自控系统以出厂水流量和加药 比例为前馈信号自动 调节投药量，同时以出厂水中余二氧化氯的浓度为反 馈信号补充调整投加量，形成闭环控制。 2 ． 4 送水 P L C自控系统 水厂送水系统采用恒压供水的方式。 P L C自控系 统实时采集出厂水压力信号， 然后与设定的出厂水压 力参数值进行计算对比， 根据对 比结果自动调节变频 水泵的频率，从而实现水泵的恒压控制。 3 _ 3 异常水位诊断 由于膜丝不能长时间暴露在空气中， 必须完全浸 没在膜池水中，所 以，对膜池的水位有一定的控制要 求，必须设置水位的平衡点。通过 P L C 对膜池进水 阀定位器进行控制， 保持膜池水位在最低点、 平衡点、 最高点之间。水位高低的实时数值则通过 P L C 采集 安装在膜池的压力变送器信号来实现。 一旦出现异常 水位，P L C自动发出报警信号，请求维护。解决方法 有检查阀门定位器控制系统是否正常；检查气缸密 封圈是否磨损；检查阀门橡胶密封是否磨损；检查气 源压力是否足够； 检查 P L C的 A D模块或 D A模块转 换是否准确。 3 ．4 异常浊度 颗粒数诊断 滤后水浊度或出厂水浊度可以通过激光浊度仪 或颗粒计数仪测量。浊度的实时数值通过 P L C采集 激光浊度仪或颗粒计数仪信号，传送到中央控制室， 供生产运行人员参考。 另外， P L C进行浊度 颗粒数 对比运算，如果出现数值超标则自动发出报警信号， 请求维护。解决方法检查过滤系统、浊度仪或颗粒 计数仪是否正常。 3 故障诊断及解决方法 4 结语 3 ． 1 异常通讯或控制指令诊断 生产中有时会出现上位机通讯数据无法更新或 者控制指令无法执行的情况。解决方法有检查控制 电脑、服务器或 P L C是否死机，重新启动相关设备； 检查网络交换机、P L C模块 ，特别是电源模块，C P U 模块、通讯模块等的状态指示灯是否正常；检查通讯 网线是否完好 。 3 ．2 异常水泵机组跳闸 生产中有时会出现水泵机组突然跳闸的现象， 可 能原因有阀门的开关信号错误，变频器发出电机 电 流过载信号；变频器频率范围设置不当、P L C相应功 能模块外部 2 4 v 电源丢失等造成 P L C 发出保护信 号，关停水泵机组。解决方法有检查更换开关信号 传感器； 设置正确的变频器过载保护电流值 以及频率 范围；检查更换外部电源。 4 2 随着科技的发展，自来水生产工艺不断创新发 展，基于 P L C 的自控系统作为生产系统中的核心部 分之一，具有安全、稳定、兼容及操作简便等性能， 在整个生产过程中，发挥了重要作用。结合生产经验 和生产需要，不断对 P L C 自控系统进行完善、总结 和创新，有利于安全生产、优质供水、节能降耗，也 有利于同行之间的经验交流，相互借鉴，取长补短， 促进供水事业的发展。 参考文献 [ 1 ]邹振裕， 李展峰． 基于 P L C 的水厂投药控制系统实现[ J 】 ． 广 东 自动化与信息工程， 2 0 0 5 ， 2 6 4 4 6 - 4 8 ． [ 2 ]2 黄明珠， 曹国栋， 叶挺进， 等． “ 滑性炭浸没式超滤”工艺在 佛山新城区水厂的 应用研究[ J ] ． 城镇供水， 2 0 1 1 2 8 8 9 1 ． [ 3 】黄 明珠， 曹 国栋， 李冬梅， 等． 佛 山新城区优质 水厂设计与运 行分析[ J 】 ． 给水排水， 2 0 0 8 ， 3 4 3 1 2 1 6 ． 下转第 4 8页 The Ope r a t i o n Fa ul t De t e c t i o n S ys t e m f or W a t e r Su ppl y Ba s e d o n S CADA Zho u Yo n g f e n g Gu a n g z h o u W a t e r S u p p l y Co ．L t d ． Abs t r a c t T h e s t r u c t u r e ，c o mp o s i t i o n ，c o mm u n i c a t i o n mo d e o f S u p e r v i s o r y C o n t r o l a n d Da t a Ac q u i s i t i o n S C A DA f o r Gu a n g z h o u Wa t e r S u p p l y a r e a n a l y z e d i n t h i s p a p e r ．Ac c o r d i n g t o r e s e a r c h o f t h e f a u l t d e t e c t i o n s y s t e m ，a n o p e r a t i o n f l a u l t d e t e c t i O n y s t e m 0 1 wa t e r s u p p l y b a s e d o n S CADA i s b u i l t u p ．T h e s y s t e m ma k e s u s e o f t h e h i s t o r i c a l d a t a o f S CADA ，a n d i s c o mb i n e d wi t h t h e n e t wo r k s t a t e a n d d a t a t r a n s f o r ma t i o n o p e r a t i o n e l e me n t s ．T h e f a u l t d e t e c t i o n s y s t e m i I n p r o v e s me a c c u r a c y o f t h e d a t a a n d r e l i a b i l i t y ． Ke y W o r ds Wa t e r S u p p l y Ne t ； S CADA S y s t e m； F a u l t De t e c t i o n 作者简介 周永峰，男，1 9 8 3年 1 2月生，工学学士学位，现在华南理工大学就读在职研究生 ， 主要研究方 向仪器仪表技术及 自 动化 。E - ma i l 1 3 5 6 0 1 6 1 0 5 9 1 3 9 ． c o m 上接第 4 2页 PLC Au t o m a t i o n Co nt r o l S y s t e m i n t he Ul t r a fil t r a t i o n M e m br a n e Hi g h t Qu a l i t y Wa t e r Wo r k s Z o u Z h e n y u Z h a n g P e n g f e i L i n Xi a n z e n g He Xi a o q i n g H u a n g Mi n g z h u Y e T i n g j i n F o s h a n Wa t e r Gr o u p A b s t r ac t As t h e t h i r d g e n e r a t i o n o f d r i n k i n g wa t e r p r o d u c t i o n p r o c e s s ，me mb r a n e wa t e re a t me n t p r 0 c e s s i n r e c e n t y e a r s h a s b 。 。 “ a p i d l y p o p u l a r i z a t i o n a n d a p p l i c a t i o n ．I t s a u t o m a t i o n c o n t r o l a p p l i c a t i o n s h a s a l s o b e c o me a f o c u s 0 f e x p l o r a t i o n a n d r e s e a r c h i n t h e l n d u s t r y I n t h i s p a p e r t h e h a r d wa r e c o mp o s i t i o n ，d o mi n a t i o n p r i n c i p l e ， f a u l t d i a g n O s i s a n d s o 1 v e e t c o f t h e ma i n p r o d u c n o n t e c h n o l 0 g y o f a c t i v a t e d c a r b o n fil t r a t i o n s y s t e m ，u l t ra fi l t r a t i o n me mb r a n e s y s t e m “c h e mi c a l f e e d i n g s y s t e m， wa t e r s u p p l v s y s t e m h a s b e e n e x p l a i n e d ． ⋯ Ke y W or ds P r o g r a mma b l e Lo g i c Co n t r o l l e r ； Au t o ma t i c Co n tr o l ； F a u l t d i a g n o s i s F a u l t S o l v e 作者简介 邹振 裕，男，1 9 7 9年生，硕士，从事水厂 自动化控制系统管理及应用研 究 。 E ． ma i l b u f f a l 。 z 。 u 1 2 6 ． c 。 m 48