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PLC控制在自来水厂控制中的优势及运用

时间:2020-02-12 10:46作者:杨超 刘忠祥 丁查明
本文导读:这是一篇关于PLC控制在自来水厂控制中的优势及运用的文章,水是人类赖以生存的资源,自来水的发明使人类用水便捷了很多。在城市的自来水系统中,自来水厂作为生产部门,是一切用水的来源,在自来水系统起到举足轻重的作用。

  摘    要: 随着PLC的出现,为自来水的生产提供了全新的自动化手段,自动化的生产,使自来水公司的生产过程更加智能,节省了大量人工操作,也使控制的过程更加准确。本文结合PLC在自来水厂的实际应用,对现阶段自来水厂的自动化生产进行了分析。

  关键词: 自来水厂; 自动化生产; PLC;

  Abstract: With the advent of PLC, it provides a new automatic means for the production of tap water. The automated production makes the production process of the water company more intelligent, saves a lot of manual operations, and makes the control process more accurate. This paper combines the practical application of PLC in the water plant to analyze the automatic production of the water plant at the current stage.

  Keyword: water plant; automated production; PLC;

  0、 引言

  水是人类赖以生存的资源,自来水的发明使人类用水便捷了很多。在城市的自来水系统中,自来水厂作为生产部门,是一切用水的来源,在自来水系统起到举足轻重的作用。自来水厂的生产效率决定了整个城市的用水容量,自来水厂生产自来水的质量也会影响全城的用水质量。随着时代变化,人们对生活用水的质量有了越来越高的要求,而工业生产的发展也使得城市用水量日益递增,这对当代的自来水生产也提出了更高的要求。

  随着工业自动化技术不断的发展,自来水生产也走向了自动化时代,采用新式的自动化设备进行生产,不仅省去了大量的人力,自动控制往往也比人工控制更加得迅速、准确。PLC作为自动化生产中常用的设备,是自来水厂不可或缺的要素,现场总线技术的出现也使集中控制更加便捷。因此,PLC在自来水生产中也得到了广泛应用。

  1、 PLC简介

  可编程序控制器,也就是常说的PLC,是专门为工业生产设计的自动化设备。PLC具有良好的控制性能,大型的PLC可以同时控制多个I/O口,是目前工业自动化生产必备的设备。

  PLC最早出现于20世纪60年代,是美国通用公司为实现自动化生产而设计的自动化设备,最初的目的是为了取代继电接触器而设计。经过半个世纪的发展,PLC的功能越来越全面,控制性能也越来越好。PLC有很多优势,首要的就是其可靠性,由于采用微处理器作为核心,其控制相对而言是比较精准的。目前的PLC普遍采用计算机来进行编程,主要采用梯形图的形式来进行编程,由于梯形图属于一种图形语言,非常的简单易懂,便于电气工程师的操作,即使没有计算机编程的知识,也可以很容易实现计算机的编程。PLC无论是在软件上进行组态,还是硬件的安装,都非常的简便。此外,PLC还具有非常快速的运算速度,可以迅速地做出反应。

  PLC由电源、中央控制单元、存储器、输入端口、输出端口构成。电源是整个系统能源的来源,PLC普遍采用直流供电。因此,需要将市电的交流电通过电源转换为直流。中央控制单元是PLC的CPU,也就是一个微处理器,其中包括寄存器、计数器和控制器,通过中央控制单元是PLC的核心部件,是实现运算与控制的关键部分。输入与输出接口是PLC与外界进行数据交换关键部分,可以实现模拟量与数字量的通信。存储器则是用于存储程序,其中既包括客户自行编写的程序,也包括PLC厂商的程序,系统程序是客户不能修改的。
 

PLC控制在自来水厂控制中的优势及运用
 

  目前市场上主要采用的是罗克韦尔(AB)和西门子生产的PLC,其中包括小型、中型、大型PLC,客户可以根据输入/输出端口的需求,以及其他的控制需求,选择自己所需要的PLC型号。

  2、 自来水厂的自动控制需求

  从自来水厂的生产流程来看,整个控制流程应该包括以下几个部分:过滤池的自动化操作;自动实现自来水加氯、矾、氨等操作;自来水厂配电设备的自动控制;自来水自动进、出泵房。现在的PLC技术,完全可以实现集中控制,在控制中心通过计算机来实现对整个水厂的设备进行监控与操作,并实现如下的功能,完成自动化控制。

  显示功能:实时将水厂各设备的状态显示出来,并显示各部分相关技术参数,并将其中的一些重要参数以图表的形式显示出来,从而把整个生产过程集中而又直观地显示出来。

  报警功能:当生产过程中的一些参数超出了正常值的范围,或者某个生产设备出现问题时,需要通过声光报警方式吸引工作人员注意,并将具体故障或异常显示出来,并可以将相应的信息打印出来。

  控制功能:在部分设备自动控制出现问题,或者因其他原因需要手动操作时,需要提供手动控制设备的功能,从而实现对生产过程的人工干预。并且在经过授权之后,可以对PLC程序进行修改,对一些参数进行重新整定。

  数据库功能:将设备运行的状况与数据上传到数据库中,从而便于对自来水厂的生产状况进行分析,并及时将设备出现的故障也上传到相应的数据库中。

  数据处理功能:将已经上传到数据库中的原始数据进行分析,从而对生产状况进行进一步地把控。

  通信功能:生产过程中产生的数据要能方便提供给公司的总部以及其他部门,并可以上传到企业内部网络或者互联网,从而实现企业的信息共享。

  3、 PLC控制在自来水厂控制中的优势

  3.1、 更高的稳定性

  采用PLC进行控制,比手动操纵设备具有更高的精度,且PLC的抗干扰能力也很强,控制过程具有较高的稳定性与可靠性,这也是受到了PLC电路结构特点的影响。PLC内部采用的是集成电路,在生产工艺方面相当严格。因此,设备不容易受到电磁干扰的影响。而与传动的集电器电路控制系统相比,PLC的控制要准确很多,大大减少了电路中电气节点的数目,这样的结构更具备稳定性,出现故障的概率也要小很多。PLC程序本身具备自检功能,可以编写程序来使PLC定期检测程序和硬件电路,如果存在问题则直接进行报警,从而更好地为设备正常运行提供保障。

  3.2、 更全面的功能

  PLC具有多种型号,结合客户不同需求,可采用不同型号PLC,这使PLC具有更强的适应性。现在的PLC已经具有一定的数据处理能力,因此可以实现温度控制、流量控制等功能,完全可以满足自来水厂进行自来水生产的需求。而且近些年来PLC推出了越来越多的功能模块,可以更加便捷地实现各种功能,而且这些模块都非常容易安装和组态,也可以非常方便地实现数据通信,这些都使PLC在控制上更具优势。

  3.3、 使用便捷,简单易懂

  PLC之所以在工业控制领域如此受欢迎,这与其简单易学是分不开的。PLC在设计时就是为了工业领域的自动控制,因此在编程上PLC采用图形语言。在进行设计的过程中,PLC的梯形图就是基于继电接触器进行设计的,因而尽管对计算机的编程并不熟悉,也可以轻松地学会PLC编程。PLC编程并不需要很强的逻辑控制,一些基本的指令只需要简单的开关量控制即可实现。

  3.4、 减轻工作量

  采用PLC进行控制,减少了很多设备接线,尤其是省去了用于逻辑控制的继电器,转而用程序来实现这部分功能,这使接线简单了很多,在对设备进行维护和故障排查时也容易了很多,对逻辑控制的问题,只要对程序进行检查,即可完成设备的检修。如果想更改设备的逻辑功能,也只需要更改程序即可完成。

  4、 PLC在自来水厂控制中的具体应用

  4.1、 PLC控制自来水厂监控系统

  在自来水厂的监控系统中,将顺序控制与逻辑控制相结合,在这样的控制手段下,PLC既可以实现对单个设备的控制,又可以同时控制多个设备,从而满足自来水厂的自动化控制需求,完成流水线的生产任务。将每台相关设备都与PLC相连接,这样各设备的参数与工作状态数据都可以直接上传到上位机,从而将自来水厂不同部分的设备数据进行集中,实现对整条生产线的监控。

  PLC能够实现的不仅仅是对静态数据的监控,还可以对生产的动态过程进行监控,不同的PLC之间还可以通过数据交换,获取生产线其他部分的数据,从而更好地进行调整。也就是工厂内的多台PLC设备将数据集中收集后,可以通过数据交换,使得水厂的各部分控制不是各自为战,而是联系成了一个整体,这样的控制显然更有效率,可以更方便地实现部门间的调度,使资源配置更加优化。

  4.2、 PLC实现水质监测

  对于自来水公司而言,最重要的就是自来水的质量,水厂保证对自己生产的自来水质量问题,就要做好水质监测,在确保水质达到之后,再进行生产。现在的水质检测设备相对都比较先进,可以准确地测出水中成分,而这些设备与PLC的联通也比较容易,通过这些水质监测设备与PLC进行连接,可以实现水质的检测,同时还可以通过各种传感器,来对水的流速、水压、水位、温度进行检测,从而保证生产线正常运行。

  4.3、 PLC控制自来水厂滤池系统

  自来水的过滤环节也对自来水的质量有很大影响。对滤池来说,有很多控制阀,包括出水、进水、排气、排污等,这些阀组都可以采用电磁阀,通过PLC提供的电信号来控制其开闭,这样不仅方便对电磁阀进行控制,还可以更好地监控阀组的运行状态。在过滤的过程中,还需要通过PLC的控制来确保水位基本不变,以保证过滤出水的品质。

  5 、总结

  PLC在如今的工业自动化控制中起到不可替代的作用。自来水厂作为城市重要的生产单位,关系到居民生活质量和工业生产。因此,在自来水生产的环节投入PLC,对自来水生产有很大帮助。PLC是目前水厂一项重大革新,相信随着PLC技术的进步,水厂的自动化水平也会越来越高,生产出质量更高的自来水。

  参考文献

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