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PLC控制在自來水廠控制中的優勢及運用

時間:2020-02-12 10:46作者:楊超 劉忠祥 丁查明
本文導讀:這是一篇關于PLC控制在自來水廠控制中的優勢及運用的文章,水是人類賴以生存的資源,自來水的發明使人類用水便捷了很多。在城市的自來水系統中,自來水廠作為生產部門,是一切用水的來源,在自來水系統起到舉足輕重的作用。

  摘    要: 隨著PLC的出現,為自來水的生產提供了全新的自動化手段,自動化的生產,使自來水公司的生產過程更加智能,節省了大量人工操作,也使控制的過程更加準確。本文結合PLC在自來水廠的實際應用,對現階段自來水廠的自動化生產進行了分析。

  關鍵詞: 自來水廠; 自動化生產; 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

  水是人類賴以生存的資源,自來水的發明使人類用水便捷了很多。在城市的自來水系統中,自來水廠作為生產部門,是一切用水的來源,在自來水系統起到舉足輕重的作用。自來水廠的生產效率決定了整個城市的用水容量,自來水廠生產自來水的質量也會影響全城的用水質量。隨著時代變化,人們對生活用水的質量有了越來越高的要求,而工業生產的發展也使得城市用水量日益遞增,這對當代的自來水生產也提出了更高的要求。

  隨著工業自動化技術不斷的發展,自來水生產也走向了自動化時代,采用新式的自動化設備進行生產,不僅省去了大量的人力,自動控制往往也比人工控制更加得迅速、準確。PLC作為自動化生產中常用的設備,是自來水廠不可或缺的要素,現場總線技術的出現也使集中控制更加便捷。因此,PLC在自來水生產中也得到了廣泛應用。

  1、 PLC簡介

  可編程序控制器,也就是常說的PLC,是專門為工業生產設計的自動化設備。PLC具有良好的控制性能,大型的PLC可以同時控制多個I/O口,是目前工業自動化生產必備的設備。

  PLC最早出現于20世紀60年代,是美國通用公司為實現自動化生產而設計的自動化設備,最初的目的是為了取代繼電接觸器而設計。經過半個世紀的發展,PLC的功能越來越全面,控制性能也越來越好。PLC有很多優勢,首要的就是其可靠性,由于采用微處理器作為核心,其控制相對而言是比較精準的。目前的PLC普遍采用計算機來進行編程,主要采用梯形圖的形式來進行編程,由于梯形圖屬于一種圖形語言,非常的簡單易懂,便于電氣工程師的操作,即使沒有計算機編程的知識,也可以很容易實現計算機的編程。PLC無論是在軟件上進行組態,還是硬件的安裝,都非常的簡便。此外,PLC還具有非常快速的運算速度,可以迅速地做出反應。

  PLC由電源、中央控制單元、存儲器、輸入端口、輸出端口構成。電源是整個系統能源的來源,PLC普遍采用直流供電。因此,需要將市電的交流電通過電源轉換為直流。中央控制單元是PLC的CPU,也就是一個微處理器,其中包括寄存器、計數器和控制器,通過中央控制單元是PLC的核心部件,是實現運算與控制的關鍵部分。輸入與輸出接口是PLC與外界進行數據交換關鍵部分,可以實現模擬量與數字量的通信。存儲器則是用于存儲程序,其中既包括客戶自行編寫的程序,也包括PLC廠商的程序,系統程序是客戶不能修改的。
 

PLC控制在自來水廠控制中的優勢及運用
 

  目前市場上主要采用的是羅克韋爾(AB)和西門子生產的PLC,其中包括小型、中型、大型PLC,客戶可以根據輸入/輸出端口的需求,以及其他的控制需求,選擇自己所需要的PLC型號。

  2、 自來水廠的自動控制需求

  從自來水廠的生產流程來看,整個控制流程應該包括以下幾個部分:過濾池的自動化操作;自動實現自來水加氯、礬、氨等操作;自來水廠配電設備的自動控制;自來水自動進、出泵房。現在的PLC技術,完全可以實現集中控制,在控制中心通過計算機來實現對整個水廠的設備進行監控與操作,并實現如下的功能,完成自動化控制。

  顯示功能:實時將水廠各設備的狀態顯示出來,并顯示各部分相關技術參數,并將其中的一些重要參數以圖表的形式顯示出來,從而把整個生產過程集中而又直觀地顯示出來。

  報警功能:當生產過程中的一些參數超出了正常值的范圍,或者某個生產設備出現問題時,需要通過聲光報警方式吸引工作人員注意,并將具體故障或異常顯示出來,并可以將相應的信息打印出來。

  控制功能:在部分設備自動控制出現問題,或者因其他原因需要手動操作時,需要提供手動控制設備的功能,從而實現對生產過程的人工干預。并且在經過授權之后,可以對PLC程序進行修改,對一些參數進行重新整定。

  數據庫功能:將設備運行的狀況與數據上傳到數據庫中,從而便于對自來水廠的生產狀況進行分析,并及時將設備出現的故障也上傳到相應的數據庫中。

  數據處理功能:將已經上傳到數據庫中的原始數據進行分析,從而對生產狀況進行進一步地把控。

  通信功能:生產過程中產生的數據要能方便提供給公司的總部以及其他部門,并可以上傳到企業內部網絡或者互聯網,從而實現企業的信息共享。

  3、 PLC控制在自來水廠控制中的優勢

  3.1、 更高的穩定性

  采用PLC進行控制,比手動操縱設備具有更高的精度,且PLC的抗干擾能力也很強,控制過程具有較高的穩定性與可靠性,這也是受到了PLC電路結構特點的影響。PLC內部采用的是集成電路,在生產工藝方面相當嚴格。因此,設備不容易受到電磁干擾的影響。而與傳動的集電器電路控制系統相比,PLC的控制要準確很多,大大減少了電路中電氣節點的數目,這樣的結構更具備穩定性,出現故障的概率也要小很多。PLC程序本身具備自檢功能,可以編寫程序來使PLC定期檢測程序和硬件電路,如果存在問題則直接進行報警,從而更好地為設備正常運行提供保障。

  3.2、 更全面的功能

  PLC具有多種型號,結合客戶不同需求,可采用不同型號PLC,這使PLC具有更強的適應性。現在的PLC已經具有一定的數據處理能力,因此可以實現溫度控制、流量控制等功能,完全可以滿足自來水廠進行自來水生產的需求。而且近些年來PLC推出了越來越多的功能模塊,可以更加便捷地實現各種功能,而且這些模塊都非常容易安裝和組態,也可以非常方便地實現數據通信,這些都使PLC在控制上更具優勢。

  3.3、 使用便捷,簡單易懂

  PLC之所以在工業控制領域如此受歡迎,這與其簡單易學是分不開的。PLC在設計時就是為了工業領域的自動控制,因此在編程上PLC采用圖形語言。在進行設計的過程中,PLC的梯形圖就是基于繼電接觸器進行設計的,因而盡管對計算機的編程并不熟悉,也可以輕松地學會PLC編程。PLC編程并不需要很強的邏輯控制,一些基本的指令只需要簡單的開關量控制即可實現。

  3.4、 減輕工作量

  采用PLC進行控制,減少了很多設備接線,尤其是省去了用于邏輯控制的繼電器,轉而用程序來實現這部分功能,這使接線簡單了很多,在對設備進行維護和故障排查時也容易了很多,對邏輯控制的問題,只要對程序進行檢查,即可完成設備的檢修。如果想更改設備的邏輯功能,也只需要更改程序即可完成。

  4、 PLC在自來水廠控制中的具體應用

  4.1、 PLC控制自來水廠監控系統

  在自來水廠的監控系統中,將順序控制與邏輯控制相結合,在這樣的控制手段下,PLC既可以實現對單個設備的控制,又可以同時控制多個設備,從而滿足自來水廠的自動化控制需求,完成流水線的生產任務。將每臺相關設備都與PLC相連接,這樣各設備的參數與工作狀態數據都可以直接上傳到上位機,從而將自來水廠不同部分的設備數據進行集中,實現對整條生產線的監控。

  PLC能夠實現的不僅僅是對靜態數據的監控,還可以對生產的動態過程進行監控,不同的PLC之間還可以通過數據交換,獲取生產線其他部分的數據,從而更好地進行調整。也就是工廠內的多臺PLC設備將數據集中收集后,可以通過數據交換,使得水廠的各部分控制不是各自為戰,而是聯系成了一個整體,這樣的控制顯然更有效率,可以更方便地實現部門間的調度,使資源配置更加優化。

  4.2、 PLC實現水質監測

  對于自來水公司而言,最重要的就是自來水的質量,水廠保證對自己生產的自來水質量問題,就要做好水質監測,在確保水質達到之后,再進行生產。現在的水質檢測設備相對都比較先進,可以準確地測出水中成分,而這些設備與PLC的聯通也比較容易,通過這些水質監測設備與PLC進行連接,可以實現水質的檢測,同時還可以通過各種傳感器,來對水的流速、水壓、水位、溫度進行檢測,從而保證生產線正常運行。

  4.3、 PLC控制自來水廠濾池系統

  自來水的過濾環節也對自來水的質量有很大影響。對濾池來說,有很多控制閥,包括出水、進水、排氣、排污等,這些閥組都可以采用電磁閥,通過PLC提供的電信號來控制其開閉,這樣不僅方便對電磁閥進行控制,還可以更好地監控閥組的運行狀態。在過濾的過程中,還需要通過PLC的控制來確保水位基本不變,以保證過濾出水的品質。

  5 、總結

  PLC在如今的工業自動化控制中起到不可替代的作用。自來水廠作為城市重要的生產單位,關系到居民生活質量和工業生產。因此,在自來水生產的環節投入PLC,對自來水生產有很大幫助。PLC是目前水廠一項重大革新,相信隨著PLC技術的進步,水廠的自動化水平也會越來越高,生產出質量更高的自來水。

  參考文獻

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