概述：
隨著工業(yè)污染，環(huán)境破壞的日益嚴重，水處理是長期以來倍受關注的領域之一，它是改善居民生活環(huán)境、提高人民健康水平的重要手段。同時隨著科學技術的發(fā)展，人們對設備自動化程度的要求越來越高，制水系統(tǒng)的自動控制逐漸被接受、推廣和普及，并得到了迅速的發(fā)展。水處理設施采用自動控制，不但可以減輕水處理操作人員的勞動強度，減少操作人員人數(shù)，實現(xiàn)減員增效。更主要的是可以確保水處理后的水質(zhì)，還可以確保設備的安全運行，延長設備的使用壽命，從而降低生產(chǎn)成本，可以說是一舉多得的好事，是我國水處理行業(yè)的發(fā)展方向。
項目背景：
給××企業(yè)實施一套生活用水以及飲用水的凈化處理系統(tǒng)。
水處理原理部分：
本系統(tǒng)所采用的水處理方法：
曝氣：
作用：去除溶解氣體。
化學氧化
作用：氧化無機陽離子，破壞有機物。
粒子層過濾
作用；去除膠團及微粒懸浮物
4）儲存
作用；調(diào)節(jié)水量，水自凈
5）輻照
作用：殺滅病菌、病毒、催化氧化。
6）活性炭吸附
作用：去除溶解的有機物。
7）離子交換
作用：去除溶解鹽分。
8）微濾
作用：去除微細顆粒物
9）反滲透
作用：去除溶解鹽成分。
工藝流程圖
本系統(tǒng)采用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件作為上位機軟件和PLC來進行控制和顯示。
1）紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件
紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件強大的組態(tài)界面可以直接形象模擬、顯示，監(jiān)視現(xiàn)場的的工作情況，工作程序，實時的數(shù)據(jù)以及對意外情況的處理。
2）PLC可編程控控制器
PLC（ProgrammableLogicController）是計算機家族中的一員。是為工業(yè)控制應用而設計制造的，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，PLC的主要特點：（一）高可靠性；（二）豐富的I /O 接口模塊；（三）采用模化結(jié)構；（四）安裝簡單，維修方便。應用于在航天工業(yè)，農(nóng)業(yè)、水利工程等領域。
系統(tǒng)架構圖：
凈化水處理的自動控制包括一下幾方面的內(nèi)容：
1）設備自動啟停
當位于制水工序后的產(chǎn)水箱液位低時，自動啟動制水工序設備運行。當水箱液位高或前工序無水時，可設置為自動停機，或切換系列，或制水工序無法啟動。此外，遇報警或其他故障時，也會自動停機并切換設備系列。
2）設備的自動清洗
當制水設備上的定時儀、差壓儀、累積流量儀達到設定值，設備自動停止運行并實現(xiàn)清洗反沖工序。
3）自動顯示功能
實時顯示設備的運行狀況，并且在組態(tài)界面上進行控制。
4）自動保護功能
無水、發(fā)生故障會自動保護。
5）自動恒壓供水
主要是在終端出口，有的系統(tǒng)要求恒壓供水。
具體實現(xiàn)方法：
自動控制主要通過可編程控制器PLC來實施的，但是即便是能自動控制的制水系統(tǒng)，也可以手動控制，根據(jù)實際需要可以選擇。
1）水罐控制
控制具有一些共同的特點，一般設置高、中高、中低、低四個液位開關。
當水箱液位到高液位時，要停止制水。
當水箱液位到中高液位時，一切正常使用。
當水箱液位到中低液位時，應發(fā)起信號，使前級制水。
當水箱液位到低液位時，關閉后級水泵，后級設備停運，以防止水箱被抽空，水泵燒壞，同時發(fā)出報警信號。
2）閥的控制
本裝置使用的是電磁閥，通過自動控制電磁閥的開通或斷流來變換制水、清洗反沖的工序。
電磁閥的特性
①具有使用方便、啟閉迅速、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，實行遠程及自動控制。
②是一種先導式即二次開閥常閉電磁閥，當未通電時，導閥口與導閥活動鐵芯在自重和彈簧的作用力下而處于關閉狀態(tài)。
③通電時，產(chǎn)生磁力，活動鐵芯受電磁力的吸引克服了自重與導閥彈簧的壓力而上升，膜片上方作用力減小并低于膜片下方所受的力，膜片在差動力的作用下克服了自重閥芯彈簧而開啟，使主閥形成通路，電磁閥處于開狀態(tài)。
④當電源斷開，磁力消除，導閥口關閉，閥芯膜片受向下的壓力差而關閉主閥口，主閥形成斷路，電磁閥處于關閉狀態(tài)。
3）錳砂過濾器的控制
當需要錳砂過濾器啟動運行，PLC發(fā)出信號。錳砂過濾器在工作工序切換時，應是定時反洗、反沖。
4）石英砂過濾器的控制
對石英砂過濾器的控制和錳過濾器的控制相同。就不重復了。
對變頻恒壓供水的控制
泵的制控
我們這里是采用的變頻泵，談一下對變頻泵的控制。
一般泵的功率是一定的，流量和壓力成反比，流量越大壓力越小。但會遇到一些情況，用戶的用水量變化大，這時候壓力就會變化。用水量大壓力小；用水量小壓力大。但用戶又要求恒壓供水，這時候就在泵出口管道內(nèi)設壓力傳感器，把信號傳給PLC，PLC控制變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)出水流量，從而保持泵的出水壓力穩(wěn)定，實現(xiàn)恒壓供水。另外還會有一種好處，那就是省電節(jié)能。
具體的是通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，把出口壓力信號變成4-20mA的標準信號，送入PLC的端口進行PID調(diào)節(jié)，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上，當用水量超過一臺水泵的供水量時，通過PLC控制切換器進行加減泵。根椐用水量的大小由PLC控制工作泵的數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設有多種功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時而正常供水。
對飲水用凈化水的控制：
采用PLC控制，采用智能型微機作數(shù)據(jù)處理。
3) 控制方式采用手動、自動兩種控制方式。
①手動
各控制閥門的開關、水泵的啟停都可由控制盤上的按扭控制。
②自動
整條制水線、工藝過程的運行、啟停，都由PLC自動控制，不受人為干預。
主要控制輸出功能
系統(tǒng)可根據(jù)各種信號和流程，來控制中間水罐、提升泵、活性炭、軟化器、反滲透、純水灌等單元的自動工作和自動程序。
上位機監(jiān)控組態(tài)軟件實現(xiàn)的功能：
本系統(tǒng)采用紫金橋軟件公司的紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件，通過RS-232串行通訊口使PC機與PLC進行通訊。
通過紫金橋組態(tài)軟件可以對工藝過程進行實時監(jiān)控。紫金橋組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫提供了各種類型的點，在整個水處理的工作過程中，方便各個類型點的控制。上位機對電磁閥的控制就必須通過數(shù)字數(shù)值輸出塊來進行，每個閥門的控制對應了相應的數(shù)字輸出節(jié)點。因此，上位機不僅能接受來自PLC的控制信號并以動畫的形式進行顯示，而且還能夠通過通訊端口向PLC發(fā)出控制命令，對現(xiàn)場進行控制。通過模擬塊，上位機通過通訊端口可以從PLC上讀取來自控制現(xiàn)場的儀表所采集到的壓力和流量的實時數(shù)據(jù)，在上位機上實時地顯示出來，并對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能及時報警，同時還可以保存歷史，繪制歷史曲線，自動生成報表等等。
數(shù)據(jù)的歷史曲線如圖所示：
結(jié)束語：
采用本文所設計的控制方案對其進行自動控制，各項指標均能達到工藝要求，取得較好的控制效果。
