PLC在全自动加药装置中的应用
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PLC在全自动加药装置中的应用
2017/4/6 10:40:22
自动加药装置，主要有溶液箱、搅拌机、计量泵、Y型过滤器、安全阀、背压阀、止回阀、脉冲阻尼器、水位表、压力表、控制柜、安装平台等组成一体化安装在一个底座上。用户只需将组合式加药装置安放在加药间，将加药管接好接通电源即可启动投入运行，在运行过程中自动检测流体的酸碱度智能判断并加投相应的药液，这种工厂化的整套装置，可大大减少设计和现场施工的工作量，基本实现无人看管，对整机的质量、安全和现场投运提供了可靠的保证。

1 自动加药系统的原理
加药系统采用的是游动电位法混凝投药控制系统。根据絮凝理论，向原水中投加带有相反电荷的絮凝剂， 去中和原水中悬浮粒子带有的负电荷，使胶体杂质脱稳。当原水中的负电荷与絮凝剂的正电荷完全中和时，原水呈电中性状态，这时胶体杂质最佳脱稳。最佳脱稳是絮凝剂投加的最佳理论投注点， 是保证后续最佳沉淀的必要条件。游动电位在线传感技术连续测量投加絮凝剂水体中的剩余(净乘)电荷，从而定量反应水体中胶体杂质的脱稳程度。测量信号为正：水体中正电荷过剩，絮凝剂过量投加。测量信号为负：水体中负电荷过剩，絮凝剂欠量投加。测量信号为零：水体呈电中性状态，絮凝剂最佳投放，胶体杂质最佳脱稳。

活塞棒与测量室之间的空隙充满采样水(絮凝剂与原水混合)。活塞棒与测量室的相对运动带动水中电荷移动，形成电流，电流流过测量室的两个电极产生电位差(游动电位)，经过信号处理单元后产生4mA～20mA或0～5V工业标准信号。

以某小型水厂为例介绍加药系统的组成，加药控制系统主要由PLC、游动电位传感器、变频器、隔膜计量投加泵、搅拌器、采样泵、流量计和若干电动阀门组成，在管道搅拌器后通过采样泵将水样连续送入游动电位传感器中检测，作为反馈环节。在加药间内设置一台PLC控制柜，接收游动电位系统输出的4 m A～20mA信号和原水流量信号，经PID运算后控制计量泵的冲程与频率，从而调节加药量，使出水浊度保持在合格的范围内。

本系统从在线仪表(游动电位、流量仪)中提取4mA～20mA信号，根据运行工艺参数和确定的数学模型，进行PID复合运算，中间结果送变频器控制计量泵实现加药自动闭环调节。
2 控制系统组成

控制系统主要由上位机工业计算机、下位机P L C和检测仪表、变频器和计量泵组成。
2.1 上位机监控部分
整个系统的上位机监控部分可由一台工业计算机来完成。监控工作人员可通过CRT实时监控系统的运行状况，设定或修改系统的运行参数，同时可通过CRT远程操作控制系统的运行， 上位工控机进行数据处理和管理，并可与MIS系统等实现联网。在上位机上， 可对控制器进行组态， 组态范围包括：控制器的网络地址、控制器的时间、选择控制算法、设定算法参数、设定控制量的设定点等。

2.2 下位机控制部分
自动加药控制系统的核心是一套控制器，可编程控制器(PLC)是近年来发展起来并得到广泛应用的新一代工业自动化控制装置， 它已成为解决自动控制问题的最有效工具之一。控制器安装在现场，完成生产过程的控制和操作，同时向上位机传输信号及执行上位机的命令，下位机主要负责各种设备运行状态的数据采集、数据滤波、量程转化、上位机发出的或是下位机内部的控制指令的实现、紧急情况处理，实现与上位机之间的数据通讯， 完成加药系统的自动控制，实现各种故障的报警。由于加药系统具有纯滞后性质， 会导致控制作用不及时，引起系统产生超调或震荡，而利用计算机可以方便地实现滞后补偿，采用经改进的数字PID控制算法， 输出控制信号(4mA～20mA)到现场变频器，调解计量泵交流电机的转速。

水厂加药自动控制系统采用由工业计算机、PLC和检测仪表构成的二级监控系统，实现了对游动电位信号、浊度仪、流量计等仪表的动态测量显示，完成了对加药系统的实时控制。该系统操作简单、运行可靠、可维护性好，具有一定的灵活性，是工业计算机与PLC相结合完成过程控制的一项有益尝试，其设计思路为城市水处理的加药自动控制系统提供了广泛的参考价值。