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【摘 要】 近年来，城市供水问题日益严峻，自来水厂的建设也不断加快，各种控制设备也相继得到应用。其中，PLC自动控制系统就在自来水厂中得到广泛的应用，并取得了较大的经济效益和社会效应。本文介绍了PLC自动控制系统的设计与实现，对自来水厂的建设有着重要参考价值。
【关键词】 供水；PLC控制系统；设计
引言：
所谓的PLC控制技术，就是利用一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置进行有关的控制。而将PLC控制技术应用于自来水厂会对提高水厂水质监控的准确性和实时性以及提高水厂工人的生产效率和设备的耐用性有着积极意义，本文就PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用进行了探讨，以期能为PLC控制技术更好地应用在自来水厂自控系统中而提供参考。
一、设计前的准备工作，程序框图设计程序调试
1、程序设计前的准备工作程序设计前的准备工作大致可分为三个方面：
1.1了解系统概况，形成整体概念。这一步的工作主要是通过系统设计方案和软件规格说明书来了解控制系统的全部功能，控制规模，控制方式，输入和输出信号的种类和数量，是否有特殊功能接口，与其它设备的关系、通信内容与方式等。
1.2熟悉被控制对象，编出高质量的程序。这一步的工作是通过熟悉生产工艺说明书和软件规格说明书来进行的。
1.3充分利用硬件和软件工具。如果是得用计算机编程，可以大大提高编程的效率和质量。
2、程序框图设计这一步的主要工作是根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构，按程序设计标准绘制出程序结构框图；然后再根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。
3、编写程序根据设计出的框图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。
4、程序调试程序调试是整个应用程序设计过程中一项很重要的内容，它可以初步检查程序的实际效果。程序调试和程序编写是分不开的，程序的许多功能是在调试中修改和完善的。调试时应先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况，必要时可以借用某些仪器仪表。各功能单元测试完成后，再贯通全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。程序调试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果是在现场进行程序调试，就要将PLC系统与现场信号隔离，可以使用暂停输入输出服务指令，也可以切断输入输出模块的外部电源，以免引起不可预料的、可能造成事故的机械设备动作。
二、控制过程设计
1、PLC控制自动加矾自来水水质处理过程中，加矾是通过工控机分析接收到的相应传感器信号来控制阀门开关开合实现的。由于不同时段天然水源浊度不同、用户用水量不同，需要加入明矾的用量也不同，所以在水输入前端要先检测这两个指标，以此控制加入矾的基本量。
处理过后，还要对水质进行二次检验，即在沉淀池出水口再用浊度仪检测，与预设标准量比较后，由PLC产生相应的反馈值对阀门进行闭环调节，这样就可以保证处理过后的水浊度基本达标。
2、PLC控制自动加氯相比于浊度控制，加氯量控制了沉淀池前端检测环节，控制相对比较简单，直接在自来水出厂前检测，将其检测值传输给工控机，通过工控机分析，与标准量进行比较，用此差值来控制阀门开合状态。但是加氯量要有个预设值，这个预设值要根据安装现场调试确定，可选余氯测量采用人工取样、化验分析模式，根据检测数据，人工选取加氯量。
3、工控机单元工控机是整个系统的监控中心，该控制系统采用“工控机+PLC”模式，用于生产管理的计算机，根据PLC上传的各仪表所检测到的数据，结合相关标准，经过分析后，将结果下传给PLC，最后由PLC控制如加矾、加氯，根据管压信号控制水流量。监控计算机主要是通过显示、存储接收到的视频信号来保证水厂安全，以便于管理，并可自动生成各监测点数据历史曲线，方便用户查看。
三、PLC编程
1、PLC控制系统工作流程
控制基本过程PLC实时监测整个水处理过程中的9路工艺信号，一方面把信号传给工控机，通过组态软件实时显示出来。另一方面主要根据各点的实时输入信号，控制调节加药量大小，保持成品水质，达到自动控制水质的目的。
2、模拟量控制
2.1控制目的：保证自来水厂出水口浊度在2到5之间的前提下，尽量节省用矾量。对投矾仪的控制主要是通过PLC控制电动调节阀开口大小，电动调节阀控制电流为4～20mA。其中4mA对应电动调节阀关闭状态，20mA对应电动调节阀最大开启。
2.2基本控制思路：浊度控制分粗调和细调两步，先根据取水浊度初步决定调节输出范围，再根据成品水浊度进行精细调节确定加药量，保证成品水质。若取水口浊度大于50，电动调节阀开启到最大，PLC控制输出20mA电流；若取水口浊度大于30小于等于50，电动调节阀门开启75%，PLC控制输出16mA电流；若取水口浊度大于15小于等于30，电动调节阀门开启50%，PLC控制输出12mA电流；若取水口浊度大于5小于等于15，电动调节阀门开启25%，PLC控制输出8mA电流；若取水口浊度大于2小于等于5，电动调节阀门开启为10%，PLC控制输出5.6mA电流。在以上初步设定范围内，再判断沉淀池浊度，当沉淀池浊度大于5时，增大电动调节阀的开启度，PLC的控制输出电流增大；当沉淀池的浊度小于2时，减小电动调节阀的开启度，PLC的控制输出电流减小。
四、程序调试
当程序编写完以后，要对程序进行调试，分两种方法，即静态调试和动态调试。先进行静态调试即由人工“代替”“模拟”计算机对程序进行仔细检查，主要检查程序中的语法规则和逻辑结构的正确性。很大一部分错误可以通过静态检查来发现。然后进行动态调试，可以设置不同的初值。在调试过程中我们设置不同的电流值，让其在各个网络中运行，看程序运行是否灵活，能否让沉淀池浊度保持在2到5之间。在实验室对系统控制程序进行多次静态调试和动态调试之后，程序才得已逐步完善。
五、水厂自动化控制系统的发展趋势
随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。借助其计算和通信能力，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。总之，应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。
六、结束语
总而言之，在自来水生产中应用PLC自控系统，可以实现自动化生产、降低药耗和能耗，减轻工人劳动强度、减少了员工数量，同时还能提高管理水平和水质，给企业创造了很好的经济效益和社会效益，因此，该技术在自来水厂中具有很好的推广前景。
参考文献：
[1]潘彬.PLC控制在自来水生产中的应用[J].城镇供水.2012（06）：91.
[2]郭玮，刘鵾，康伟.关于对PLC控制系统的理解和防干扰问题的探究[J].信息系统工程.2012（09）：181.
[3]林洁.PLC控制在水厂自动化控制中的运用[J].科技風.2011（08）：124.
【关键词】 供水；PLC控制系统；设计
引言：
所谓的PLC控制技术，就是利用一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置进行有关的控制。而将PLC控制技术应用于自来水厂会对提高水厂水质监控的准确性和实时性以及提高水厂工人的生产效率和设备的耐用性有着积极意义，本文就PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用进行了探讨，以期能为PLC控制技术更好地应用在自来水厂自控系统中而提供参考。
一、设计前的准备工作，程序框图设计程序调试
1、程序设计前的准备工作程序设计前的准备工作大致可分为三个方面：
1.1了解系统概况，形成整体概念。这一步的工作主要是通过系统设计方案和软件规格说明书来了解控制系统的全部功能，控制规模，控制方式，输入和输出信号的种类和数量，是否有特殊功能接口，与其它设备的关系、通信内容与方式等。
1.2熟悉被控制对象，编出高质量的程序。这一步的工作是通过熟悉生产工艺说明书和软件规格说明书来进行的。
1.3充分利用硬件和软件工具。如果是得用计算机编程，可以大大提高编程的效率和质量。
2、程序框图设计这一步的主要工作是根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构，按程序设计标准绘制出程序结构框图；然后再根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。
3、编写程序根据设计出的框图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。
4、程序调试程序调试是整个应用程序设计过程中一项很重要的内容，它可以初步检查程序的实际效果。程序调试和程序编写是分不开的，程序的许多功能是在调试中修改和完善的。调试时应先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况，必要时可以借用某些仪器仪表。各功能单元测试完成后，再贯通全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。程序调试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果是在现场进行程序调试，就要将PLC系统与现场信号隔离，可以使用暂停输入输出服务指令，也可以切断输入输出模块的外部电源，以免引起不可预料的、可能造成事故的机械设备动作。
二、控制过程设计
1、PLC控制自动加矾自来水水质处理过程中，加矾是通过工控机分析接收到的相应传感器信号来控制阀门开关开合实现的。由于不同时段天然水源浊度不同、用户用水量不同，需要加入明矾的用量也不同，所以在水输入前端要先检测这两个指标，以此控制加入矾的基本量。
处理过后，还要对水质进行二次检验，即在沉淀池出水口再用浊度仪检测，与预设标准量比较后，由PLC产生相应的反馈值对阀门进行闭环调节，这样就可以保证处理过后的水浊度基本达标。
2、PLC控制自动加氯相比于浊度控制，加氯量控制了沉淀池前端检测环节，控制相对比较简单，直接在自来水出厂前检测，将其检测值传输给工控机，通过工控机分析，与标准量进行比较，用此差值来控制阀门开合状态。但是加氯量要有个预设值，这个预设值要根据安装现场调试确定，可选余氯测量采用人工取样、化验分析模式，根据检测数据，人工选取加氯量。
3、工控机单元工控机是整个系统的监控中心，该控制系统采用“工控机+PLC”模式，用于生产管理的计算机，根据PLC上传的各仪表所检测到的数据，结合相关标准，经过分析后，将结果下传给PLC，最后由PLC控制如加矾、加氯，根据管压信号控制水流量。监控计算机主要是通过显示、存储接收到的视频信号来保证水厂安全，以便于管理，并可自动生成各监测点数据历史曲线，方便用户查看。
三、PLC编程
1、PLC控制系统工作流程
控制基本过程PLC实时监测整个水处理过程中的9路工艺信号，一方面把信号传给工控机，通过组态软件实时显示出来。另一方面主要根据各点的实时输入信号，控制调节加药量大小，保持成品水质，达到自动控制水质的目的。
2、模拟量控制
2.1控制目的：保证自来水厂出水口浊度在2到5之间的前提下，尽量节省用矾量。对投矾仪的控制主要是通过PLC控制电动调节阀开口大小，电动调节阀控制电流为4～20mA。其中4mA对应电动调节阀关闭状态，20mA对应电动调节阀最大开启。
2.2基本控制思路：浊度控制分粗调和细调两步，先根据取水浊度初步决定调节输出范围，再根据成品水浊度进行精细调节确定加药量，保证成品水质。若取水口浊度大于50，电动调节阀开启到最大，PLC控制输出20mA电流；若取水口浊度大于30小于等于50，电动调节阀门开启75%，PLC控制输出16mA电流；若取水口浊度大于15小于等于30，电动调节阀门开启50%，PLC控制输出12mA电流；若取水口浊度大于5小于等于15，电动调节阀门开启25%，PLC控制输出8mA电流；若取水口浊度大于2小于等于5，电动调节阀门开启为10%，PLC控制输出5.6mA电流。在以上初步设定范围内，再判断沉淀池浊度，当沉淀池浊度大于5时，增大电动调节阀的开启度，PLC的控制输出电流增大；当沉淀池的浊度小于2时，减小电动调节阀的开启度，PLC的控制输出电流减小。
四、程序调试
当程序编写完以后，要对程序进行调试，分两种方法，即静态调试和动态调试。先进行静态调试即由人工“代替”“模拟”计算机对程序进行仔细检查，主要检查程序中的语法规则和逻辑结构的正确性。很大一部分错误可以通过静态检查来发现。然后进行动态调试，可以设置不同的初值。在调试过程中我们设置不同的电流值，让其在各个网络中运行，看程序运行是否灵活，能否让沉淀池浊度保持在2到5之间。在实验室对系统控制程序进行多次静态调试和动态调试之后，程序才得已逐步完善。
五、水厂自动化控制系统的发展趋势
随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。借助其计算和通信能力，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。总之，应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。
六、结束语
总而言之，在自来水生产中应用PLC自控系统，可以实现自动化生产、降低药耗和能耗，减轻工人劳动强度、减少了员工数量，同时还能提高管理水平和水质，给企业创造了很好的经济效益和社会效益，因此，该技术在自来水厂中具有很好的推广前景。
参考文献：
[1]潘彬.PLC控制在自来水生产中的应用[J].城镇供水.2012（06）：91.
[2]郭玮，刘鵾，康伟.关于对PLC控制系统的理解和防干扰问题的探究[J].信息系统工程.2012（09）：181.
[3]林洁.PLC控制在水厂自动化控制中的运用[J].科技風.2011（08）：124.