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摘要：水厂在城市发展运行中占据着非常重要的地位，随着城市人口的增多，水厂的运营压力也愈来愈大。PLC控制应用于水厂自动化控制系统中，能够更好的提升水厂的自动化水平，降低水厂运营成本，对于水厂的健康发展具有非常重要的意义。本文阐明了水厂的水处理流程，分析了水厂自动化控制系统构架，并对PLC在水厂自动化控制中的应用进行了探讨。
关键词：PLC；控制；水厂；自动化；应用
作为一项实际应用效果良好的控制技术，PLC 控制技术在近期得到了广泛的应用。研究其在水厂自动化控制中的应用，能够更好地提升PLC 控制技术的实践应用水平，从而有效优化水厂自动化控制的最终整体效果。
一、水厂水处理流程
城市水厂的水源通常都是从周边环境中的水域中取得的，也有的水源来自于地下水。这些水一般都是经由水泵抽入到水厂中，进入到水厂中的水含有不同含量的悬浮物、溶解物等不可食用的杂志，因此不可以直接向用户进行供给，而是要经过投药、混合反应、沉淀、澄清、过滤、消毒等一系列的程序进行处理，将有害物质进行去除达标之后才能够输送给用户进行使用。
对于水质的净化来讲，不同地区的发展需要因地制宜，净化水的自动化系统也是需要如此，只有以当地的发展和特点为基础，采取最适合本地区的净水和控制系统，才能真正保证净水条件，才能对水的净化做到保障。最近几年，各自来水厂的净水工艺已经越来越现代化，自动化净水已经成为了一种趋势。经过调查和研究，我们发现，我国很多水厂现在采用的净水系统都使用了许多先进的设备和技术，相比于传统意义上的水净化系统，现在使用的自动化控制净水系统和技术更加成熟稳定，这种先进的设备和技术已经在我国许多地方得到支持和推广，使用先进的技术和设备，能在一定程度上减少人力物力的投入和其他方面成本的浪费。
目前，我国水厂最常见的水处理药剂为聚合氯化铝、三氯化铝以及硫酸铝等，这些药剂投入到净水池之后，会发生化学反应，分离出铝离子，这些铝离子与水中的氢氧根结合之后形成的氢氧化铝具有很强的吸附作用，水中的一些不容易发生沉淀的悬浮物和胶质状物会被聚结形成较大的絮状颗粒物，发生沉降，从水中进行分离。之后将经过沉淀澄清的水通过过滤层，利用不同物质的溶解性差异，将一些悬浮物和不同于水的固体物质进行分离。最后，水厂要对水进行消毒，目前多数水厂都使用氯化法进行消毒。氯气溶于水会发生化学反应生成次氯酸以及牙酸，其中次氯酸起着主要的消毒作用。经过上述工序处理之后，水厂才可以将水输送给用户进行使用。
二、水厂自动化系统架构概述
整个水厂的自动化控制系统采用三层结构。三层结构包括：设备层、控制层、监控层。其中设备层由现场设备、在线检测仪表、阀门和部分自带的控制器工艺机组组成；控制层由设置在净水处理控制室、污泥处理控制室以及泵站的可编程逻辑控制器（PLC）系统及滤池PLC 子站构成；监控层由设在水厂中心控制室内的工程师站、操作员站及数据服务器组成。
2.1 水厂监控中心（监控层）
由操作员站、工程师站、数据服务器、工业以太网交换机等组成。数据服务器是客户端与工业以太网上的PLC进行数据相互交换的地方；操作员站是作为客户端，通过服务端口对全厂进行监控，所有计算机操作界面和视频监控画面都可以在屏幕上显示。
2.2 PLC 主站（控制层）
选用的可编程控制器，整个系统由分散在净水处理控制室、污泥处理控制室以及泵站的可编程逻辑控制器（PLC）系统组成，实现了集散式系统模式。
2.3水厂自动化控制采用集散式控制系统
该系统有三级控制模式，即PC-CP- 就地（监控- 控制- 设备），按照工艺流程设置分为CP200、CP300、CP400、CP500、CP700 五個主站。各主站与上位机之间的数据通过以太网进行交换。
三、水厂自动化控制系统设计内容
3.1 取水泵房自动化控制方式
设计优化供水系统，先要设计优化取水泵房的控制系统，一般方式中，取水泵变频器的频率是用清水池的水位直接控制的。比较传统的取水泵房中，一般的原水要经过一系列的过滤和沉淀，所以，用清水池的水位来控制取水泵频率的这种净化方式比较落后，而且这种方法的净化效果并不是很好。所以，要想提高供水系统的效率，取得理想的控制效果，并且让控制系统对沉淀池中过滤、沉淀的反冲洗用水的抗干扰能力提高，可以考虑导入串级控制系统来控制清水池的水位。这种控制系统中主控量是清水池的水位，副控量是清水池的进水流，在选择主、副控制器的控制模型时，要严格控制主控器，要选择PD或PI的控制器；副控器只是要提高速度，所以可以相对降低一点，一般副控器选择P类型的控制器基本就能满足要求。
3.2水质检测自动化
为了保障供水以及排水水质，在水厂生产中，可通过自动化控制系统对水质的情况进行检测，由此可见水质的检测在水厂自动化控制中至关重要。自动化控制系统获得水厂生产的水质数据的方法是通过各种自动化水质检测仪表。随着经济、科技的发展，为了推动水厂自动化系统的发展，在自动控制系统中，越来越多的自来水厂采用高科技水质检测设备，比如浊度仪、氨氮分析仪、CODcr分析仪等；现阶段水质的检测技术主要有：化学分析技术、流量检测技术、温度检测技术等等；所检测的主要内容是：PH 值检测、高低浊度检测、余氯检测、流动电流检测、氨氮及耗氧量检测等。
3.3水处理的自动化控制
水处理全过程自动控制的实现，需要在水厂不同工艺环节中应用自动控制的相应部件，来综合性的优化相应的控制系统。随着智能化设备的普及，数字化计量泵的使用，使得PLC 可以直接输出目标流量，由计量泵自动调整流量，同时将流量信号反馈到PLC，简化了加药流量控制，提高了控制效率。随着经济的发展，居民对水质的要求以及可靠性呼声高涨，更多的新设备以及新工艺被应用于水厂生产的不同阶段，这样不仅提升了水厂的处理效率，还很大程度的提高了供水质量和效率。
3.4变频节能分析
随着四季的变换、每日昼夜人们生活工作的变化，城市的用水量会存在时常变化的情形，此现象必然会造成用水的高峰期和低谷期，这决定了水厂从获取原水到送水的过程中会存在着水量时常变化的情况，所以水厂必须保持供水量的时常变化，以符合人们用水需求。
四、结束语
通过对PLC 控制应用于水厂自动化控制的相关研究，我们可以发现，该项控制技术方法良好效果的获得，有赖于对其多项影响环节与因素的充分掌控，有关人员应该从水厂自动化控制的客观实际要求出发，研究制定最为优化可行的PLC控制技术应用方案。
参考文献：
[1]温晓峰，WenXiaofeng. 刍议PLC在自来水厂自动化系统中的运用[J]. 电脑与电信，2016（z1）：101-103.
[2]陈海燕. 浅谈电气自动化控制系统在水厂中的应用[J]. 中国高新区，2017（3）.
[3]王经纬. 浅谈电气自动化控制系统在水厂中的应用[J]. 绿色环保建材，2017（4）.
关键词：PLC；控制；水厂；自动化；应用
作为一项实际应用效果良好的控制技术，PLC 控制技术在近期得到了广泛的应用。研究其在水厂自动化控制中的应用，能够更好地提升PLC 控制技术的实践应用水平，从而有效优化水厂自动化控制的最终整体效果。
一、水厂水处理流程
城市水厂的水源通常都是从周边环境中的水域中取得的，也有的水源来自于地下水。这些水一般都是经由水泵抽入到水厂中，进入到水厂中的水含有不同含量的悬浮物、溶解物等不可食用的杂志，因此不可以直接向用户进行供给，而是要经过投药、混合反应、沉淀、澄清、过滤、消毒等一系列的程序进行处理，将有害物质进行去除达标之后才能够输送给用户进行使用。
对于水质的净化来讲，不同地区的发展需要因地制宜，净化水的自动化系统也是需要如此，只有以当地的发展和特点为基础，采取最适合本地区的净水和控制系统，才能真正保证净水条件，才能对水的净化做到保障。最近几年，各自来水厂的净水工艺已经越来越现代化，自动化净水已经成为了一种趋势。经过调查和研究，我们发现，我国很多水厂现在采用的净水系统都使用了许多先进的设备和技术，相比于传统意义上的水净化系统，现在使用的自动化控制净水系统和技术更加成熟稳定，这种先进的设备和技术已经在我国许多地方得到支持和推广，使用先进的技术和设备，能在一定程度上减少人力物力的投入和其他方面成本的浪费。
目前，我国水厂最常见的水处理药剂为聚合氯化铝、三氯化铝以及硫酸铝等，这些药剂投入到净水池之后，会发生化学反应，分离出铝离子，这些铝离子与水中的氢氧根结合之后形成的氢氧化铝具有很强的吸附作用，水中的一些不容易发生沉淀的悬浮物和胶质状物会被聚结形成较大的絮状颗粒物，发生沉降，从水中进行分离。之后将经过沉淀澄清的水通过过滤层，利用不同物质的溶解性差异，将一些悬浮物和不同于水的固体物质进行分离。最后，水厂要对水进行消毒，目前多数水厂都使用氯化法进行消毒。氯气溶于水会发生化学反应生成次氯酸以及牙酸，其中次氯酸起着主要的消毒作用。经过上述工序处理之后，水厂才可以将水输送给用户进行使用。
二、水厂自动化系统架构概述
整个水厂的自动化控制系统采用三层结构。三层结构包括：设备层、控制层、监控层。其中设备层由现场设备、在线检测仪表、阀门和部分自带的控制器工艺机组组成；控制层由设置在净水处理控制室、污泥处理控制室以及泵站的可编程逻辑控制器（PLC）系统及滤池PLC 子站构成；监控层由设在水厂中心控制室内的工程师站、操作员站及数据服务器组成。
2.1 水厂监控中心（监控层）
由操作员站、工程师站、数据服务器、工业以太网交换机等组成。数据服务器是客户端与工业以太网上的PLC进行数据相互交换的地方；操作员站是作为客户端，通过服务端口对全厂进行监控，所有计算机操作界面和视频监控画面都可以在屏幕上显示。
2.2 PLC 主站（控制层）
选用的可编程控制器，整个系统由分散在净水处理控制室、污泥处理控制室以及泵站的可编程逻辑控制器（PLC）系统组成，实现了集散式系统模式。
2.3水厂自动化控制采用集散式控制系统
该系统有三级控制模式，即PC-CP- 就地（监控- 控制- 设备），按照工艺流程设置分为CP200、CP300、CP400、CP500、CP700 五個主站。各主站与上位机之间的数据通过以太网进行交换。
三、水厂自动化控制系统设计内容
3.1 取水泵房自动化控制方式
设计优化供水系统，先要设计优化取水泵房的控制系统，一般方式中，取水泵变频器的频率是用清水池的水位直接控制的。比较传统的取水泵房中，一般的原水要经过一系列的过滤和沉淀，所以，用清水池的水位来控制取水泵频率的这种净化方式比较落后，而且这种方法的净化效果并不是很好。所以，要想提高供水系统的效率，取得理想的控制效果，并且让控制系统对沉淀池中过滤、沉淀的反冲洗用水的抗干扰能力提高，可以考虑导入串级控制系统来控制清水池的水位。这种控制系统中主控量是清水池的水位，副控量是清水池的进水流，在选择主、副控制器的控制模型时，要严格控制主控器，要选择PD或PI的控制器；副控器只是要提高速度，所以可以相对降低一点，一般副控器选择P类型的控制器基本就能满足要求。
3.2水质检测自动化
为了保障供水以及排水水质，在水厂生产中，可通过自动化控制系统对水质的情况进行检测，由此可见水质的检测在水厂自动化控制中至关重要。自动化控制系统获得水厂生产的水质数据的方法是通过各种自动化水质检测仪表。随着经济、科技的发展，为了推动水厂自动化系统的发展，在自动控制系统中，越来越多的自来水厂采用高科技水质检测设备，比如浊度仪、氨氮分析仪、CODcr分析仪等；现阶段水质的检测技术主要有：化学分析技术、流量检测技术、温度检测技术等等；所检测的主要内容是：PH 值检测、高低浊度检测、余氯检测、流动电流检测、氨氮及耗氧量检测等。
3.3水处理的自动化控制
水处理全过程自动控制的实现，需要在水厂不同工艺环节中应用自动控制的相应部件，来综合性的优化相应的控制系统。随着智能化设备的普及，数字化计量泵的使用，使得PLC 可以直接输出目标流量，由计量泵自动调整流量，同时将流量信号反馈到PLC，简化了加药流量控制，提高了控制效率。随着经济的发展，居民对水质的要求以及可靠性呼声高涨，更多的新设备以及新工艺被应用于水厂生产的不同阶段，这样不仅提升了水厂的处理效率，还很大程度的提高了供水质量和效率。
3.4变频节能分析
随着四季的变换、每日昼夜人们生活工作的变化，城市的用水量会存在时常变化的情形，此现象必然会造成用水的高峰期和低谷期，这决定了水厂从获取原水到送水的过程中会存在着水量时常变化的情况，所以水厂必须保持供水量的时常变化，以符合人们用水需求。
四、结束语
通过对PLC 控制应用于水厂自动化控制的相关研究，我们可以发现，该项控制技术方法良好效果的获得，有赖于对其多项影响环节与因素的充分掌控，有关人员应该从水厂自动化控制的客观实际要求出发，研究制定最为优化可行的PLC控制技术应用方案。
参考文献：
[1]温晓峰，WenXiaofeng. 刍议PLC在自来水厂自动化系统中的运用[J]. 电脑与电信，2016（z1）：101-103.
[2]陈海燕. 浅谈电气自动化控制系统在水厂中的应用[J]. 中国高新区，2017（3）.
[3]王经纬. 浅谈电气自动化控制系统在水厂中的应用[J]. 绿色环保建材，2017（4）.