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摘要：近几年，水处理系统的设计和应用技术水平不断提高，其中，基于PLC的自动化水处理系统设计技术较为成熟，普及和推广应用范围较大。本文就是针对基于PLC的自动化水处理系统的设计，进行分析和探究，为其今后的相关研究他提供参考。
关键词：PLC；自动化控制；水处理系统；设计探究
基于PLC的自动化水处理系统，就是指采用PLC技术，将工业用水进行处理使其满足工业用水生产水质要求的水处理系统，实际应用中，这类水处理系统主要由可编程控制器、液位计、电磁阀、高低压力开关和现场的水泵机组等主体构成。因此，在研究和制定水处理系统设计时，涵盖的主要内容有水处理自动控制系统控制要求、电气系统控制流程、PLC编程软件的选用以及PLC编程。
其中，PLC，全称为ProgrammableLogicController，就是指可编程逻辑控制器，可以看作是一种应用于工业生产中的微型计算机。这样一来，基于PLC的自动化水处理系统可以通过PLC技术，参照相应的管网压力等数据，在处理用水时，使其在水泵之间实现自动控制的切换，从而调整流量，控制输出功率，稳定水管网恒定的压力值。
1.水处理自动控制系统控制要求
水处理系统的实际控制要求，通常是由系统控制和系统的报警保护两部分构成。在系统控制方面需要满足的具体要求有：①系统的控制必须能够在自动和手动之间相互切换，以满足不同条件下的操作需要，如应急抢修等紧急情况；②关于自动控制方式必须采用可编程的控制设置装置，并且可以根据实际情况随时调整控制方式和工艺参数；③在手动的操作方式下，要设置不同元件间的单独操作，保证系统控制的可靠性；④系统要具有方便监测数据和运行状态的显示功能，并且设置对故障的声光报警功能。
系统报警及保护的具体要求有：①在系统中的每一个水箱的水都要符合固定水位量的，某个水箱中的水超出高定水位线时，系统可以自动报警，并立即使水箱及相关的设备停止工作；同时，水箱中的实际水位低于中水位线时，也会自动发起报警，自动进入注水模式；②高压泵要同时设有高压和低压保护，在进水压力高于或低于开关设定值时，发出预警信号并自动停止泵水。
2.电气系统控制流程
在电气系统控制流程中通常情况下要符合以下的标准和要求：①如果电气控制系统中的其中一个接触器KM1A通电，与之对应的反洗水泵之上的运行指示灯则亮起，以起到预警的提示。反之，则对应的反洗水泵进行星型起动，同时时间继电器KT1进入延时通电状态。当KT1常开点闭合之时，常闭点必然断开，反洗水泵之上的三角形开始运行状态，KM1B和KM1C两者相互闭锁，反洗水泵过载，这时反洗水泵对应的指石灯会发出预警指示。
②在运行循环的水泵1时，与之连接的接触器KM2是通电状态，如果KM2常开点闭合，循环水泵1则会进入运行状态，同时亮起指示灯。一旦循环水泵1运行处于过载状态，那与之对应的热继电器FR2就通电启动，反之相应的FR2常开点关闭，循环水泵1也会中止运行，同时亮起过载指示灯发出预警。
③当循环水泵2启动运行后，与其连接的接触器KM3也会通电启动，并且KM3的断开点关闭，这样一来，循环水泵2就会亮起指示灯预警。在循环水泵2超负荷运行是，对应的热继电器FR3会及时启动裕兴，FR3的断开点也会关闭，闭合点则做出应对。如果循环水泵2停止运行，它就会亮起指示灯进行超负荷预警。如果接触器KM2以及KM3通电运行，它的常开点会关闭，同时继电器KA1通电启动，关闭对应的常开点，常闭点也保持断开状态，与之相对应的进水阀门也进入开启运行的状态。
3.系统中PLC程序设计的应用
在水处理系统中，PLC编程的应用具有着结构简单、可靠强、成本较低、同时不易受到外界影响等优点。因此，PLC编程在设计和实际应用中都较为普遍。
本文中以一种比较常用的水处理系统中的PLC编程为例，SIEMENS公司研发生产的V4.0STEP7MicroWINSP6编程软件。在这款PLC控制程序中，主要构成包括一个主程序和一定数量的子程序，这款程序的编制要先在计算机上完成，再将编译后的程序通过PC/PPI电缆把下载到PLC，进入运行模式后，使主机循环并连续执行用户程序来完成控制任务。
在操作程序时需要对水箱中的实际水位有一个准确清晰的了解，需要在原水箱、纯水箱以及中间水箱中分别放入低浮球，根据低浮球确认液面是否达到设定高度，并把数据信号实时传送到控制模块中。在遇到以下情况时，就可以通过PLC程序进行自动化处理。①如果原位水箱之中的水位线低于设定值，原水的电磁阀门就会自动打开，在原水箱中注入原水，直到水位达标自动停止。②如果原位水箱水位达标，中间水箱水位低于设定值的情况下，在自动开启原水箱的电磁阀门的同时，预处理阀们也会开启，当然预处理阀门相对于原水箱的电磁阀门要有1-3秒的延时，并且注入阻垢剂的阀门也会处于开启状态。③伴随着一级浓水电磁阀门的开启，一级高压泵也随着开启，在一级高压水泵注入的压力之下，水流进原水箱，通常一级高压泵会直到入水低压、出水高压时才会关闭。④在中间水箱实际水位符合标准、纯水箱实际水位低于设定值时，中间水箱的电磁阀门会开启，与之对应的PH调节阀门也会开启。同时，后二级高压泵会在中间水箱阀门开启后延时1-3秒开启，二级浓水电磁阀也会随之打开，直到二级高压泵的入水低压、中间水泵运行延时1-3秒的出水高压时，二级高压泵会自动关闭。⑤在纯水箱符合设定值、试验水池低于设定值时，纯水箱电磁阀门会开启，紫外线灯开启。
当以下情况时，各项电磁阀门会在PLC程序控制下自动关闭，停止运行。①当原水箱中的实际水位高出设定值时，原水的电磁阀们会在PLC的控制下关闭，②原水箱中的实际水位低于设定值、中间水箱的实际水位高于设定值的情况下，原水箱的电磁阀门关闭，停止向原水箱注水；在原水箱电磁阀门关闭后，延时1-3秒，阻垢剂泵、一级高压泵会关闭，一级浓水电磁阀门关闭。③原水箱实际水位低于设定值、纯水箱水位高于设定值时，中间水箱电磁阀门关闭。在中间水箱阀门关闭后，延时1-3秒PH泵、二级高压泵停止运行，二级浓水电磁阀关。④在纯水箱水位低于设定值、二级高压泵、试验水池水位高于设定值的情况下纯水水泵停止运行，紫外灯关闭。
结束语
总而言之，基于PLC的自动化水处理系统对于提高工业生产用水质量有着重要的积极意义，不断提升和优化PLC技术在水处理系统中的应用，设计出更加先进高效的水处理系统，做好水处理系统中关于水处理自动控制系统控制要求、电气系统控制流程、PLC编程软件的选用以及PLC编程等各项环节的工作，严格把关实际应用效果，是企业保证生产质量、促进绿色生产、增加经济效益的重要举措。
参考文献：
[1]姚雪梅.基于PLC的电气自动化控制水处理系统研究[J].机电信息，2013，06：124-125.
[2]肖荣辉.基于PLC的电气自动化控制水处理系统[J].信息系统工程，2013，04：68+72.
[3]刘振鹏.基于PLC的电气自动化控制水处理系统探讨[J/OL].中国高新技术企业，2016（35）.http：//www.cnki.net/kcms/detail/10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.082.html