水厂加氯加矾的控制算法分析及plc控制系统

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1、水厂加氯加矾的控制算法分析及PLC控制系统深圳摩信科技有限公司黄伟松摘要：本文针对一些中小型水厂自动化改造中碰到资金不足的问题，提出一种基于PLC控制的加氯加矾自动控制方案。关键词：水厂，加氯，加矾，PLC，自动控制Abstract:Thearticleintroducedacontrolpolicyondosingandchlorinationinautomationreformofsomerunning-watermakingplanttosaveconstructivemoney.Keywo

2、rd:Running-watermakingplant，Dosing，Chlorination，Automaticcontrol在许多大型的水厂控制系统中，加氯加矾大都各自采用独立的投加系统，由各自的内部控制器根据和关的输入信号，通过和应的PID算式运算，输出控制相应的调节机构，PLC或上位机仅起监测作用。这对系统的稳定性、安全性和可靠性的确起了一定的作用。但它们都通过RS485串口与上位机的通讯，要实现上位机对其监控，则必须开发通讯接门程序，还得知道其通讯协议及地址。更重耍得是对于小型的水厂（如

3、10万M3/天），加矾系统如果采用单因子系统，如SC-4000型（北京单因子）则需80万人民币左右；前加氯后加氯采用W&T设备，则需55万元左右。这么昂贵的造价使许多小型老水厂的改造只能望而却步。针对上述的情况，本文介绍一种基于PLC的加氯加矾自动化控制系统，以大大减少工程的造价。一、加矾系统的PLC自动化控制通常加矾单因子系统本身设置了流量浊度开环控制，流量浊度流动电流控制系统两种控制模式。加矾计量泵的频率由流量进行比例控制；冲程则由浊度（对于流量浊度开环控制模式）或由浊度和流动电流前反馈闭环控

4、制（对于流量浊度流动电流控制模式）。下图为后者的控制方框图：加矾系统控制回路方框其实，用PLC来实现上述的控制也是挺简单的，加矾系统具体的PLC控制过程如下：1、PLC根据取水分站的开机信号及流量信号，根据优先级别或其它的判断条件开启一组计量泵。2、根据原水流量（模拟量输入）的大小，经比例换算后，输出4〜20mA的模拟信号去控制变频器，由变频器输出控制计量泵的频率电机。y（k）=kpx（k）其中kp为比例系数，由实际工况整定。具体的整定方法可参考如下：先设kp为100%,及满流量时输出满频率，然后

5、结合冲程控制上下调整；但笔者认为kp最好不大于200%,不小于50%,否则，系统可能出现较大的振荡或响应缓慢。3、冲程控制是加矾系统中较为复杂的部份，由其控制方框可知，原水的浊度作为控制冋路中的前馈控制。我们知道，加矾系统的控制存在较人的纯滞后，如果单纯采用流动电流来控制对象，当原水的浊度发生变化时，则系统不能立即作出响应改变加药量，这样就很容易引起系统的振荡，使系统难以稳定。故在本控制方案中，引入前馈比例控制，把浊度对系统的干扰在控制内环中加以克服。①在浊度的比例前馈控制中，比例系数一般取100

6、%〜200%,可在现际过程中给与整定。△yr（k）=kpaXf（k）△Xf（k）为浊度的偏差值，AyrCk）为其输出的增量，它通过加法器迭加输出。浊度的设定可按不同地方的水质情况及每年不同季节（如清水期、洪水期）根据实际情况作出设定，例如清水期定为50NTU，洪水期定为200NTU。①在实际的PLC编程中，冲程控制宜用改进型的PID增量式，Ay(k)=Ayf(k)+Ayc(k)Ayr(k)=AXf(k)其屮Ay(k)为加法器的输出ayr(k)为浊度比例控制器的输出△yc(k)为主HD算式的输出△y

7、c(k)=△yc2(k-l)+kl(l+T/Tl)[丫T2△D(k-l)/(丫T2+T)+(T2+T)△e(k)/(丫T2+T)-T2△e(k-l)/(yT2+T)式中Ayc2(k-l)二yc2(k-l)-yc2(k—2)AD(k-l)=D(k-l)-D(k-2)△e(k)=e(k)-e(k-l)Ae(k-l)=e(k-l)-e(k-2)T1实际积分时间T2实际微分时间Y微分放大倍数kl放大倍数Kp=kl(T1+T2)/T1PID算式的比例常数Ti=Tl+T2P1D算式的积分常数Td=TlT2/T

8、iPID算式的微分常数D(k)为一阶低通滤波器的输出在PLC编程软件中都有这种改进型的PID算式可供调用，对于绝人多数的PLC而言，上述这些算式都已经固化在其内部的PID功能模块中，对于编程人员来说，己经没有必要去自己编写PID的算式了，只须根据现场的工况来整定有关的参数就行了。对上述的理论分析请读者参考相关的自控资料。②系统的采样周期可定在15〜20秒，这是由于系统存在较大的纯滞后及较大的时间常数。综上所述，对于加矶系统只须配备以下的设备：原水浊度分析仪(如Hacth的SS6),