摘要：在自来水处理工艺中
，由于净水剂（PAC）投加系统的滞后时间长、投加量难以盘算等原因
，古板PID控制无法真正实现自动控制加药。本文主要剖析了加药系统中的重点、难点
，并针对性的给出了解决要领
，最后介绍了接纳西门子S7-200 PLC在自来水厂的净水剂自动投加系统中的新要领。

要害词：PLC、自来水、净水剂、PID

Abstract

Because big control hysteresis and complicated ponderance of PAC in the technique of tap water, the conventional control ——PID is not really realization auto control the quantity of PAC. This paper analyzes the emphases and difficulty of the system of add PAC to the waterworks, then put the axe in the helve. In the end, introduce a new application of SIEMENS S7-200 in the system of add PAC to the waterworks.

Key Words: PLC, Tap water, PAC, PID

一、    项目简介

南宁市某铁路自来水厂担负着供应南宁铁路系统列车自来水供应、铁路职工用水等重要的任务。对水质要求较高
，且对用水的连续性要求也很是的严格
，必须包管24小时不间断的供水。由于原建的水厂由于建厂时间较早
，自动化水平不高
；尤其是净水剂的投加系统接纳人工投加方法
，无法包管出水浊度的稳定等要求。因此决定对全厂自动化系统进行升级和革新。

经过铁路水电段对PLC组网性能、维护便当、相对投资等多个方面性能指标的比照
，最终决定在本项目中自动化控制部分接纳西门子S7—300系列PLC作为主控PLC
，在沉淀池、滤池等部分接纳S7-200系统PLC作为智能从站。一方面包管了网络性能（通讯速度接纳500K）
，另外S7-200可以在通讯网络断开等故障情况下能够独立运行等特点也包管了系统运行的可靠性。

二、    系统介绍

1、项目工艺

在自来水厂中
，源水要经过投加净水剂、沉淀、过滤、消毒然后进入清水池。对源水投加净水剂后
，水中杂质便絮凝成矾花
，此时才华进行进一步水质净化处理
，因此净水剂投加工艺是影响出厂水质量的要因。同时净水剂的投加直接影响到沉淀池的使用效率和滤池反冲用水量的巨细
，对消毒也有直接的影响。因此投加净水剂是自来水厂中工艺要求比较高的一个环节。

2、控制器组成

项目中使用的PLC、？椤⒖刂乒ぞ叩热缦拢

三、    控制系统组成

本系统中一共有模拟量输入9个：源水浊度、源水流量（2个）、游动电泳仪、沉淀池浊度、计量泵开度（2个）、变频器电流（2个）。模拟量输出4个：1#、2#变频器频率、1#、2#计量泵开度？亓渴淙6个：1#、2#变频器手/自动
，1#、2#变频器运行
，1#、2#变频器故障？亓渴涑3个：1#、2#变频器运行
，故障报警。联网功效接纳EM277和系统中CPU315-2DP连接。

一共接纳：CPU226 一个
，模拟量输入？镋M231（4路）3个
，模拟量输出？镋M232（2路）2个
，DP通讯？镋M277 一个。

注：游动电泳仪可以丈量水中可以结合杂质的游离电子的数目
，而游离电子数目必须坚持在一定规模
，如果丈量值偏大则说明投加净水剂过多影响混凝效果
，反之说明投加量不敷导致混凝不充分。计量单位为SCD。

四、    控制系统完成的功效

1、控制要求

原系统的净水剂投加历程接纳手动投加方法
，这就直接影响到出厂水的浊度
，同时也会爆发投加量太过的问题。经过询问现场人员、实际视察总结了以下主要原因

a、净水剂投加设备落后：当源水浊度爆发改变时无法实时调解提高投加量
；

b、净水剂投加由人为掌握：投加量靠经验投加
；

c、净水剂配制无标准：药剂浓度由配置人员靠经验配置
，而浓度禁绝使投加量越举事以掌握
；

d、投加量盘算困难：操作人员水平差别较大
，投加量随意性比较大
；

以上种种原因造成投加量禁绝确
，从而影响到絮凝效果、并直接导致出厂水水质下降。

系统革新要求：

水厂更换新的自动化投加系统
，新系统可凭据水质变革情况随时调解投药量
，将沉淀池出水均在8NTU（NTU为浊度计量单位）以下
，出厂水在1NTU以下
；经防疫站检测：出厂水浊度达标率必须为100%。并可在控制系统中加入参数调理和监控功效。

2、控制难点及控制要领实现

凭据对工艺历程的剖析
，本系统属于典范的大滞后系统？悸堑揭话愕腜ID算法关于滞后时间长的系统难以实现控制目标
，而模糊控制等高级算法实现本钱较高等原因。决定在系统中接纳经验值投加和PID算法相结合的步伐
，既解决了PID算法的缺乏
，又解决了本钱问题。

整个系统软件中主要包括以下几个主要方面：

a、PID算法：准时收罗沉淀池浊度
，应用S7-200内置的PID进行运算。获得的模拟输出值为X。

b、经验值：对应一定流量的经验投加量进行运算——接纳查表法查找对应的经验值
，得出相应流量的投加量为Y。

c、凭据 得出PID运算和经验投加之和。用Z直接控制计量泵开度。（其中a可以在一段时间运行后进行修改以抵达最优化控制。）

d、将原水浊度凭据经验值
，SCD凭据PID算法进行入2、3进行运算
，并将运算结果控制变频器频率以包管游动电泳仪丈量值在设定值左右。

e、凭据设定运行时间转换变频器和计量泵以便设备轮换使用。

f、报警功效：凭据要求将有关故障均进行现场蜂鸣报警
，并上传至CPU315-2DP中以便中控室进行纪录和处理。

程序分为以下几个部分：

其中主程序和注释代码如下：

限于篇幅
，其他几个子程序及I/O表等均省略。

五、    结束语

接纳新的净水剂投加系统后
，出厂水浊度由已往的3NTU以内降到了1NTU以下
，在防疫部分多次检测中达标率抵达了100%
；净水剂的投加抵达了最优投加量
，制止了净水剂的浪费。经过统计
，去年4~11月净水剂使用量比往年同期平均使用量减少了约15000Kg。同时由于沉淀池出水浊度的下降
，滤池反冲周期延长了近12小时
，使生产自用水量降低了约1.5%
，累计比去年同期减少了约2.5万吨。按净水剂2.205元/Kg
，水0.45元/吨盘算
，可节省供水本钱：15000×2.205＋2500×0.45=44325元。

经过三年的使用历程证明：接纳浊度控制计量泵开度、SCD控制变频器频率的要领不但可以让投加量越发精确
，还可以越发便当的控制投加量以抵达在源水浊度低的季节中节省净水剂的效果。

六、    应用体会

该系统控制工具为出厂水浊度
，可是SCD值也是一个很重要的中间工具
，要求较高的控制精度
，并且控制工具滞后时间很大。要在这样的情况下完成这样的控制要求
，不但要求PLC的功效要强大
，还需要设计人员进行比较庞大的编程处理
，并且对PLC的模拟量处理功效要求也比较高
；另外在抵达系统要求功效的前提下也要求尽量降低系统的本钱。尤其是程序中的查表子程序
，自己就需要占用很大的程序空间以及数据存储空间。

而S7-200系列中CPU226在程序存储、数据存储、扫描时间等各个方面都能满足系统的要求。而S7-200系列的EM277？槭沟煤驮低持蠸7-300连接越发简单便当
，从而也节省了大宗编程时间和程序空间。

本系统投入使用后效果很是明显
，系统运行稳定有效
，尤其是S7-200PLC 的精彩体现获得用户和专家的一致好评。