如何在水厂恒水位过滤系统中用PLC实现PID自动化控制.pdfVIP

如何在水厂恒水位过滤系统中用PLC实

现PID自动化控制

摘要：本文通过一个实际项目，阐述了利用PLC对水厂过滤器进行PD恒定

水位的控制。该系统主要采用的是PID算法，并对外部的程序进行处理，同时通

过对阀门的开度进行控制，确保水位的稳定性。而且，阀门的调整频率和人工调

整是一致的，但是水质却要好很多。更关键的是，其具有很好的临场适应性和快

速的响应，并且不需要人工的干扰，由此将能够实现全自动化的目标。同时也具

有快速的失效保护功能，由此将能够更好地确保水厂恒水位过滤系统的安全稳定

性。本文将对在水厂恒水位过滤系统中用PLC实现PID自动化控制的策略进行探

究。

关键词：水厂恒水位过滤系统；PLC；PID；自动化控制

1引言

水厂的恒水位过滤系统是一种能够自动控制的自动化设备，其能够有效地防

止自来水在输送过程中出现二次污染。该系统能够自动地完成对过滤器的清洁，

进而确保水厂的生产稳定。以下将对水厂恒水位过滤系统中用PLC实现PID自动

化控制的实践进行分析：

2恒水位控制

平流沉淀池的水由进水口的进水阀进入V形槽，再由V形槽的小孔进入滤

网，再由滤网的滤水层过滤，再经清水阀门进入净化池。为了确保生产的安全性，

滤池的待滤水量与滤后水的流量必须达到均衡，因此在过滤过程中，各滤网的水

位必须是稳定的。在过滤过程中，进水口的进水阀始终处于开启状态，因此，在

滤格水位过高时，应增加清水阀门的开度，而滤格水位过低时，则要降低清水阀

门的开口量。清水阀开度的大小主要受以下几种情况影响：

(1)在生产中，与滤网相对应的滤网的堵塞程度会随各滤网的过滤时间的延

长而变化，而在滤网堵塞度较高的情况下，清水阀门的开度也应相应地加大。

(2)根据水流学原理，在不同的部位，过滤器的进水量是不一样的，进水量

越大，则越小。

(3)在其他滤网逆向冲刷时，因为待滤水的流量是固定的，而逆冲滤网的进

水量几乎为0，因此，要过滤的水应该由其他的滤格来承担，靠近反冲洗滤格的

滤格分担的水量大，因此，要把水阀的开口量调节到最大。

(4)在操作刮泥机时，要过滤的水量会显著降低，所以要降低各滤网的水阀

的开口度。(5)在分站水泵抽水流量变化时，待滤水量将会有较大的改变，因此，

需要对每一滤网的水阀开启进行适当的调节。

(6)当所述滤池的浊度发生改变时，所述滤网的流量会发生改变，从而导致

所述清水阀的开口率发生改变。

综上所述，为了确保每个滤格的水位基本不变，每个滤格的水阀门都要经常

调节，工人的工作量相对较大，所以用自动控制阀门使水位稳定，经济效益也相

对较高。

3控制原理

因为恒定水位的主要目标是确保要过滤的水量和过滤后的水量基本相同，所

以转换成控制各滤池的水位基本不变。通过PD闭环控制，可以对水位的变化进

行实时的调节，将上述各种因素转换为过滤水位的调节。PLC可实现对各过滤器

的开度和水位的实时监测，并能对水阀门的开度进行控制。假定恒定水位位置为

3.5米，3.75米为报警高度，清水阀门在0-100之间，0-完全关闭，100℃为完

全打开，PLC采用某公司SLC502。该系统采用了基于逻辑梯形图形的PD指令，

并对其进行了逻辑梯形图形的PD指令编程，从而实现了对清水阀门的逻辑控制。

当清水阀门的开度达到设定值时，PLC将输出一个固定值，且不停地对阀门

进行控制。为了使系统能够准确的执行设定好的程序，PLC首先对清水阀门进行

逻辑处理，然后以此为依据来对各过滤器的开度和水位进行实时的调节，使其能

够满足设定的过滤要求。

此外，PLC还能实时地对各过滤器和清水阀门进行控制。该部分流程在运行

过程中采用了手动执行方式，即由用户设定各个滤池不同的水位值（一般取为

1）。在手动执行过程中，系统可根据设定的各过滤器水位和滤池的实际情况来

进行切换。对于一个给定的系统而言，它的参数值是恒定变化的。因为设定值与

实际运行状态有着一定的偏差，所以我们可以对系统运行条件进行设置。当一个

给定系统中只有某一个过滤器的过滤流量为0时，则它将进入到不稳定状态。如

果一个给定系统内有多个过滤器的话，那么它们之间的过滤流量将存在着较大差

异性，并且随着时间变化会逐渐变得趋于稳定。

4PID在恒水位控制中的参数设定

4.1设定输入输出范围

设定当前滤格的水位值PV,设定