复合环控制在西洲水厂PLC自动投矾系统的应用.doc

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1、复合环控制在西洲水厂PLC自动投矾系统的应用企业：控制网日期：2008-06-15领域：PAC点击数：389   黄念禹（1962－）男，硕士，（广州市自来水公司，广东 广州 ）广州市自来水公司工程师，主要从事工业自动化技术工作。摘要：提出了水厂投矾系统PLC复合环控制模型，尽可能把所有会影响控制目标的因素列入控制因子，通过编程而尽量模拟人工智能去实现控制目标的全过程，成功实现高质量的投矾自动化。关键词：水厂；投矾系统；复合环控制；自动化Abstract: ThemodelofPLCcompositeloopcontrolusedindosings

2、ystemisintroduced.Inthismodel,weconsiderthefactorsthatinflectthecontroltargetasmanyaspossible.Thecontrolmodemainlydependsonthesoftwareprogramming,andthesatisfiedresultsareobtained.Keywords:Waterplant；Dosingsystem；Compositeloopcontrol；Automation1 引言   投矾净水处理系统是水厂的核心部分之一，传统水厂中，净

3、水剂投加量主要是由人工经验来控制，所用的投加设备也非常简单，无法达到真正意义上的计量投加，直接造成净水剂过分消耗、水质情况难于掌握等问题。因此，设计开发更合理适用的投加量实时控制方式，解决净水剂投加量的控制问题，建立完善的自动化投加系统，是水厂生产实现全面自动化的关键，也是难点所在。广州市自来水公司西洲水厂是本世纪初投产的一座特大型自动化水厂，每天为广州市提供50万立方米的优质自来水。本文重点介绍了笔者对该厂PLC投矾净水处理自动化系统进行的一系列技术改造工作，尤其是对通过PLC系统实现复合环控制投加的整个过程作了较深入细致的探讨。经过运行实践表明

4、，经过技术改造后的自动投矾净水处理系统，在运行和控制两方面都更加符合自动化生产的需要，取得了良好的社会效益和经济效益。图1  西洲水厂投矾系统流程示意图2 现有投矾控制系统的控制方式   西洲水厂投矾系统流程如图1所示。一般的投矾自动控制方式有以下三种：常规流量比例前馈控制系统、单一游动电流投药测控系统、前－反馈控制系统。   2.1 常规流量比例前馈控制系统   常规流量比例前馈－流动电流串级控制系统是在水厂安装原水流量计，并选取带有冲程、频率双调节的计量泵。泵的电机频率由流动电流PI控制器输出信号控制，而冲程由原水流量信号直接控制。即计量泵冲程

5、：H泵=KHQ水，式中KH为整定后的常数。   可得Kv=K泵C药KsKH 为常数，从而保证系统衰减系数ζ值不变。   所以，此方法既可以改善游动电流系统的滞后问题，及时根据进水流量变化调整加药量，又可在进水流量变化时，使计量泵的特性参数Kv值不变，从而较好地保证控制质量。但是，这种控制方式也会带来一些问题，如（1）精度较低，并存在调节间隙造成的偏差；（2）如果出现浊度或矾液浓度的大范围变化，需要重新调整流量比例系数，对工人操作产生难度。   2.2 单一游动电流投药测控系统（单因子）   水厂系统普遍使用游动电流探测仪（SCD）进行投矾效果的监测

6、控制［1］。现有游动电流控制系统普遍采用PI调节模式，可用传递函数来表示(见图2)。图2  游动电流投药控制系统   系统由比例积分调节器W(s)、计量泵WV(s)、对象W0(s)以及游动电流测量变送器Wm(s)组成。只考虑PI调节器的比例控制部分，即设W(s)=Kp，则系统的死循环传递函数：   Y(s)／F(s)=Kf(TmS+1)／［(T0S+1)(TmS+1)+KpKvKmK0］   在实际应用中，根据被控对象数学模型进行理论计算或简易工程整定法得出的PI控制器的特性参数Kp、T1，一经整定后就不再改变。而原水进水流量每天都有较大幅度的变化

7、，这会引起Kv值的改变，从而导致系统衰减系数相应减小或增大，降低系统调节质量，严重影响生产。                                 2.3 前馈－反馈控制系统（双因子）    混凝投药前馈－反馈控制系统结构框图如图3所示。图3  混凝投药前馈－反馈控制系统机构框图   为消除进水流量大幅度改变对游动电流反馈投药系统造成的干扰，将流量这一变化幅度较大的扰动因素预先测量出来，用于前馈控制。而对其他的干扰还是由游动电流反馈控制进行补偿。按此想法构成的混凝投药前馈—反馈控制系统由游动电流反馈控制系统[1]和流量计、计量泵冲程自动调

8、节器等组成。其中的计量泵冲程自动调节器依据流量计送来的流量信号，通过调节加药泵的冲程改变投药量来实现流量前馈控制。   前