一、項目簡介
1、 項目介紹
某自來水廠由于建廠時間較早，自動化程度不高；凈水劑的投加系統(tǒng)采用人工投加方式，無法保證出水濁度的穩(wěn)定等要求。因此決定對自動化系統(tǒng)進(jìn)行升級和改造。
2、 項目工藝
在自來水廠中，源水要經(jīng)過投加凈水劑、沉淀、過濾、消毒然后進(jìn)入清水池。對源水投加凈水劑后，水中雜質(zhì)便絮凝成礬花，此時才能進(jìn)行進(jìn)一步水質(zhì)凈化處理，因此凈水劑投加工藝是影響出廠水質(zhì)量的要因。同時凈水劑的投加直接影響到沉淀池的使用效率和濾池反沖用水量的大小，對消毒也有直接的影響。因此投加凈水劑是自來水廠中工藝要求比較高的一個環(huán)節(jié)。
二、控制系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)中一共有模擬量輸入9個：源水濁度、源水流量（2個）、游動電泳儀、沉淀池濁度、計量泵開度（2個）、變頻器電流（2個）。模擬量輸出4個：1#、2#變頻器頻率、1#、2#計量泵開度。開關(guān)量輸入6個：1#、2#變頻器手/自動，1#、2#變頻器運(yùn)行，1#、2#變頻器故障。開關(guān)量輸出3個：1#、2#變頻器運(yùn)行，故障報警。聯(lián)網(wǎng)功能采用EM277和系統(tǒng)中CPU315-2DP連接。
系統(tǒng)中原定使用全進(jìn)口品牌產(chǎn)品，后經(jīng)綜合考慮，改為上海正航的馳恩系列產(chǎn)品，不僅與進(jìn)口產(chǎn)品完全兼容，現(xiàn)有的程序、安裝接線等完全不用更改，而且可以極大地節(jié)省系統(tǒng)成本和維護(hù)費(fèi)用。
采用：CPU226 一個，模擬量輸入模塊EM231（4路）3個，模擬量輸出模塊EM232（2路）2個，DP通訊模塊EM277 一個。
注：游動電泳儀可以測量水中可以結(jié)合雜質(zhì)的游離電子的數(shù)目，而游離電子數(shù)目必須保持在一定范圍，如果測量值偏大則說明投加凈水劑過多影響混凝效果，反之說明投加量不夠?qū)е禄炷怀浞帧Ｓ嬃繂挝粸镾CD。
三、控制系統(tǒng)完成的功能
1、 控制要求
原系統(tǒng)的凈水劑投加過程采用手動投加方式，這就直接影響到出廠水的濁度，同時也會產(chǎn)生投加量過度的問題。經(jīng)過詢問現(xiàn)場人員、實(shí)際調(diào)查總結(jié)了以下主要原因
a、 凈水劑投加設(shè)備落后：當(dāng)源水濁度發(fā)生改變時無法及時調(diào)整提高投加量；
b、 凈水劑投加由人為掌握：投加量靠經(jīng)驗投加；
c、 凈水劑配制無標(biāo)準(zhǔn)：藥劑濃度由配置人員靠經(jīng)驗配置，而濃度不準(zhǔn)使投加量更加難以掌握；
d、 投加量計算困難：操作人員水平差異較大，投加量隨意性比較大；
以上種種原因造成投加量不準(zhǔn)確，從而影響到絮凝效果、并直接導(dǎo)致出廠水水質(zhì)下降。
系統(tǒng)改造要求：
水廠更換新的自動化投加系統(tǒng)，新系統(tǒng)可根據(jù)水質(zhì)變化情況隨時調(diào)整投藥量，將沉淀池出水均在8NTU（NTU為濁度計量單位）以下，出廠水在1NTU以下；經(jīng)防疫站檢測：出廠水濁度達(dá)標(biāo)率必須為100%。并可在控制系統(tǒng)中加入?yún)?shù)調(diào)節(jié)和監(jiān)控功能。
2、 控制難點(diǎn)及控制方法實(shí)現(xiàn)
根據(jù)對工藝過程的分析，本系統(tǒng)屬于典型的大滯后系統(tǒng)。考慮到一般的PID算法對于滯后時間長的系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，而模糊控制等高級算法實(shí)現(xiàn)成本較高等原因。決定在系統(tǒng)中采用經(jīng)驗值投加和PID算法相結(jié)合的辦法，既解決了PID算法的不足，又解決了成本問題。
整個系統(tǒng)軟件中主要包括以下幾個主要方面：
a、 PID算法：定時采集沉淀池濁度，應(yīng)用PLC內(nèi)置的PID進(jìn)行運(yùn)算。得到的模擬輸出值為X。
b、 經(jīng)驗值：對應(yīng)一定流量的經(jīng)驗投加量進(jìn)行運(yùn)算——采用查表法查找對應(yīng)的經(jīng)驗值，得出相應(yīng)流量的投加量為Y。
c、 按照 得出PID運(yùn)算和經(jīng)驗投加之和。用Z直接控制計量泵開度。（其中a可以在一段時間運(yùn)行后進(jìn)行修改以達(dá)到最優(yōu)化控制。）
d、 將原水濁度按照經(jīng)驗值，SCD按照PID算法進(jìn)行入2、3進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果控制變頻器頻率以保證游動電泳儀測量值在設(shè)定值左右。
e、 按照設(shè)定運(yùn)行時間轉(zhuǎn)換變頻器和計量泵以便設(shè)備輪換使用。
f、 報警功能：按照要求將有關(guān)故障均進(jìn)行現(xiàn)場蜂鳴報警，并上傳至CPU315-2DP中以便中控室進(jìn)行記錄和處理。
程序分為以下幾個部分：
序號 程序塊 程序名 功能
1 OB1 Main 主程序
2 SBR0 movedpdata 通過EM277發(fā)送數(shù)據(jù)，
3 SBR1 PID_NTU 濁度PID計算
4 SBR2 PID_SCD 游動電泳儀PID計算
5 SBR3 rtoi 模擬量輸出轉(zhuǎn)換
6 SBR4 i4tr 模擬量輸入轉(zhuǎn)換
7 SBR5 err 故障判斷
8 INT1 PID_EXE PID中斷
其中主程序和注釋代碼如下：
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