【正文】 PU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。風機將含氯氣體由下往上送入吸收塔，泵抽取吸收液由上往下噴淋，含氯氣體在吸收塔內接觸反應,反應結束后，尾氣返還至加氯間。 漏氯報警儀 漏氯報警儀是用氯單位用來監(jiān)測空氣中氯氣濃度，確保人員安全及設備安全的必備儀器。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。在加氯系統(tǒng)的運行時，根據PLC發(fā)出的調節(jié)閥的開度信號來控制真空調節(jié)閥的開度。 （3）清水池的出水量的變化將導致余氯的損耗變化。氯氣的投加量原則上應該與進水流量成正比，但由于缺乏清水池進水流量儀（清水池的特殊結構造成流量儀的安裝在施工上較困難），操作人員無法實時知道準確的流量數據，從而無法準確調節(jié)氯氣的投加量，將導致清水池出口余氯之偏離期望值。在清水池出口處安裝有余氯儀，指示當前余氯值，儀表集中于加氯間，操作人員根據其讀數與期望值的偏差來手動操作加氯機，相應改變氯氣投加量。加氯系統(tǒng)的主要設備包括氣源切換裝置、加氯機、漏氯報警系統(tǒng)和吸氯裝置等3個部分。加氯包括前加氯、后加氯于補加氯。由于含氯的水要在清水池中停滯較長的時間，必然會發(fā)生混合及與雜質反應等現象，因此二泵房出水余氯含量受很多因素的影響，包括濾后水的流量、清水池水位、清水池出水量、水質(水中氨氮含量、PH值、水溫、濾后水濁度、其他雜質等)等等因素，其中有很多因素對余氯含量的干擾影響很大，并且這些干擾因素往往變化很快。加氯量是該系統(tǒng)中唯一的可控量。在清水池的整個停留過程中，氯在水中除了發(fā)生種種反應和消耗之外。當氯氣投加量達到水中氨氮濃度的810倍時()即到達“折點”時，所有的不穩(wěn)定的一氯胺被分解，進一步增大加氯量，就會使水中的有效氯開始繼續(xù)上升。 折點加氯 在氯氣投加工藝中，必須考慮“折點加氯”的影響。一般余氯分析儀測得的都是具有強氧化性的次氯酸和次氯酸根離子。加氯系統(tǒng)的目標就是通過控制氯氣的投加量來保證出廠水中的余氯含量在自來水公司的考核標準要求的范圍之內。 對自來水進行消毒時，一般采用氯氣消毒，為了有比較好的消毒效果，必須保證氯氣和水一定的接觸時間；另外這樣自來水在城市管網中還具有持續(xù)殺菌和消毒作用，因此必須在經過氯與水的充分接觸之后，出廠水中還要有一定的余氯含量【2】。 出水廠補氯原水混合凝絮池沉淀池濾池清水池加氯間前加氯后加氯管網 圖11 加氯點設置工藝流程前加氯主要是殺滅水中的微生物、細菌、氧化有機物及延長加氯消毒的接觸時間，同時可起到助凝、助濾作用；濾后加氯主要是補充第一次原水加氯（前加氯）后的余氯不足，保證余氯量達到規(guī)定指標。消毒工藝是凈水處理過程中至關重要的環(huán)節(jié)，通過消毒殺死對人體有害的病原菌和致病微生物，從而達到飲用水的標準。系統(tǒng)應用PID算法對各個加氯機的調節(jié)閥進行開度控制從而達到控制目的。余氯太低無法起到在管網中持續(xù)殺毒的效果，太高則易與雜質生成致癌物質，這就要求必須要有一種可靠的氯氣投加控制方式來確保出廠水余氯含量的穩(wěn)定。而國外主要的自來水處理廠己經實現了全面自動控制。 Automatic add chlorine。加氯系統(tǒng)分為前加氯、后加氯、補加氯。介紹了水廠PLC控制系統(tǒng)的構成與硬件設備，著重闡述了PLC在自動加氯系統(tǒng)中的運用，最終將出廠水余氯含量控制在一定范圍內。關鍵字：自來水廠；自動加氯；PLC梯形圖；PID控制 ABSTRACT This thesis simply introduces Siemens S7200 PLC application in water treatment, and water treatment of simple processes and thesis introduces the waterworks PLC control the structure of the system and hardware equipment, emphatically elaborated the PLC automatic feeding system in the use of chlorine, will eventually effluent residual chlorine content control within a certain range. Adding chlorine system is divided into former add chloride, add after chloride, add chlorine. Before using and flow with chlorine proportional additive, add after chloride and add chlorine according to residual chlorine value sample value and value constitute a closed loop system, PID control rules, output analog quantities on add chlorine machine regulator for opening control so as to achieve the control aim. STEP7 programming software and use of automatic procedure with chlorine ladder diagram design with chlorine, realize the automatic control system, in order to achieve water treatment process of humanized and intelligence without.Key words：Waterworks。很大一批水廠還處在人工投加的階段，加氯系統(tǒng)的自動化程度較低。 投加氯氣消毒工序是給水處理中至關重要的一個環(huán)節(jié)，其目標是要控制出廠水中的余氯含量在一個規(guī)定的范圍之內。本論文對自來水處理工藝進行了研究，尋求基于西門子S7200系列PLC的水處理自動化。 第一章 水廠加氯系統(tǒng)的工藝原理 我國大部份自來水廠凈水工藝流程都包括取水、加礬、沉淀、過濾、加氯、出水等過程自來水的生產通常經過一級泵站取水、加礬、消毒、混凝、沉淀、過濾、蓄水以及二級泵將自來水送入城鄉(xiāng)自來水管網等工藝流程。一般需要設置3個加氯點：進水管入口處(也稱一次加氯點、前加氯)、清水池(也稱二次加氯點、后加氯)和出廠水補加氯點【1】，如圖11所示。后加氯在濾后水進入清水池前進行，其目的是通過氯氣與水在清水池中充分接觸后水解生成的強氧化劑次氯酸殺滅水中的各種細菌和病毒。自來水公司會依據其制定出相應的出廠水余氯指標作為各個自來水廠加氯環(huán)節(jié)的考核標準。次氯酸和次氯酸離子由于其中的CL都是+1價的因而具有很強的氧化性，可以殺死細菌，因此它們都是有效氯。 原水中一般還含有一些有機物和其它類型的雜質，它們與氯的反應較為復雜，但是一般都認為在初始的很短時間內很快就能發(fā)生反應，井且其消耗的氯量不多而且相對比較穩(wěn)定。但當繼續(xù)增大氯氣的投加量時，會導致前面生成的一氯胺不稱定，發(fā)生分解，如公式14： （14） 該反應要消耗一些有效氯，使得水中殘留的有效氯又開始不斷減小。水廠的清水池一般為了保證水的停留時間，為了防止存在水流死角和保持各部分水流停留時間的均衡，一般都在清水池中建有彎彎曲曲的水道。 氯氣投加過程的影響因素 在氯氣投加的過程中，氯氣通過加氯機投加到水中，單位水中的加氯量越大，氯的濃度也越大。 工藝控制要求 整個流程的控制目標是二泵房的余氯含量（即出廠水余氯含量），可以控制的量為加氯機的加氯量。采用先進的控制技術，實現加氯過程的自動化是很有必要的。后加氯與補加氯方式控制原理為：加氯控制器根據原水流量以及投氯后取樣水中余氯值和設定的余氯值，采用PID控制規(guī)則，輸出一個控制量來控制加氯機的調節(jié)閥開度 ，形成一個閉環(huán)控制，使余氯值向設定值逼進，確保出廠水余氯指標的穩(wěn)定達標【4】。由圖13可知，首先操作人員根據經驗確定初始氯氣投加量，含氯的水混合進入清水池，經過一定的停留時間后出廠。由于含氯的水在該清水池中的停留時間長，新的投加量是否得當也就需要一段時間后才能觀測到以便再次調整，這樣系統(tǒng)響應速度較慢，易導致出廠水余氯超標情況發(fā)生。將會導致在同樣外界情況下卻出現不同的控制結果，系統(tǒng)工作狀況缺乏規(guī)律性和一致性。它主要由水射器、調節(jié)閥、流量計和壓差控制器等主要部分組成。差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成。連續(xù)的4～20mA輸出信號用于余氯控制系統(tǒng)。 漏氯中和裝置 本裝置能確保將泄漏出來的氯氣及時吸收，并進行無害化處理，當有氯氣泄漏時，安裝在氯庫中的漏氯報警儀開始報警，PLC將漏氯信號傳遞給泄氯吸收安全裝置，控制裝置自動運行，風機和泵開始運轉。（1）CPU CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態(tài)或數據，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。由此可見，PLC的基本結構由控制部分、輸入和輸出部分組成。自控系統(tǒng)將人們從繁忙的工作和惡劣的環(huán)境中解脫出來，就要求自控系統(tǒng)能夠適應復雜的環(huán)境，諸如溫度、濕度、噪音、信號屏蔽、工作電壓等，各款PLC不盡相同。各種輸出對應的驅動負載是不同的，由于本設計為繼電器控制，所以選用PLC 的繼電器輸出機型。 （6）指令系統(tǒng)由于PLC 應用的廣泛性，從工程應用角度看，有些場合僅需要邏輯運算，有些場合需要復雜的算術運算，而有些特殊場合還需要專用的指令功能?？刂葡到y(tǒng)根據各種生產參數的檢測，完成自動加氯、氣源的自動切換和漏氯報警及吸氯等功能。在S7200 CN系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU中，本系統(tǒng)采用CPU224XP型號的CPU。要實現系統(tǒng)的控制要求，則需要選用2個模擬量輸入輸出模塊EM235，和一個模擬量輸出模塊EM232,它們的具體連接圖分別如圖2圖2圖24所示。當今的自動控制技術都是基于反饋的概念。 PID控制器是將偏差的比例（P），積分（I）和微分（D）通過線性組合構成控制量，用這一控制量對被控對象進行控制，如圖31： 積分 微分 比例 被控對象 圖31 PID控制系統(tǒng)原理圖 PID控制原則基于以下公式，其中將輸出M(t)表示為比例項、積分項和微分項的函數【7】： （31） 輸出 = 比例項 + 積分項 + 微分項 其中： M（t） 作為時間函數的回路輸出 TD 回路增益 e 回路錯誤（設定值和進程變量之間的差別） Minitial 回路輸出的初始值 在數字計算機中運行該控制函數，數字計算機運算以下列相應的公式為： （32） 輸出 = 比例項 + 積分項 + 微分項其中： Mn 采樣時間n的回路輸出計算值 Kc 回路增益 en 采樣時間n的回路錯誤值 en1 回路錯誤的前一個數值 Ki 積分項的比例常數 Minitial 微分項的比例常數 KD 微分項的比例常數 計算回路輸出值時，CPU使用對上述簡化公式的修改格式。比例項MP是增益Kc和錯誤e的乘積，CPU采用的計算比例項的公式為： （34）其中： MPn 采樣時間n的回路輸出比例項數值 Kc 回路增益 SPn 采樣時間n的設定值數值 PVn 采樣時間n的進程