基于ABPLC模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统及其方法与流程

本发明属于控制系统领域，涉及次氯酸钠投加控制技术，具体是基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统。

背景技术：

1、在给水处理中，原水经混凝、反应、沉淀、过滤可有效去除水中的杂质，但仍含有一定量细菌和病毒需要消除，为保证出厂水水质达标和管网末梢保持一定余氯量，需要在滤后进行消毒处理，目前水厂多采用次氯酸钠作为消毒剂，投加方式可分为人工投加和半自动投加。

2、人工投加：通过观察水温、水量、滤后余氯等参数，结合以往制水经验，在24小时连续运转的自来水厂，通过不定时调节计量泵的冲程和频率进而调整次氯酸钠的投加量。

3、半自动投加：通过一定简单程序控制，控制参数主要通过进厂流量和余氯仪表实际测量进行反馈调整。

4、人工投加：由于每个人的经验不同，观点不同，仅靠个人习惯和判断改动计量泵造成次氯酸钠消耗量不稳定，进而造成了加药量、出厂余氯的不同，存在原材料投加量与实际需求量不匹配、制水工作劳动强度较大、工作效率低下并且有一定的操作不当概率、出厂余氯范围难以把控等情况。

5、半自动投加：仅流量比控制，引入余氯仪表实际测量进行反馈。面对在原水进厂流量变化及用水高峰期用水量变化、有效氯含量变化、仪表不准等扰动依据单纯的流量比控制不能提供运行稳定性。

6、一旦水质发生重大变化，只凭借上述方式来投加药物无法精准控制加药量，若投加量过少，不能有效消除病毒病菌；若投加量过多容易导致出厂水质的有害物质譬如三氯甲烷等卤代烃和致突变物质量变多，不适合人体饮用。因此，普通的投加方法已难以满足当前水质要求。因此针对水厂加药自动控制的优化升级及改造设计是至关重要的。提升水厂加药过程自动化程度，既能从源头上实现劳动力资源的高效配置与使用，还能无需投加更多药物量，真正实现供水的稳定性，提高管理水平。

7、现有技术中次氯酸钠投加系统具有惯性大、滞后时间长，且系统干扰因素较多的特点，若采用pid及一般控制算法，实际控制效果都不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统，实现最大程度地减少人工干预的同时保障出水余氯稳定。将进水流量日常波动和用水高峰期突变、季节性水温变化、次氯酸钠有效率含量变化、清水库耗氯量等因素纳入控制系统，利用ab plc及水质在线仪表可持续检测、实时控制的特性，对其加药控制系统进行改造，运用上位计算机远程监控智能投加系统，实现水厂次氯酸钠自动投加、降低投加风险、降低原材料消耗、使余氯稳定在合适范围内、减少人工工作量、保障供水水质安全，ab plc指代allen-bradley公司的plc控制器产品。例如controllogix控制系统、guardplc安全控制系统及softlogix控制系统。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统，包括ab plc以及与之相连接的电磁流量计、余氯仪、加药计量泵和监控预警模块；

3、电磁流量计：通过ab plc控制测量进水流量，根据进水流量计算加药量；

4、加药计量泵：根据计算后的加药量投加次钠量；

5、余氯仪：监测次钠投加后的滤后水含氯量；

6、将所述的进水流量作为前馈量，ab plc根据进水流量变化调整加药量，投加与进水流量成正比的次钠量；

7、将所述的余氯仪的滤后水含氯量作为反馈量，ab plc反馈余氯偏差并进行准确修正；

8、监控预警模块：监测水温、清水库水位以及有效氯含量；当仪表监测出现零值、频繁跳动、长时间数据不变、通讯中断时报警；

9、进一步地，通过ab plc控制测量进水流量，根据进水流量计算加药量，包括：

10、通过ab plc每分钟采集一次进水流量，每间隔五分钟比较一次所采集原水流量变化；

11、取进水流量阈值为600吨/小时，根据进水流量变化是否大于600吨/小时，将加药运行时间分开计算；

12、当进水流量变化低于600吨/小时，设置为流量平稳期，系统采用前馈加反馈的复合控制法；

13、当进水流量高于600吨/小时，设置为流量突变期；采用分段流量比例控制，平滑加药曲线；

14、当进水流量处于所述的流量平稳期时，采用以下投加算法：

15、z＝x+△x；

16、其中x＝单耗*q*10-3/1.22；

17、△x＝(m-b)*q*10-3/1.22/yxl；

18、z为总加药量l/h，x是主要加药量l/h，△x表示加药调节量l/h，q是进厂水流量m3/h，m是滤后余氯期望值mg/l，b是滤后余氯实测值mg/l，yxl为次氯酸钠有效氯含量，1.22是次氯酸钠密度，单位为kg/l；式中单耗根据不同气温进行人工更改，范围为10-14，式中滤后余氯期望值m根据气温、清水库水位进行人工更改，范围为0.8-1.0；

19、当进水流量处于所述的流量突变期时，延迟10分钟后，采用以下的流量突变加药算法：

20、当进水流量q1突变为q2，x1＝单耗*q1*10-3/1.22，x2＝单耗*q2*10-3/1.22；

21、突变开始时，加药量z调整为(x1+x2)/2，过3分钟后，加药量z调整为x2；

22、当流量突变结束转变为流量平稳期时，设置z＝x2+△x，主要加药量不变，仍为x2，用△x＝(m-b)*q2*10-3/1.22/yxl进行反馈和调整，△x每1分钟反馈一次；有效期1分钟；

23、本发明的第二方面提供基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制方法，通过ab plc控制测量进水流量，根据进水流量计算加药量；

24、ab plc根据进水流量变化调整加药量，投加与进水流量成正比的次钠量；

25、ab plc反馈余氯偏差并进行准确修正。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、1、本发明采用前馈加反馈的复合控制法，将进水流量作为前馈量，次钠投加量与进水流量成正比。余氯仪实际测量值作为反馈量。前馈控制可以迅速根据进水流量变化调整加药量，反馈控制可以对余氯偏差进行准确修正。

28、2、本发明在流量突变期，采用分段流量比例控制，有效抑制因进水流量突变导致的加药量剧烈波动，平滑加药曲线。

29、3、本发明通过实验得出稀释后的次氯酸钠在相同时间内有效氯下降幅度大大降低。减少了次氯酸钠在使用时有效氯的下降，提高了次钠的使用效率,，节约成本。提高了次氯酸钠在使用时有效氯的稳定性，为智能投加系统减少误差。

30、4、本发明同步将水温、清水库水位、有效氯含量等影响因素纳入控制系统，并设置了自动加药系统报警程序，保障出厂水安全稳定。

技术特征：

1.基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统，包括ab plc以及与之相连接的电磁流量计、余氯仪、加药计量泵和监控预警模块，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统，其特征在于，通过ab plc控制测量进水流量，根据进水流量计算加药量，包括：

3.根据权利要求2所述的基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统，其特征在于，当进水流量处于所述的流量平稳期时，采用以下投加算法：

4.根据权利要求2所述的基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统，其特征在于，当进水流量处于所述的流量突变期时，延迟10分钟后，采用以下的流量突变加药算法：

5.基于ab plc模式的滤后次氯酸钠自动投加控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的系统，包括：

技术总结
本发明公开了基于AB PLC模式的滤后次氯酸钠自动投加控制系统及其方法，属于控制系统领域，涉及次氯酸钠投加控制技术；包括AB PLC以及与之相连接的电磁流量计、余氯仪、加药计量泵和监控预警模块；本发明通过采用前馈控制迅速根据进水流量变化调整加药量，反馈控制对余氯偏差进行准确修正；本发明利用AB PLC及水质在线仪表可持续检测、实时控制的特性，运用上位计算机远程监控；实现水厂次氯酸钠自动投加使余氯稳定在合适范围内，解决了次氯酸钠投加系统控制具有惯性大、滞后时间长，且系统干扰因素较多的问题。

技术研发人员：王海虹,王冰鑫,吴杰,何苗,张耀辉,孟昕,张士涛,朱礼鑫,汤峰,周登国
受保护的技术使用者：合肥供水集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16