现代自来水厂自动化控制系统的研究应用

现代自来水厂自动化控制系统的研究应用

朱玲燕

海宁实康水务有限公司 浙江海宁 314400

摘要:随着人们生活水平的不断提高，对饮用水的要求的也越来越高，因此，自来水厂中的自动化控制水平对水厂的高质量、高效率供水起到了极为重要的作用，本文就自动化控制系统在现代自来水厂中的运用进行了分析与探讨。

关键词:自来水厂;制水工艺;控制系统;PLC应用

城市的快速发展对自来水供水水质和效率提出了更高、更新的要求，传统的自来水厂控制方式已经无法满足现代化生产需求，实现自动化生产势在必行。这就要求水厂进行技术升级，提升自动化管理水平，提高工作效率，降低生产成本。

1现代自来水厂自动化控制系统的结构组成

现代自来水厂自动化控制系统主要是由PC端和逻辑控制器组成，具体包括数据采集系统、自动监视控制系统和自动集散控制系统。在详细分析自动化控制系统的结构组成时，研究者发现，如若使用SCADA系统，虽然可以在大面积区域范围内实现网络共享，且其通信互动也较为便捷，但却有实效性较差的缺点。这样一来，严重阻碍了自动化控制系统对大面积范围内的自来水厂的控制力度。相较于SCADA系统，由于DCS系统采用分级分布式控制体系，不仅使分散控制系统得以更好的执行，还解决了SCADA系统实效性差的弊端。但在实际应用过程中，DCS系统也存在一些弊端，如开发周期较长、编辑工作量较大等缺点，无形之中增大了系统开发人员和后期检测维修人员的工作难度。而IPC+PLC系统的组合，不仅可以对区域范围内的自来水厂实现独立控制，也可对区域范围内的自来水厂实现统一控制管理。其中，PLC系统不仅安全可靠，还便于实现网络共享，也不需要长期对网络控制系统进行开发，只需要几个简单的操作就可对自动化控制系统进行合理的配置和调试，便于数据信息的传输与共享，很容易就可实现对自来水厂的自动化控制。综上所述，目前大部分的自来水厂所使用的自动化控制系统都为IPC+PLC系统，而自来水厂的工作系统主要包括质检系统、净化处理系统与控制系统。

2现代自来水厂自动化控制系统的应用

2．1自来水厂的管理和控制系统集成

水资源的自动化生产在很大程度上都依赖于严格的管理、控制体系。也就是说，一个合格的、高效率的自来水厂必须能同时实现对综合自动化系统和水资源生产信息的管理与控制。自来水厂对生产信息的管理控制是水资源生产得以集中控制的前提条件，进而实现区域范围内自来水厂之间的资源共享、自来水厂与外界企业的资源共享。一般情况下，自来水厂的管理体系主要分为设备层、控制层和管理层三个层次。其中，设备层主要用于实现对特殊水资源的混凝、沉淀和过滤，与此同时设备层还需要收集周围各个工作场所内的监控信息，并将其传输到特定的数据库之中;而管理层是自来水厂自动化控制系统的核心层次，其主要通过与不同自来水厂的服务器和客户端相连，并与互联网形成对接，以此对收集得到的数据信息进行详细地处理和分析;控制层则主要包括实体机器设备和现场控制两个部分，一般情况下，实体机器设备主要用于搭建网络构架，并充分利用其优势，为自动化控制系统核心管理层收集有用的数据信息，以此减少核心管理层的工作难度，并为核心管理层后期对数据信息的分析处理提供便利。另外，每个实体设备的附近都分布有现场控制体系。现场控制中心则位于大厅内的核心监控室之中，以此实现对自来水厂的整体管理与控制。

2．2PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用

PLC系统可通过必要的编程处理，将其设置为自动化控制系统，其主要由CPU、必要的指令信息、数据存储设备、数据输出和输入设备、电源、数字化模拟器等几部分组成。由于水资源的生产具有连续性、无可取代性，而且各个工作系统的距离设置、色散分布和网络设备的配置等较为繁琐且复杂，因此，自来水厂的自动化控制系统常选用增强性能较强的内部处理器，以支持梯子逻辑和结构化文本编程方法在自动化控制系统中的高效运用。而DH+网络作为目前工业企业广为采用的局域网模式，其不仅是最早提供远程网络模式的可编程式自动化控制器，其还能自动配置其内部的管理系统、自动对自动化控制系统内的故障进行排除，现已广泛应用于自来水厂自动化控制系统的建设之中。现如今，在大部分自来水厂广泛使用的自动化控制系统中，所有仪器设备的实时参数和所产生的生产信息都是由PLC系统进行采集和统一控制的，而人机接口和PLC系统的引入则大幅提高了自动化控制系统的安全高效运行效率;至于功能性问题，其核心监控室所显示的内容主要包括:生产设备的实时运行状态、工作中的生产设备数目、自动化控制系统的整体运行状态等;而对于生产设备的自动化控制功能，则可在电子计算机相应的电子软件内，通过手动或自动操作的方式对生产设备的运行状态进行实时管理与控制。与此同时，电子计算机还可通过图像、表格的形式，向监控人员显示生产设备的实时运行状态，并可在生产设备出现故障时，以特殊图像或声音的方式，引起监控人员的注意，以便于在第一时间排除故障，避免带来经济损失和人员伤亡。

3实际案例分析

某水厂隶总占地面积为166483．8m2，绿化面积为49944．9×104m3/d，一期供水规模为20×104m3/d，，主要承担城市的供水任务。2018年7月正式投产运营。

图1水厂工艺流程

根据制水工艺流程，主要包括以下功能模块。

1. 中控室总工艺监控平台:以人机界面显示水厂整体工艺流程，操作人员可将画面直观对应实际的生产工艺环节，监控生产运行。②取水泵房+沉淀池工艺监控:对取水泵房实现远程操控，将长荡湖水引入沉淀池，对取水泵房和沉淀池进行详细工艺环节显示，包括泵阀启停状态、滤前水质数据、滤后水质数据等。③加药系统+臭氧系统工艺监控，实现对臭氧投加量和氯气投加量的全程监控，确保投加量准确、适宜。④炭滤池系统+砂滤池系统+泥水处理工艺监控。⑤冲洗泵房+送水泵房工艺监控，图形化显示和监控出水泵房设备、生产运行数据。⑥配电系统监测，实时监测整个水厂高低压配电设备的运行状况，例如电压、电流、功率、温度等。⑦警戒报警信息，提供对生产运行过程中各种越界信号的报警提示和显示，并通过醒目的文字、色块显示，在泵站或设备运行恢复正常时会自动消除。

4结语

人类的生存离不开水资源，而水资源的供应则离不开供水效率极高的自来水厂。由此看来，不断加强对自来水厂的自动化控制水平，对于提高供水效率、提高水资源质量有着非同一般的意义。因此，自来水厂应不断提高自身科学技术水平，积极引入先进的自动化控制系统和技术手段，以此实现区域范围内所有自来水厂的资源共享和统一管理控制，进而不断提升自来水厂的工作效率和供水质量，降低自来水厂的资金投入，为人们提供更低廉、更优质的水资源。

参考文献:

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［2］何丹征．自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用分析［J］．大科技，2016(11):211－212．

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