淄博引黃供水調(diào)度自動化監(jiān)控系統(tǒng)

趙玲玲

（山東淄博引黃供水管理局，山東 淄博 255087）

淄博引黃供水工程由水庫泵站、凈水廠、配水廠及配套的輸水渠管組成。水庫泵站至凈水廠6.67km，凈水廠至配水廠10.3km。供水調(diào)度自動化監(jiān)控系統(tǒng)的建立，使水庫泵站、凈水廠、配水廠、輸水管網(wǎng)形成一個有機整體。

1 淄博引黃供水調(diào)度自動化監(jiān)控系統(tǒng)綜述

本供水調(diào)度自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用中央控制室集中監(jiān)控、PLC分散控制和現(xiàn)場操作臺手動控制的三級控制。PLC軟硬件主要由西門子公司提供，PLC與計算機之間采用RS－485通訊接口，數(shù)據(jù)庫采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL SERVER，利用ODBC進行數(shù)據(jù)通信。全部無線數(shù)傳系統(tǒng)既可實時檢測供水系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的工況，如閘閥的開關(guān)狀態(tài)、電機的開停狀態(tài)、管道壓力、各點水位、電壓、電流等，又可遙控相關(guān)的機電設(shè)備；同時還具有在供水過程中追蹤顯示輸水過程數(shù)據(jù)及故障自動報警等功能。為保證供水水質(zhì)、提高供水安全性、降低供水成本、提高管理水平提供了關(guān)鍵的技術(shù)保障。

整個供水自動化系統(tǒng)工程共分為四大部分∶局中心控制調(diào)度系統(tǒng)、配水廠中心控制系統(tǒng)、凈水廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)、水庫泵站控制系統(tǒng)。下面主要介紹一下局中心控制調(diào)度系統(tǒng)和凈水廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)。

2 局中心控制調(diào)度系統(tǒng)

2.1 局中心控制室是供水工程自動控制系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，調(diào)度中心的調(diào)度指令通過中心控制室的控制設(shè)備發(fā)往各預(yù)定設(shè)備站點，各站點的信息也通過控制網(wǎng)絡(luò)在中心控制室實時動態(tài)顯示。中心控制室設(shè)有操作客戶機及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，它們通過以太網(wǎng)接入水廠控制服務(wù)器，分別安裝標準WINCC組態(tài)軟件，實現(xiàn)整個供水工程工藝流程的自動檢測和控制。中心控制室可隨時調(diào)出各生產(chǎn)區(qū)段的組態(tài)運行模擬圖及相關(guān)技術(shù)參數(shù)，實時記錄打印有關(guān)運行曲線及報表，并向各區(qū)段發(fā)送指揮生產(chǎn)的各項指令。

2.2 從整個供水系統(tǒng)自動控制的角度來說，中心控制室完成以下功能

生成全系統(tǒng)工藝流程圖，變配電系統(tǒng)實時動態(tài)圖。提供清晰、友善的人機界面，反映工藝流程、變配電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。實現(xiàn)報警、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線的儲存、顯示和查詢，生成并打印各類生產(chǎn)運行管理報表。

2.2.2 控制功能

當設(shè)備處于遙控狀況下，可具有四級控制功能∶即現(xiàn)場手動控制、計算機鍵盤控制功能、聯(lián)動控制功能和全自動控制功能。

2.2.3 通訊功能

實現(xiàn)對水庫泵站、凈水廠、配水廠的數(shù)據(jù)采集和指令發(fā)送。

2.2.4 動態(tài)圖形及實時數(shù)據(jù)顯示

在中心控制室、計算機顯示器和大屏幕投影儀動態(tài)實時顯示全系統(tǒng)工藝流程、各主要工藝設(shè)備和高壓配電設(shè)備運行狀態(tài)、參數(shù)等過程控制量、各環(huán)節(jié)的工藝和電氣等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使生產(chǎn)管理人員掌握到當前全廠生產(chǎn)實行情況，可以從總圖到詳圖多層次檢測。

2.2.5 趨勢圖功能

染病后枝、干、根木質(zhì)部變?yōu)楹稚?，病菌產(chǎn)生的毒素使葉片表皮與葉肉分離，氣孔失去控制機能，空隙中充滿空氣。發(fā)病往往先在一個枝上出現(xiàn)癥狀，以后增多。嚴重時木質(zhì)部變色，葉片小，根部腐朽，2-3年后會死亡。

用線狀圖顯示歷史趨勢或當前趨勢。對模擬信號進行歸檔記錄，一幅畫面上可在一個時間軸上用不同顏色來顯示多條不同的曲線，操作員可以方便地調(diào)整趨勢顯示的時間坐標或輸入范圍及選取需要顯示的參數(shù)。

2.2.6 報警處理

計算機配有故障處理系統(tǒng)軟件，在畫面頂部優(yōu)先顯示報警信息并進行聲音報警，這些報警信息使操作人員可以快速地對報警作出相應(yīng)的反應(yīng)。

3 凈水廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)

新城凈水廠自控系統(tǒng)選用西門子PLC和Profibus現(xiàn)場總線產(chǎn)品作為主控設(shè)備，在各崗位設(shè)PLC工作站，通過PROFIBUS－FMS連接成控制網(wǎng)，將信息上傳至中心調(diào)度室，接受執(zhí)行中心調(diào)度室下達的調(diào)度命令。

3.1 在凈水車間（包括加藥、加氯、澄清池、配水混合池、回用泵房）、濾池車間（濾池、鼓風機房）、送水車間（送水泵房、總降）設(shè)有人機操作界面進行生產(chǎn)操作。控制硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示∶

3.2 自控系統(tǒng)主要實現(xiàn)了以下功能

3.2.1 加藥站利用原水流量、濁度，控制計量泵進行流量比例加鐵鹽及PAM，比例系數(shù)通過原水濁度等因素進行自動調(diào)整；配藥部分利用各藥池液位控制提升泵、壓水閥等設(shè)備進行自動配藥；加藥與配藥的自動控制相結(jié)合，整個加藥間只要輸入原藥濃度值，就可以自動進行投加，實現(xiàn)了無人值守的全自動控制。

3.2.2 加氯控制站控制加氯機進行流量比例自動投加；中和塔和氯庫風機根據(jù)漏氯報警情況自動開、停，實現(xiàn)了無人值守。

3.2.3 配水混合池站，實現(xiàn)了所有受控設(shè)備的計算機監(jiān)控，在計算機上對所有設(shè)備可進行操作；回用泵房根據(jù)回用水池水位自動控制泵的開、停并自動進行輪換；澄清池排泥系統(tǒng)可以進行排泥閥、沖洗閥的聯(lián)動，也可以設(shè)定參數(shù)進行全自動定時排泥。

3.2.4 濾池控制站下掛10個子站，完成了濾格的恒水頭過濾及自動的氣水反沖洗，通過濾格水位的變化自動控制出水調(diào)節(jié)閥開度，使濾格水位在整個運行過程中恒定在設(shè)定水位；控制進水閥、排水閥、反沖洗供氣閥、通氣閥、反沖洗供水閥、出水調(diào)節(jié)閥、空壓機、鼓風機等設(shè)備聯(lián)動，完成氣-氣水-水的反沖洗過程，全自動運行。

3.2.5 總降、泵房控制站與微機保護系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了總降各運行狀態(tài)及參數(shù)的監(jiān)控，并在計算機上可以分合閘。送水泵房實現(xiàn)了對泵組的聯(lián)動控制，實現(xiàn)了繞組溫度、軸承溫度及其它模擬量的監(jiān)視、記錄。

4 淄博引黃供水調(diào)度自動化監(jiān)控系統(tǒng)的特點

本自動化監(jiān)控系統(tǒng)除了具有一般微機自動化系統(tǒng)所具有的控制、監(jiān)視功能外，還具有以下特點∶

4.1 分散性

根據(jù)淄博引黃供水工藝的特點，分為取水泵站、加藥車間、投氯車間、反應(yīng)池、濾池、清水池、供水泵站等。由于主體設(shè)備過于分散因此需要控制系統(tǒng)設(shè)計成幾個不同功能的分站，通過網(wǎng)絡(luò)使各個站之間既獨立又關(guān)聯(lián)，互不影響地進行各自的控制任務(wù)。

4.2 集中監(jiān)控

為了確保供水水質(zhì)，操作人員需要在中控室對整個水廠的生產(chǎn)情況了解，并進行集中監(jiān)控。

4.3 可靠性、安全性

整套系統(tǒng)以保證安全可靠高效運行為準則。完善的故障報警及預(yù)報警功能，最大程度上保證設(shè)備及工藝運行的穩(wěn)定和安全，通過對水質(zhì)指標的實時檢測，有效防止水質(zhì)事故的發(fā)生；通過對主要設(shè)備的運行狀態(tài)的動態(tài)檢測，實現(xiàn)運行參數(shù)的分段報警，可以及時地預(yù)報和發(fā)現(xiàn)故障。

4.4 可維護性

盡量優(yōu)化程序，加大集成度，考慮程序的通用性，使用戶使用方便，維護容易，同時增加了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和硬件方面具有強大的報警和故障自診斷功能，方便工程師對系統(tǒng)故障進行分析和維護。

4.5 可擴展性

考慮到今后的擴展，軟硬件配置盡量采用開放式結(jié)構(gòu)，并在系統(tǒng)資源方面增加適當冗余，以便今后新建項目時，實現(xiàn)可靠的無縫對接。系統(tǒng)采用具有一定標準及應(yīng)用較為廣泛的軟硬件產(chǎn)品，并考慮一定的余量，為將來水廠的擴建及系統(tǒng)的變更打下基礎(chǔ)。