自動化控制系統(tǒng)在自來水行業(yè)中的應(yīng)用分析

張靜嬌++付雷

摘 要：文章簡單介紹了當(dāng)前自來水廠的自來水制水工藝，并分析了幾種控制方案，并對自控系統(tǒng)在自來水行業(yè)的應(yīng)用提出了要求。

關(guān)鍵詞：自動化；控制系統(tǒng)；自來水行業(yè)

自來水與人們的自身利益密切相關(guān)，愈發(fā)進步的生活水平下，人們越來越重視自來水的質(zhì)量問題，進而對自來水廠而言，其原有的較為傳統(tǒng)的控制方法就不太適合，需要被摒棄，而提高自來水處理技術(shù)，提高居民供水質(zhì)量。其中核心組成部分就包括自來水廠的控制技術(shù)，如水質(zhì)檢測、水處理控制和變頻節(jié)能還有綜合自動化系統(tǒng)等。文章將從自來水處理中應(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)的工作原理和操作方法等方面開始具體闡述。

一、自來水制水工藝以及自動化控制系統(tǒng)

自來水作為居民生存的基本保障之一，其質(zhì)量受到人們的廣泛關(guān)注，特別是當(dāng)今環(huán)境受到大面積污染，自來水質(zhì)量的保證更是尤為重要。因此有必要了解自來水的制水工藝以及自動化控制系統(tǒng)的組成。

（一）自來水的制水工藝

自來水制作工藝流程會根據(jù)不同的自來水廠的實際情況以及擁有的設(shè)備條件的不同有所不同，但是其基本流程是一樣的，主要分為取水、制備與投加藥劑、混凝、平流沉淀、過濾沉淀、送水。為達到國家最新標(biāo)準(zhǔn)，制水工藝使用的是深度處理工藝，屬于最新的制水工藝。自控儀表選擇了分布式集散控制系統(tǒng)，并將計算機控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，使得整個生產(chǎn)工藝的管理控制變得自動化，并且大大提高了自來水廠的生產(chǎn)效率，也使得自來水廠出水質(zhì)量得到一定程度的保證。

（二）自來水自控系統(tǒng)的組成

整體自動控制系統(tǒng)中，會存在多個控制站，這里選擇其中一個以西門子S7-300為一級控制站作為代表，以便于對PLC在控制站中軟件以及硬件等的設(shè)置進行一個較為精準(zhǔn)的分析。硬件方面： CPU、電源、數(shù)字量輸入輸出、模擬量和通訊五個大模塊是主要構(gòu)成部分，其中電源模塊、CPU模塊、通訊模塊、分別安裝在機架的1-3號位置，其他模塊的位置并不會固定，可以隨意選擇安裝位置，每個機架最多可以組態(tài)8個數(shù)字量或模擬量模塊，如需要更多的數(shù)字量或模擬量可以使用擴展機架進行組態(tài)。

（三）控制方案

控制方案中，主要從加藥系統(tǒng)的單閉環(huán)自動控制方式、加氯系統(tǒng)自動控制方式以及漏氯控制方式、濾池過濾以及反沖洗控制方式等方面進行講解。

首先，單閉環(huán)自動控制方式是在加藥系統(tǒng)中使用的方法，實際上來說，加藥過程是一個利用源水的特性參數(shù)，達到自動加藥的目的，并將其攪拌混合在一起的過程。具體為設(shè)置一個目標(biāo)SCD值置于中央控制系統(tǒng)，利用現(xiàn)場SCD儀進行水質(zhì)檢測之后，將檢測的結(jié)果轉(zhuǎn)化成為4-20MA的信號形式，并將其傳遞給PLC，之后還要進行檢測結(jié)果與目標(biāo)設(shè)定值的比較，利用PID計算的方法，控制變頻器的頻率，合理改變調(diào)整計量泵，實現(xiàn)整個過程的循環(huán)控制，對自動加藥的用量進行較為合理也較為準(zhǔn)確的控制。

下面進行加氯系統(tǒng)的自動控制方式與漏氯控制方式的闡述。加氯系統(tǒng)分為前加氯控制方式和后加氯控制方式。前加氯控制方式是號對原水加氯，除去原水中的微生物等以減少對澄清池的絮凝影響，其根據(jù)PLC采集運算出的進水量按比例投入加氯量的開環(huán)控制系統(tǒng)；后加氯控制方式，根據(jù)濾池出水量按比例運算和余氯的補正運算來確定加氯量，PLC根據(jù)現(xiàn)場余氯分析儀采集的數(shù)據(jù)嚴(yán)格控制余氯量，當(dāng)現(xiàn)場氯氣量超過一定值的時候，PLC將發(fā)出警報，并將漏氯吸收中和裝置開啟，降低現(xiàn)場氯氣量。

以下進行濾池過濾與反沖洗控制方式的介紹。濾池過濾和反洗周期分為定量和定時兩種，定量為濾池過濾一定的原水后反洗濾池使之循環(huán)使用，定時即為按使用時間進行過濾-反洗-過濾的循環(huán)使用，當(dāng)水廠進入穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)后定量和定時過濾反洗的效果將是一樣的。

此外，我國目前均使用恒壓供水的方式進行供水，與上文提到的加藥控制有類似的原理，將現(xiàn)場測定水壓值與先前設(shè)定值進行準(zhǔn)確比較，進而調(diào)整變頻器的頻率，通過水泵轉(zhuǎn)速的變化達到調(diào)節(jié)供水壓的目的，采用這種循環(huán)調(diào)節(jié)的方法，實現(xiàn)恒壓供水。

二、自動化應(yīng)用的要求

要想將自動化控制系統(tǒng)更好的應(yīng)用于自來水行業(yè)，不僅對自來水廠的自動化程度有很高要求，對業(yè)務(wù)人員的綜合素質(zhì)也有很大要求。

城市供水業(yè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是自來水廠，因此可以說是自來水廠的自動化程度左右了城市供水業(yè)的質(zhì)量與城市供水的效率，在供水中投入自控系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集、遠程在線控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)认到y(tǒng)，傳輸并分析原水、濾后水與出廠水濁度、ph、余氯以及水壓和流量、各種電力參數(shù)、加氯加藥量等重要數(shù)據(jù)，保證了出廠水的質(zhì)量，也大大提高了工作效率，使生產(chǎn)變得更加安全高效、環(huán)保節(jié)能。

此外，隨著自動化在自來水行業(yè)的應(yīng)用，對業(yè)務(wù)人員的素質(zhì)也有了較高要求，如不僅要對基本原理知識熟練掌握，還要對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化控制系統(tǒng)有一定程度的了解，并能夠運用這些系統(tǒng)解決出現(xiàn)的問題；因此，員工的知識面、學(xué)歷與綜合素質(zhì)等方面應(yīng)該有一個全面的提高，以達到全面發(fā)揮自控系統(tǒng)的優(yōu)秀性能。

為了讓自動化控制系統(tǒng)更好的應(yīng)用，可以逐步實現(xiàn)智能化，分析運行狀態(tài)，并能判斷故障發(fā)生，使大多數(shù)人甚至全部人均能操作；還可以將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等與之相結(jié)合，實現(xiàn)多功能模塊的建立，與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)實現(xiàn)對接。

三、總結(jié)

自國家衛(wèi)生部發(fā)布了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》并實施后，很多自來水廠進行了供水方法和控制方法的改進與提高，并取得了很大成效，但是還是需要根據(jù)實際情況，不斷調(diào)整控制方法，繼續(xù)改進創(chuàng)新，使自來水廠的水處理能力得到進一步提高，保證居民生活水平。

參考文獻：

[1]孫延龍.自動化控制系統(tǒng)在自來水行業(yè)中的應(yīng)用[J].網(wǎng)友世界·云教育，2014（19）：68-68.

[2]董昆明.現(xiàn)代水廠自動化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2011，07（24）：6013-6014，6019.

[3]呂平.PLC在自來水廠自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2014（11）：37-37.