淺析自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來水行業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)就是通過機(jī)器或者機(jī)械代替人類完成一定的工作，在沒有人或者人少的參與下，按照預(yù)定編寫的程序展開工作，并且達(dá)成預(yù)期的目標(biāo)，從而提高生產(chǎn)總值。自動(dòng)化技術(shù)使人們的工作更加輕松，減輕了各種繁重的工作，從而提高了社會(huì)生產(chǎn)的工作效率。自動(dòng)化控制系統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)的核心，也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的主要手段，它是完成自動(dòng)化技術(shù)的必要條件。本文將從自來水行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的研究角度出發(fā)，探究自來水行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并且針對(duì)當(dāng)前自控系統(tǒng)中存在這的問題作出實(shí)質(zhì)性的研究，并且提出一些建設(shè)性的意見，從而提高自來水行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的水平。

關(guān)鍵詞：自來水；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；策略；要求

自來水在人們的社會(huì)生活中扮演著極其重要的角色，作為生活必須品是或不可缺的，也許與百姓生活息息相關(guān)的。自來水的出現(xiàn)使人們的生活居民用水變得更加方便，改善了過去挑水水儲(chǔ)水的生活狀況，隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)于自來水的質(zhì)量問題的關(guān)注程度也在同步增加。因此，自來水廠必須跟隨時(shí)代發(fā)展的腳步，將過去傳統(tǒng)陳舊的控制方法必須摒棄，采取現(xiàn)代化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，從而加大對(duì)自來水的處理效果，為居民提供高質(zhì)量的自來水，從而保證居民的用水健康。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來水廠里主要運(yùn)用到水質(zhì)的檢測(cè)、自來水的流量控制以及變頻節(jié)能等幾個(gè)方面。本文主要從自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來水行業(yè)的應(yīng)用角度出發(fā)做出分析，分析其工作原理和發(fā)展現(xiàn)狀，并且提出今后發(fā)展的需求，從而提高我國(guó)居民生活用水的自來水的質(zhì)量。

一、自來水的生產(chǎn)過程和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

自來水在人們的社會(huì)生活中占據(jù)著重要的地位，而且它還是人們社會(huì)生活的必需品，其作用和價(jià)值是無法替代的。隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)于自來水的質(zhì)量問題也愈加重視，尤其是在當(dāng)今全球正面臨著嚴(yán)重的環(huán)境污染的時(shí)候，尤其是最近我國(guó)各省市暴露的河流、地下水污染嚴(yán)重的情況，保證自來水的質(zhì)量顯得更加重要。接下來，本文將介紹自來水的生產(chǎn)步驟和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，讓廣大民眾能夠?qū)ψ詠硭纳a(chǎn)過程有一個(gè)大致的了解。

（一）自來水的生產(chǎn)過程。因?yàn)榻ㄔ煳恢煤妥詠硭a(chǎn)設(shè)備的不同，各個(gè)自來水廠的自來水制作過程也存在許多不同的地方，但是其基本原理和基本步驟大致相同，并沒有太大的區(qū)別。其基本操作步驟可以概述為以下幾類：取水、制備、投取藥劑、混凝、沉淀、過濾、送水。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，自來水廠已經(jīng)逐步采取了深度制水工藝，從而提高了自來水的質(zhì)量，達(dá)到了國(guó)家對(duì)自來水的管理標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代制水工藝將自動(dòng)化控制儀表和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，加大了對(duì)自來水生產(chǎn)過程中的監(jiān)督和管理，從而提高了自來水廠的工作效率，生產(chǎn)出更加符合社會(huì)生活居民用水的高質(zhì)量的自來水。

（二）自來水自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成元素。在自來水自動(dòng)控制系統(tǒng)中將會(huì)存在許多控制站，這些控制站分散式的位于自來水廠的各個(gè)地方，共同作用。本文將以西門子S7-300一級(jí)控制站作為研究代表，從硬件和軟件方面對(duì)自來水自控系統(tǒng)的組成部分展開細(xì)致的分析和研究。該控制站在硬件上主要可以分為五個(gè)組成部分：CPU、電源適配器、數(shù)字量、模擬量和通訊設(shè)備。其中，電源適配器、CPU和通訊設(shè)備分別安裝在控制站的一號(hào)到三號(hào)位置，其他組成元素的安裝位置可以隨機(jī)化，并沒有明確的要求。每個(gè)控制站上最多只能安裝八個(gè)數(shù)字量或者模塊量，如果想要安裝更多的模塊量和數(shù)字量，就必須采用擴(kuò)展組態(tài)進(jìn)行數(shù)字量和模塊量的擴(kuò)展。

（三）控制方案。在自來水控制方案中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)得到了大力的應(yīng)用，本文接下來將從三個(gè)方面對(duì)這些自動(dòng)化控制方案作出細(xì)致的分析和研究，主要包括以下控制內(nèi)容，單閉環(huán)自動(dòng)控制方式、加氯和漏氯控制方式、濾池沖洗和反沖洗控制方式。

在自來水處理的加藥過程中，基本上采取的就是單閉環(huán)自動(dòng)控制方式。 自來水處理的加藥過程就是根據(jù)自來水的特性，達(dá)到自動(dòng)加藥的目的，同時(shí)通過自動(dòng)化技術(shù)將藥品攪拌混合在一起，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的目的。具體的操作過程可以概述為，將一個(gè)預(yù)先設(shè)置的SCD值置于中央控制系統(tǒng)中，然后利用SCD檢測(cè)儀檢測(cè)水質(zhì)，將檢測(cè)好的結(jié)果轉(zhuǎn)化為4-20MA的信號(hào)形式，再將此模式的信號(hào)傳遞給PLC，并將檢測(cè)值和預(yù)定設(shè)置值進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。根據(jù)合理的比較值，做出合適的調(diào)整，在自動(dòng)加藥的過程中展現(xiàn)出合理的自動(dòng)化過程。

接下來就是對(duì)加氯控制系統(tǒng)和漏氯控制系統(tǒng)做出簡(jiǎn)單的介紹和概述。加氯系統(tǒng)主要分為前加氯系統(tǒng)和后加氯系統(tǒng)，并且具有各自的工作內(nèi)容和職責(zé)。前加氯控制方式主要是對(duì)原水采取加氯，用來除去原水中的微生物，達(dá)到初步除雜的效果。后加氯系統(tǒng)是根據(jù)濾池中流出的出水量和剩余氯量的比例來確定加氯量，PLC是根據(jù)濾池氯量監(jiān)控系統(tǒng)做出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募勇瓤刂?。如果濾池中流出的自來水中的氯量超出了設(shè)定的預(yù)定值，就會(huì)啟動(dòng)漏氯控制系統(tǒng)，從而吸收濾池中多余的氯量，從而提高自來水的質(zhì)量。

濾池過濾沖洗和反沖洗在自來水自控系統(tǒng)中也占據(jù)著重要的地位，發(fā)揮著積極的作用。他們主要分為定量處理和定時(shí)處理兩種類型。定量處理是按照自來水通過濾池的流量來決定沖洗和反沖洗控制，而定時(shí)處理是按照時(shí)間來執(zhí)行控制過程。不管是定時(shí)還是定量處理，在水廠開始走入穩(wěn)定發(fā)展過程后，對(duì)自來水的質(zhì)量上產(chǎn)生的積極效果都是一樣的。

目前，我國(guó)在居民生活供水上基本上采取的還是恒壓供水方式，與之前提到的加藥控制方式具有相似的自動(dòng)化原理。將實(shí)際檢測(cè)的自來水壓值與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而有依據(jù)的改變變頻器的頻率，進(jìn)而改變水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)壓的目的，與此同時(shí)，通過PID調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定保持水泵穩(wěn)定在一個(gè)頻率區(qū)間以至于穩(wěn)定供水壓力，保障住戶正常用水，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水控制。

二、自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用的要求

自動(dòng)化控制系統(tǒng)要想在在自來水行業(yè)得到更好的應(yīng)用，不僅僅只是需要依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，而且還要加強(qiáng)對(duì)自來水廠工作人員專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)技能的提高，定期的組織相關(guān)自動(dòng)化技術(shù)知識(shí)的培訓(xùn)，提高他們的綜合素質(zhì)和自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用能力。

在城市供水中，自來水廠表現(xiàn)出了重要的作用和地位。因此，自來水廠自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用程度可以直接反應(yīng)一個(gè)城市供水系統(tǒng)的先進(jìn)化水平，可以直接左右普通老百姓的生活居民用水的質(zhì)量。因此，在自來水的生產(chǎn)過程中，加大自動(dòng)化控制技術(shù)的利用率，提高自來水生產(chǎn)效率，對(duì)自來水的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)加強(qiáng)有效的控制和監(jiān)督，能夠生成出高質(zhì)量的自來水，提高居民生活滿意度，提高社會(huì)生活的質(zhì)量和環(huán)境。

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的大量運(yùn)用，對(duì)于自來水廠工作人員的綜合素質(zhì)也要展開同步的提高，不僅僅只是局限于自動(dòng)化技術(shù)，相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化控制技術(shù)都必須熟練掌握。并且在自來水廠的生產(chǎn)過程中，可以利用自己專業(yè)的知識(shí)和超高的個(gè)人能力解決各種困難，提高自來水廠的工作效率。

三、結(jié)語

自從國(guó)家頒布了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》之后，自來水廠在供水系統(tǒng)上和生產(chǎn)過程中增加了許多自動(dòng)化控制技術(shù)，在很大程度上提高了自來水的質(zhì)量，保證了居民用水的質(zhì)量。但是，自來水廠并不能滿足這種成績(jī)，應(yīng)該緊跟現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的步伐，不斷的完善自來水的生產(chǎn)過程，積極創(chuàng)新，不斷進(jìn)步，使居民用水質(zhì)量得到更大層次的提高。（作者單位：曲阜師范大學(xué)工學(xué)院）

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