自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改進(jìn)措施研究

張成龍

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速的發(fā)展，人們的生活得到了很大的改善。自動(dòng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體性能，直接影響著自來(lái)水廠的生產(chǎn)與供應(yīng)情況，好的自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有利于企業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)對(duì)漢沽自來(lái)水廠自動(dòng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)狀的介紹和不足之處的探討，來(lái)提出對(duì)其改進(jìn)措施的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：自來(lái)水廠;自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);改進(jìn)措施

引言

城市現(xiàn)代化發(fā)展，對(duì)供水行業(yè)的要求不斷提升，為改善水廠出水水質(zhì)，減少能源消耗，提高水廠運(yùn)行管理水平，增加運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，需要技術(shù)的支撐。在水處理系統(tǒng)中，引入自動(dòng)控制技術(shù)，比如PLC技術(shù)，能夠有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的性能，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低處理成本?，F(xiàn)結(jié)合具體實(shí)踐，對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1我國(guó)自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用工作雖起步較晚，但發(fā)展卻十分迅速，先后經(jīng)歷了由傳統(tǒng)的水位自動(dòng)控制逐步發(fā)展為熱工儀表與集中巡檢裝置。改革開(kāi)放使我國(guó)工業(yè)化水平得到了顯著提升，而大批外資的注入和西方國(guó)家先進(jìn)自控技術(shù)和設(shè)施的引入，則加快了我國(guó)自來(lái)水廠自控化的進(jìn)程，是我國(guó)自來(lái)水廠的重要轉(zhuǎn)型期。但由于種種歷史與現(xiàn)實(shí)的原因，目前，我國(guó)自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體應(yīng)用水平還不高，區(qū)域發(fā)展失衡。雖然大中型發(fā)達(dá)城市的自來(lái)水廠自控化程度相對(duì)較高，但欠發(fā)達(dá)地區(qū)的自來(lái)水廠自控化程度仍相對(duì)較低，有的地方甚至還是一片空白。即使在自控化的自來(lái)水廠中，仍沒(méi)有將自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用得淋漓盡致，有的成了擺設(shè)，有的則將其改為手動(dòng)，更有的甚至處于半癱瘓或完全癱瘓的狀態(tài)，導(dǎo)致自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改進(jìn)可分為分散自控化、綜合自控化及綜合化、自控化和網(wǎng)絡(luò)化三個(gè)階段。分散自控化階段是將水廠各部分進(jìn)行分別控制，各系統(tǒng)之間沒(méi)有關(guān)聯(lián);綜合自控化階段是將水廠作為一個(gè)整體的自控化系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，且第一階段的各子系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，此時(shí)的系統(tǒng)共享水廠的所有信息，并具有分散控制的可靠性;綜合化、自控化和網(wǎng)絡(luò)化階段就是在一個(gè)區(qū)域的所有水廠實(shí)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域的信息化，從而實(shí)現(xiàn)共享水廠的綜合化、自控化和網(wǎng)絡(luò)化。目前，我國(guó)只有小部分大型自來(lái)水廠進(jìn)入了第三階段的初級(jí)階段，其余的自來(lái)水廠均處于第一階段或第二階段，而國(guó)外很多發(fā)達(dá)國(guó)家自來(lái)水廠都達(dá)到了全程自控化，這就需要我們不斷改進(jìn)自來(lái)水廠的自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不足之處

經(jīng)過(guò)多年的操作與實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)在工程實(shí)施的整體過(guò)程當(dāng)中雖然雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)能夠很好地與各子站關(guān)聯(lián)，但因自來(lái)水廠廠區(qū)內(nèi)的電纜溝是經(jīng)過(guò)整體設(shè)計(jì)并統(tǒng)一布置的，造成構(gòu)建雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)的兩條光纖被“同溝、同邊、同槽”敷設(shè)，并且整個(gè)廠區(qū)內(nèi)部的電纜溝并沒(méi)有形成暢通的環(huán)狀。正常情況下，雙環(huán)設(shè)計(jì)是為了使一個(gè)環(huán)可以作為另一個(gè)環(huán)的備份，當(dāng)其中一環(huán)出現(xiàn)故障時(shí)，另一環(huán)仍然能夠正常完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。但是，由于自?lái)水廠的雙環(huán)路同溝同邊同槽，導(dǎo)致其與單環(huán)無(wú)異，無(wú)法很好地解決通訊光纖被、物理?yè)p壞所帶來(lái)的通訊中斷等問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)在以往的項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)過(guò)多次，廠區(qū)在緊急維修與保證通暢方面也付出了大量人力和物力。另外，目前自來(lái)水廠的各個(gè)控制設(shè)備采用的是來(lái)自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品，也就是說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)存在有幾種不同品牌的PLC設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)廠區(qū)主干網(wǎng)絡(luò)通訊總線協(xié)議的統(tǒng)一，就需要對(duì)各品牌設(shè)備進(jìn)行不同轉(zhuǎn)換接口的匹配，由于TCP/IP協(xié)議對(duì)各大品牌兼容性較好，因此目前該廠區(qū)選用的是此網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。雖然目前看來(lái)整體的系統(tǒng)兼容性不是什么大問(wèn)題，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看，設(shè)備及接口總會(huì)遭受磨損并進(jìn)行更新?lián)Q代的，在更換設(shè)備或接口時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橄嚓P(guān)零部件換代而造成的不匹配不兼容問(wèn)題，這會(huì)為廠區(qū)的設(shè)備維護(hù)與更換帶來(lái)很多麻煩，甚至造成短時(shí)間的工作中斷。因此，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的統(tǒng)一與全面兼容勢(shì)在必行。

3自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改進(jìn)措施

3.1雙環(huán)路網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用改進(jìn)

自來(lái)水廠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，是由PLC中央監(jiān)控系統(tǒng)連接到雙環(huán)路網(wǎng)絡(luò)上，而雙環(huán)路連接著多個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)并串聯(lián)到子站各設(shè)備上。也就是說(shuō)，中央監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令，通過(guò)雙環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的信息處理與分配，發(fā)送給指定的子站設(shè)備，而各子站設(shè)備的相關(guān)信息，也經(jīng)由雙環(huán)路反饋給中央監(jiān)控系統(tǒng)。可見(jiàn)雙環(huán)路網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)信息流通過(guò)程中的必經(jīng)之路。串聯(lián)在雙環(huán)路上的子站一旦出現(xiàn)故障，極易引起整個(gè)環(huán)路的中斷，進(jìn)而造成自動(dòng)控制系統(tǒng)的癱瘓。在盡可能小地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改造和修繕的前提下，我們建議放棄雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)，采用星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是以某一個(gè)中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，向四面八方進(jìn)行互聯(lián)與拓展，從而使每一個(gè)二級(jí)站點(diǎn)都與一級(jí)有所關(guān)聯(lián)，卻又相對(duì)獨(dú)立，一旦個(gè)別二級(jí)站點(diǎn)出現(xiàn)故障，不會(huì)影響到其它站點(diǎn)的操作與使用。采用星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠很有效地防止系統(tǒng)因部分損壞而全面停轉(zhuǎn)，可以說(shuō)是將設(shè)計(jì)思想定位在“集中控制，分散處理”。

3.2改進(jìn)設(shè)備的兼容性

自來(lái)水廠的自動(dòng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件和連接設(shè)備共同作用而成的，設(shè)備越多，其中的兼容問(wèn)題越值得關(guān)注。特別是目前很多水廠自控系統(tǒng)采用的是多個(gè)不同品牌的產(chǎn)品，需要通過(guò)不同的接口設(shè)備來(lái)達(dá)成各個(gè)節(jié)點(diǎn)的暢通，使整個(gè)系統(tǒng)處在相互兼容的工作環(huán)境中。但這種接口轉(zhuǎn)換的方法也不是長(zhǎng)久之計(jì)，個(gè)別接口出現(xiàn)故障，可涉及到更換和重新兼容的問(wèn)題。因此，建議廠區(qū)在各設(shè)備逐漸更新?lián)Q代的過(guò)程中，盡可能地用同一品牌，以達(dá)到功能和使用的有效兼容。

3.3 PLC的功能拓展

對(duì)自來(lái)水廠而言，單純的本地?cái)U(kuò)展眼光還是相當(dāng)局限的。PLC網(wǎng)絡(luò)可以提供足夠的本地拓展范圍和容量，但一旦自來(lái)水廠需要擴(kuò)大規(guī)模并涉及到遠(yuǎn)程操作時(shí)，就需要在設(shè)計(jì)和施工使用上綜合考慮多方面的因素，在多個(gè)方案中選擇出最適合自身企業(yè)現(xiàn)狀的方案去實(shí)施。鑒于目前漢沽自來(lái)水廠已經(jīng)完成了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的敷設(shè)和使用，為節(jié)約成本，我們建議廠區(qū)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)拓展。這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單有效，就是通過(guò)一個(gè)存在于局域網(wǎng)當(dāng)中的電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)本地PLC與遠(yuǎn)方PLC的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。遠(yuǎn)程拓展，不僅能夠幫助自來(lái)水廠實(shí)現(xiàn)與其它同行業(yè)或相關(guān)企業(yè)的遠(yuǎn)程協(xié)作，還能夠達(dá)到拓展視野、相互學(xué)習(xí)的目的，使自來(lái)水廠的生產(chǎn)與供應(yīng)更好地為人民服務(wù)。

3.4生產(chǎn)工藝流程

自來(lái)水廠生產(chǎn)流程如下：（1）取水。利用多臺(tái)大型離心泵裝置，將江河地表水，抽入到水廠內(nèi)。（2）投藥。按照處理工藝要求，投入一定量的混凝劑和消毒劑，實(shí)現(xiàn)混凝以及消毒處理。（3）絮凝。在源水中，投入一定量混凝劑后，會(huì)出現(xiàn)絮凝反應(yīng)，同時(shí)排出沉淀的污泥。（4）平流沉淀。經(jīng)過(guò)絮凝反應(yīng)后，以低速經(jīng)過(guò)平流沉淀池裝置，沉淀懸浮顆粒，或通過(guò)氣浮系統(tǒng)排除懸浮顆粒。（5）過(guò)濾。利用石英砂，去除水中懸浮雜質(zhì)，使得水更加清澈，定時(shí)反沖洗石英砂。（6）儲(chǔ)水。廠區(qū)內(nèi)設(shè)置清水庫(kù)，保證一定的清水儲(chǔ)貯量。（7）輸水。利用多臺(tái)大型離心泵裝置，將清水庫(kù)中的清水，送至各用水戶。

結(jié)語(yǔ)

總之，在自來(lái)水廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)注意信息的收集與整理、分析與反饋，并將自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與水廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，從而降低成本，提升競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，實(shí)現(xiàn)效益最大化，以更好地服務(wù)于社會(huì)。

參考文獻(xiàn)

[1]何偉.遠(yuǎn)程控制技術(shù)在再生水廠自控系統(tǒng)運(yùn)行管理中的應(yīng)用研[C]//中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)水工業(yè)分會(huì)全國(guó)排水委員會(huì)2017年年會(huì).2014.

[2]何偉.遠(yuǎn)程控制技術(shù)在再生水廠自控系統(tǒng)運(yùn)行管理中的應(yīng)用研究[J].商品與質(zhì)量，2017（8）.

[3]張健.現(xiàn)代化自來(lái)水廠自控系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題探究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2018（22）.