淺析給水廠自控系統(tǒng)的發(fā)展及存在的問題

顧澤純

上海市崇明區(qū)自來水公司 上海 202150

1 自來水廠自控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

在信息社會(huì)的背景下，自來水廠也是完全自動(dòng)化的。自我調(diào)節(jié)過程包括三個(gè)主要方面，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述監(jiān)控系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)：在一般情況下，它是由一臺(tái)個(gè)人電腦和一個(gè)可編程邏輯控制器的系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行期間都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，SCADA系統(tǒng)具有大量網(wǎng)絡(luò)區(qū)域和柔性通信模式的優(yōu)點(diǎn)，但其在實(shí)際中效果并不顯著，這是難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？刂疲篋CS系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是SCADA系統(tǒng)已經(jīng)沒有了，它需要通過分層分布式控制，可以實(shí)現(xiàn)控制范圍寬，且時(shí)效性不是很好，但系統(tǒng)比較復(fù)雜，開發(fā)和維護(hù)人員的要求比較高，應(yīng)用不易于使用。IPC+PS系統(tǒng)是更先進(jìn)的控制器。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)和中央控制器的分層分配控制器。此外，PLC的可靠性是比較高的，它是在應(yīng)用過程中更方便，開發(fā)周期短，運(yùn)行成本低，它可以直接連接到一個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。因此，IPC+PLC系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)在更為常見[1]。

在我們工廠的水生產(chǎn)過程中使用自動(dòng)控制。供水：根據(jù)液位計(jì)測(cè)量的透明儲(chǔ)水箱的水位，根據(jù)需要和供水量，通過遙控調(diào)節(jié)進(jìn)水閥的開度。加藥：根據(jù)分配過程中實(shí)時(shí)測(cè)量的水質(zhì)信息，通過控制加藥泵和控制閥調(diào)節(jié)加氯系統(tǒng)，加藥系統(tǒng)調(diào)整加藥量以確保水質(zhì)。反應(yīng)沉淀：在控制反應(yīng)罐和沉淀池中的污泥時(shí)，通過由自動(dòng)控制控制的電磁閥實(shí)現(xiàn)污泥排放的自動(dòng)控制。過濾：控制過濾器。通過由在過濾器中的水位指示器測(cè)量的改變，來調(diào)整水閥，使得一恒定的水過濾是在液面的恒定速度來實(shí)現(xiàn)的開口，該系統(tǒng)接收來自水位計(jì)的水位信號(hào)，當(dāng)水位低于設(shè)定值時(shí)，水位上升，當(dāng)水位低于設(shè)定水位低時(shí)，水位下降。供水：使用壓力計(jì)，流量計(jì)，氯氨分析儀，全廠濁度計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)控工廠水壓，流量和水質(zhì)，確保用水安全。

水處理中有兩種主要類型的檢測(cè)儀器：一方面，一種監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程物理參數(shù)的測(cè)量裝置，如計(jì)量泵，控制閥和電磁流量計(jì)。另一種檢測(cè)水質(zhì)的分析儀，如PH計(jì)，氯胺計(jì)，溶解氧計(jì)，濁度計(jì)等。在水自動(dòng)化應(yīng)用過程中，儀器的質(zhì)量直接影響整個(gè)工作的效果。通過比較儀器的性能，質(zhì)量，價(jià)格等，選擇更有效的檢測(cè)儀器是中國(guó)水廠的自動(dòng)化。發(fā)展的重要任務(wù)。

2 給水廠中控室部分

中央控制室是供水系統(tǒng)自動(dòng)控制的重要部分，并且具有監(jiān)控和管理整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工業(yè)計(jì)算機(jī)。中央控制室通常配備兩臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)，一個(gè)工程師站和一個(gè)操作員站，兩臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)處于待機(jī)模式。通過不間斷電源（UPS），中央室內(nèi)工業(yè)計(jì)算機(jī)通過光纖以太網(wǎng)與每個(gè)PLC控制站通信。中央控制室配有激光打印機(jī)，可打印統(tǒng)計(jì)報(bào)告。有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜有一個(gè)控制器的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)開關(guān)。中央控制室還配有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。硬件包括硬盤錄像機(jī)，視頻監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)視器和其他設(shè)備。攝像機(jī)控制信號(hào)被發(fā)送到中央控制室的視頻監(jiān)視管理服務(wù)器。視頻監(jiān)控服務(wù)器可以選擇特定的像素監(jiān)控器或選擇多個(gè)圖像循環(huán)或同時(shí)監(jiān)控。中央控制室通常有一個(gè)大屏幕，用于顯示圖像和信息。顯示屏通常有三種類型，即投影儀，LCD拼接屏和DLP背投拼接屏。其中，投影機(jī)最便宜，顯示效果最差。DLP背投拼接屏效果最佳，但價(jià)格過高，限制了其使用。液晶拼接屏價(jià)格便宜，顯示效果也很好，應(yīng)用范圍更廣[2]。

中央控制室的整體情況顯示了整個(gè)供水系統(tǒng)的水生產(chǎn)過程。它顯示了從進(jìn)水口到供水系統(tǒng)的主要控制參數(shù)和設(shè)備的實(shí)時(shí)參數(shù)。每個(gè)系統(tǒng)的過程圖，報(bào)警窗口，ECU參數(shù)設(shè)置，生產(chǎn)報(bào)告和歷史查詢。實(shí)時(shí)監(jiān)控供水系統(tǒng)的運(yùn)行情況。使用統(tǒng)計(jì)信息，摘要和分析存儲(chǔ)所有類型的數(shù)據(jù)。同時(shí)，UPS具有斷點(diǎn)保護(hù)功能，可確保不會(huì)丟失數(shù)據(jù)并捕獲數(shù)據(jù)。

3 給水廠自控系統(tǒng)存在的問題

3.1 自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足

從大的角度來看，收集，處理和水的供水的供水系統(tǒng)的主要過程，但許多三個(gè)主要組成部分有助于形成連續(xù)的生產(chǎn)工藝和中國(guó)的供水開始的自動(dòng)化。后來在實(shí)際使用中存在一些缺點(diǎn)：第一，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃：在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于很多自來水公司，它往往是過多的考慮到水系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展的當(dāng)前需求，而沒有考慮其耐用性和壽命完成，由于人口因素和水耗經(jīng)濟(jì)發(fā)展增加不考慮。自動(dòng)系統(tǒng)不易調(diào)節(jié)和適應(yīng)。畢竟，將來有一個(gè)問題需要大大改變；第二，功能設(shè)置太復(fù)雜：在供水一些自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，它往往是過高追求高標(biāo)準(zhǔn)，但沒有足夠的重視供水系統(tǒng)和未來可能的條件的現(xiàn)狀，導(dǎo)致系統(tǒng)功能的復(fù)雜設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)的需要和執(zhí)行更復(fù)雜的功能容易出現(xiàn)影響自動(dòng)控制器正常運(yùn)行的操作問題和維護(hù)問題。

3.2 給水廠自控設(shè)備存在的問題

在供水系統(tǒng)中使用設(shè)備是影響自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要因素，如以下方面所示質(zhì)量問題。水系統(tǒng)具有更高的水質(zhì)要求，因此有許多應(yīng)用，例如：氯胺計(jì)，溶解氧儀，濁度計(jì)，計(jì)量泵，控制閥，電磁流量計(jì)等質(zhì)量問題，直接關(guān)系到自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行在一起，并且設(shè)備的不穩(wěn)定操作還導(dǎo)致自動(dòng)的故障控制系統(tǒng)。適合的問題。對(duì)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要系統(tǒng)的一個(gè)很好的設(shè)計(jì)，但它也需要一定的監(jiān)督手段來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常運(yùn)行一定的精度，因此儀器的支持自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度正確選擇應(yīng)該和精度不夠精度太高的現(xiàn)象。備件問題。在供水系統(tǒng)中，有很多設(shè)備，設(shè)備的故障是正常的事件：由于某些設(shè)備不包括零部件，它們不能被及時(shí)修復(fù)和更換，因此很難為自動(dòng)控制繼續(xù)正常運(yùn)行。應(yīng)為購(gòu)買備件提供適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備。對(duì)于索賠率較高的部分零件，應(yīng)及時(shí)購(gòu)買。應(yīng)定期通知中國(guó)無法提供的部分設(shè)備，并準(zhǔn)備好設(shè)備，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)問題。確保供水系統(tǒng)的正常供水。

4 給水廠自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 水質(zhì)檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)

自來水的質(zhì)量具有水系統(tǒng)的可信度和水系統(tǒng)中人們的信任。人類生活與水密不可分：水質(zhì)對(duì)人們的生活和健康產(chǎn)生重大影響。因此，供水前的水生植物必須嚴(yán)格檢查水質(zhì)。水系統(tǒng)中的自來水由新型自動(dòng)監(jiān)測(cè)工具監(jiān)測(cè)，包括水流量，水位，溫度，壓力和水質(zhì)，設(shè)備包括pH計(jì)，流量檢測(cè)器和氯氣泄漏檢測(cè)器。儀器儀表，余氯分析儀和其他測(cè)試儀器。各類探測(cè)器發(fā)揮獨(dú)特作用：例如，在水的測(cè)定流被用于確保在除了使用常規(guī)電磁流量計(jì)的水流量測(cè)量的精度大量的非接觸式測(cè)量裝置。此外，各種精密儀器用于測(cè)量水位，溫度等方面，以確保各方面的水安全。這里應(yīng)該指出的是，儀表起著水系統(tǒng)，這是為實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)的自動(dòng)化的基礎(chǔ)上不可或缺的角色。在這個(gè)階段，通過手動(dòng)遠(yuǎn)程或本地操作來調(diào)節(jié)水質(zhì)，并且自動(dòng)化程度不高。未來，水質(zhì)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)水質(zhì)控制，在線儀器將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)信息，并通過與給定值進(jìn)行比較來調(diào)整劑量測(cè)量。以余氯為例，如果工廠余氯值的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大于預(yù)定值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低二氧化氯和次氯酸鈉的用量，達(dá)到減少余氯的目的。當(dāng)然，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我們必須繼續(xù)使用創(chuàng)新的儀器檢測(cè)工具來提高監(jiān)測(cè)的廣度和準(zhǔn)確性，改善供水質(zhì)量，確保人們的生活質(zhì)量。

4.2 自動(dòng)變頻控制技術(shù)

自來水廠需要了解季節(jié)性變化以及人們?cè)谟兴畷r(shí)所需的水量。一個(gè)城市的用水需求在不同季節(jié)和不同時(shí)間之間變化很大，峰值和峰值不同。因此，水生植物必須特別注意調(diào)節(jié)供水中的水壓。在用水高峰期增加供水水壓，增加自來水供應(yīng)，滿足人們的用水需求。在低峰期，應(yīng)減少供水壓力，避免水資源浪費(fèi)，影響設(shè)備的正常運(yùn)行?？梢钥闯?，泵組的基于需求的控制是水系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。這需要使用自動(dòng)頻率控制技術(shù)，其可有效地降低水系統(tǒng)的能量消耗和幾乎所有被浪費(fèi)由于設(shè)計(jì)用水量問題和變化的能量。在此階段，工廠通過人工遙控器控制閥門的開度，以控制水的開度。泵單元的控制只允許啟動(dòng)和停止遠(yuǎn)程控制泵，但沒有達(dá)到自動(dòng)化程度。在未來，采用自動(dòng)變頻技術(shù)，可根據(jù)實(shí)時(shí)供水情況自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的運(yùn)行速度，開啟或停止，以增加，減少或維持供水。該技術(shù)是基于變頻調(diào)節(jié)的原理：基于對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)的正常供水根據(jù)在供水系統(tǒng)的水消耗的變化，使得它可以在供水過程中更有效地工作自動(dòng)調(diào)整。能源消耗也可以確保供水的目的。

5 結(jié)束語

隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)被用于供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制?？煽啃允撬到y(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)中首要考慮的因素，如果滿足可靠性，還應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的成本效益。先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，將降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高水系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，促進(jìn)供水系統(tǒng)管理的現(xiàn)代化。