自動化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用分析

陳微

摘要：在城鎮(zhèn)化建設(shè)不斷深入的背景之下，自來水廠的自動化控制系統(tǒng)在發(fā)展的過程中也被人們寄予了更高的要求，在自來水廠自動化控制系統(tǒng)運行的過程中應(yīng)當(dāng)確保自來水供應(yīng)的連續(xù)性，只有這樣，才能滿足群眾的日常所需。PLC技術(shù)作為當(dāng)下應(yīng)用最為廣泛的自動化控制技術(shù)被應(yīng)用于自來水廠的生產(chǎn)中，提高出廠水水質(zhì)，最終實現(xiàn)供水的自動化發(fā)展。為了確保自動化控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行，工控管理人員應(yīng)當(dāng)對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行分析，充分發(fā)揮自動化控制系統(tǒng)的性能。本文就自動化控制系統(tǒng)在在自來水廠中的實際應(yīng)用進行探討。

關(guān)鍵詞：PLC;自來水廠;自動化控制系統(tǒng);應(yīng)用

自來水廠在我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的過程中有著十分重要的作用，居民的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等都離不開自來水的供應(yīng)。自來水廠作為供水系統(tǒng)中不可或缺的部分，從取水、輸水、凈水、供水等一系列環(huán)節(jié)，最終確保城市供水的安全性、穩(wěn)定性。在科學(xué)技術(shù)進一步發(fā)展的背景之下，自動化控制技術(shù)也得到了長遠(yuǎn)發(fā)展，通過水廠自動化控制系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好地保障自來水生產(chǎn)過程的穩(wěn)定推進，在降低運行成本的同時，也能夠提高自來水的生產(chǎn)效率，更能保障供水的安全穩(wěn)定。

1.自來水廠自動化控制系統(tǒng)概述

1.1自來水廠生產(chǎn)工藝

1.1.1眾所周知，由于自然因素和人為因素，原水里含有各種各樣的雜質(zhì)。從自來水處理角度考慮，這些雜質(zhì)可分為懸浮物、膠體、溶解物三大類。水廠水處理工藝的目的就是去除原水中這些會給人體健康帶來危害的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、細(xì)菌及其他有害成分，確保水廠出水試紙達到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。一般水廠采用常規(guī)水處理工藝，它包括混合、反應(yīng)、沉淀、過濾及消毒幾個過程。

常見水廠工藝流程圖：

1.2自來水廠控制系統(tǒng)組成

要想提高自來水廠水處理工藝的效率，按照水廠各個工藝段的功能需求，對水廠自動化進行分層劃分，實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，分散控制功能。中心控制室自動化控制系統(tǒng)安裝了工控組態(tài)軟件，該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)水廠自控設(shè)備的I/O通信、數(shù)據(jù)庫建立等功能，且具有開放靈活的特點，能夠?qū)討B(tài)畫面進行展示，同時也具備歷史數(shù)據(jù)存儲等功能，能夠保障用戶開發(fā)出可靠有效的自動化控制系統(tǒng)。根據(jù)自來水廠的自動化生產(chǎn)工藝控制系統(tǒng)主要采用DCS進行控制，分為中心控制室和現(xiàn)場控制站，根據(jù)水廠工藝布置及變配電設(shè)置的不同，可分為六個PLC控制站，通過專網(wǎng)網(wǎng)線直接與中控室進行通訊。PLC1站位于提升泵房變配電室（MCC1）控制室內(nèi)，主要用于監(jiān)視處理廠進水提升泵房、集水井、加藥間、高效澄清池等工藝流程的運行狀態(tài)，測量儀表數(shù)值，并進行設(shè)備的控制。PLC2站位于高效澄清池配電、控制室內(nèi)，用于采集高效澄清池系統(tǒng)的設(shè)備運行狀態(tài)，過程儀表數(shù)值，并根據(jù)采集到的信息對相應(yīng)的設(shè)備實施控制。PLC3站位于濾池設(shè)備間變配電室（MCC2）控制室內(nèi)，用于監(jiān)視處理廠砂濾池、炭濾池、濾池設(shè)備間、紫外消毒系統(tǒng)等工藝流程的運行狀態(tài)，電氣設(shè)備狀態(tài)，工藝測量儀表數(shù)值，并進行設(shè)備的控制。PLC4站位于配水泵房變配電室（MCC3）控制室內(nèi)，用于監(jiān)視處理廠配水泵房、加氯系統(tǒng)、熱泵機房、鍋爐房等工藝流程的運行狀態(tài)，電氣設(shè)備狀態(tài)，工藝測量儀表數(shù)值，并進行設(shè)備的控制。PLC5站位于污泥車間控制室內(nèi)，此現(xiàn)場控制站分為兩部分，第一部分用于采集污泥車間污泥脫水成套系統(tǒng)以外的設(shè)備運行狀態(tài)，過程儀表數(shù)值，并根據(jù)采集到的信息對相應(yīng)的設(shè)備實施控制。PLC6站位于臭氧制備間控制室內(nèi)，用于采集臭氧發(fā)生系統(tǒng)及主臭氧、預(yù)臭氧投加系統(tǒng)的設(shè)備運行狀態(tài)，過程儀表數(shù)值，并根據(jù)采集到的信息對相應(yīng)的設(shè)備實施控制。

1.3自來水廠自動化控制系統(tǒng)存在的問題

當(dāng)下我國的自來水廠在生產(chǎn)的過程中，基本上實現(xiàn)了PLC自動化控制。然而在實際生產(chǎn)的過程中仍然存在一些問題需要工作人員解決。首先，當(dāng)下國內(nèi)很多自來水廠都沒有真正的貫徹自動化生產(chǎn)，主要原因分為以下兩個方面，一方面由于我國自來水廠的生產(chǎn)工藝以及整體管理水平的限制，自來水廠的自動化運行會受到操作人員技術(shù)水平及廠內(nèi)弱電運行工的人才儲備不足，使得自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，維修不及時等主觀影響，因此一些設(shè)備不得不改為手動控制，這也造成了自動化設(shè)施的嚴(yán)重浪費，另一方面，由于受到技術(shù)的限制，在自來水廠自動化控制系統(tǒng)發(fā)展的過程中，一些設(shè)備需要從國外進口，因此產(chǎn)品的兼容性以及通訊常常出現(xiàn)問題，這也嚴(yán)重影響了自來水廠自動化生產(chǎn)的進程。其次，在對我國自來水廠進行自動化控制以及改造的過程中并沒有充分發(fā)揮自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，這也直接影響了自來水廠在實際生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性以及節(jié)能性，同時在自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的過程中并沒有實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度以及逐層深入，因此導(dǎo)致自來水廠自動化控制系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)問題頻繁發(fā)生，不僅僅會造成大量設(shè)備的閑置，同時也會浪費資源。

2.自動化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用

2.1取水泵站

變頻泵的實際運行效率應(yīng)當(dāng)根據(jù)清水池的情況進行調(diào)節(jié)，而通過將水池液位計的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于自來水廠自動化控制系統(tǒng)之中也能夠?qū)ψ冾l泵的頻率展開控制，頻率的限定值需要工作人員在人機界面進行設(shè)置上下線值。而PLC在控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠保證變頻泵在停止使用以及再次啟動后保持原有的頻率，變頻泵控制器能夠根據(jù)清水池中的數(shù)據(jù)計算出液位趨勢，并且根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)液位提高變頻泵的運行頻率。

2.2加藥加氯系統(tǒng)

加藥加氯系統(tǒng)可以通過控制藥劑消耗情況達到水質(zhì)合格的最終目的。通過對加藥數(shù)量進行控制，能夠運用自控系統(tǒng)中PLC設(shè)備功能展開運算處理，并且運用終端對設(shè)備速度進行設(shè)定.加藥的投入數(shù)值需要工作人員運用人機界面進行輸入，運用PLC控制器進行計算，從而求取數(shù)據(jù)的平均值。在確定加藥濃度以及計量時為了確保理想的效果需要根據(jù)不同的水濁度數(shù)值、進水?dāng)?shù)值及水質(zhì)在線儀表反饋數(shù)值進行及時調(diào)整。

2.3過濾系統(tǒng)

過濾一般是指以石英砂、顆?；钚蕴康扔锌障兜牧罹|(zhì)濾料層通過黏附作用截留水中懸浮顆粒，從而進一步除去水中細(xì)小懸浮雜質(zhì)、有機物、細(xì)菌、病毒等，使水澄清的過程。

V型濾池是快濾池的一種形式，它的運行過程分為過濾和反沖洗兩個運行周期，且兩個周期互相交替進行。V型濾池自動化控制系統(tǒng)分為中心控制室集中監(jiān)控及反沖洗PLC層、單元濾池PLC分層組成，反沖洗控制層對鼓風(fēng)機、沖洗水泵、沖洗水流量、沖洗泵吸水井液位等進行控制。單元濾池PLC分層對反沖水閥、清水閥、濾池閥、氣洗閥、排水閥、水位液位等進行控制。自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用可對V型濾池的濾速、過濾周期、水頭損失、反沖洗強度等I/O數(shù)值上下限值的設(shè)定、聯(lián)鎖關(guān)系的編制，最終實現(xiàn)濾池的自控化控制運行，達到濾池生產(chǎn)運行的安全可靠性。

2.4沉淀池排污系統(tǒng)

沉淀池排污系統(tǒng)運用水廠自動化控制系統(tǒng)是可以根據(jù)設(shè)定的周期對閥門的開關(guān)時間展開控制，通過對水質(zhì)進行監(jiān)測，從而確定科學(xué)合理的排泥周期，提高設(shè)備運行效率。每一個閥門的開關(guān)時間都是可以根據(jù)實際工作情況進行設(shè)定的。因此在推進自動化控制系統(tǒng)運行的過程中，可以根據(jù)沉淀池的特點設(shè)定閥門的開關(guān)時間，對于污泥出現(xiàn)較多的部位，可以適當(dāng)增加排泥時間;而污泥較少的部位，可以適當(dāng)縮短排泥時間，確保最終的加藥效果。由于沉淀池的長度較長，因此工作人員可以采用變頻調(diào)速電機對進出水部位進行調(diào)速運行，根據(jù)污泥的厚度進行規(guī)律控制，從而使得排泥車運行能夠達到理想的工作效果。

2.5配水泵系統(tǒng)

通過將自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用于配水泵房之中，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻水泵與定頻水泵的自由切換，并且根據(jù)出水壓力數(shù)值展開調(diào)節(jié)，實現(xiàn)變頻配水泵的運行頻率和定頻水泵的啟停，決定最終的出廠水量，起到節(jié)能降耗作用。在對變頻泵進行頻率調(diào)節(jié)的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)自動化系統(tǒng)采集到的出水壓力及城區(qū)主要管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)對相關(guān)參數(shù)進行調(diào)節(jié)，從而使配水管網(wǎng)內(nèi)水流運行穩(wěn)定、壓力數(shù)值相對恒定。一般水廠會依據(jù)出廠水量設(shè)置主配水定頻大流量水泵、小流量調(diào)節(jié)定頻水泵、變頻水泵，定頻水泵負(fù)責(zé)主供水，變頻水泵負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)供水，自控化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠根據(jù)設(shè)定數(shù)值和采集數(shù)值對水泵的啟停進行控制，保障每臺定頻水泵滿載運行的同時，變頻水泵進行調(diào)節(jié)水量，這樣能夠很好發(fā)揮每臺水泵的高效率運行同時保護水泵的電機在安全范圍值內(nèi)運行。

3.結(jié)束語

綜上所述，在自控化控制系統(tǒng)技術(shù)不斷發(fā)展的背景之下，自來水廠應(yīng)用該技術(shù)進行控制管理已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，通過將自動化控制系統(tǒng)及PLC技術(shù)應(yīng)用于自來水廠之中，能夠提高供水系統(tǒng)的抗干擾能力、節(jié)省大量的生產(chǎn)成本、降低水工藝生產(chǎn)風(fēng)險，同時也能夠更加準(zhǔn)確的傳達指令，對于推動自來水廠的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。

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