自動(dòng)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(jiǎn)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(duì)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(dòng)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(jìn)步的生活水平下，人們?cè)絹碓街匾曌詠硭馁|(zhì)量問題，進(jìn)而對(duì)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(cè)、水處理控制和變頻節(jié)能還有綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等。文章將從自來水處理中應(yīng)用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)與自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(huì)根據(jù)不同的自來水廠的實(shí)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(dá)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，使得整個(gè)生產(chǎn)工藝的管理控制變得自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)中，會(huì)存在多個(gè)控制站，這里選擇其中一個(gè)以西門子S7-300為一級(jí)控制站作為代表，以便于對(duì)PLC在控制站中軟件以及硬件等的設(shè)置進(jìn)行一個(gè)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(gè)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(jī)架的1-3號(hào)位置，其他模塊的位置并不會(huì)固定，可以隨意選擇安裝位置，每個(gè)機(jī)架最多可以組態(tài)8個(gè)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(kuò)展機(jī)架進(jìn)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(dòng)控制方式、加氯系統(tǒng)自動(dòng)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(jìn)行講解。

首先，單閉環(huán)自動(dòng)控制方式是在加藥系統(tǒng)中使用的方法，實(shí)際上來說，加藥過程是一個(gè)利用源水的特性參數(shù)，達(dá)到自動(dòng)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(gè)目標(biāo)SCD值置于中央控制系統(tǒng)，利用現(xiàn)場(chǎng)SCD儀進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)之后，將檢測(cè)的結(jié)果轉(zhuǎn)化成為4-20MA的信號(hào)形式，并將其傳遞給PLC，之后還要進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果與目標(biāo)設(shè)定值的比較，利用PID計(jì)算的方法，控制變頻器的頻率，合理改變調(diào)整計(jì)量泵，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的循環(huán)控制，對(duì)自動(dòng)加藥的用量進(jìn)行較為合理也較為準(zhǔn)確的控制。

下面進(jìn)行加氯系統(tǒng)的自動(dòng)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(hào)對(duì)原水加氯，除去原水中的微生物等以減少對(duì)澄清池的絮凝影響，其根據(jù)PLC采集運(yùn)算出的進(jìn)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(yùn)算和余氯的補(bǔ)正運(yùn)算來確定加氯量，PLC根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)氯氣量超過一定值的時(shí)候，PLC將發(fā)出警報(bào)，并將漏氯吸收中和裝置開啟，降低現(xiàn)場(chǎng)氯氣量。

以下進(jìn)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(shí)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(shí)即為按使用時(shí)間進(jìn)行過濾-反洗-過濾的循環(huán)使用，當(dāng)水廠進(jìn)入穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)后定量和定時(shí)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(jìn)行供水，與上文提到的加藥控制有類似的原理，將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水壓值與先前設(shè)定值進(jìn)行準(zhǔn)確比較，進(jìn)而調(diào)整變頻器的頻率，通過水泵轉(zhuǎn)速的變化達(dá)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(shí)現(xiàn)恒壓供水。

二、自動(dòng)化應(yīng)用的要求

要想將自動(dòng)化控制系統(tǒng)更好的應(yīng)用于自來水行業(yè)，不僅對(duì)自來水廠的自動(dòng)化程度有很高要求，對(duì)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(dòng)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(yuǎn)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(dòng)化在自來水行業(yè)的應(yīng)用，對(duì)業(yè)務(wù)人員的素質(zhì)也有了較高要求，如不僅要對(duì)基本原理知識(shí)熟練掌握，還要對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)有一定程度的了解，并能夠運(yùn)用這些系統(tǒng)解決出現(xiàn)的問題;因此，員工的知識(shí)面、學(xué)歷與綜合素質(zhì)等方面應(yīng)該有一個(gè)全面的提高，以達(dá)到全面發(fā)揮自控系統(tǒng)的優(yōu)秀性能。

為了讓自動(dòng)化控制系統(tǒng)更好的應(yīng)用，可以逐步實(shí)現(xiàn)智能化，分析運(yùn)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(shí)現(xiàn)多功能模塊的建立，與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)施后，很多自來水廠進(jìn)行了供水方法和控制方法的改進(jìn)與提高，并取得了很大成效，但是還是需要根據(jù)實(shí)際情況，不斷調(diào)整控制方法，繼續(xù)改進(jìn)創(chuàng)新，使自來水廠的水處理能力得到進(jìn)一步提高，保證居民生活水平。

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