現(xiàn)代化水廠自動控制和監(jiān)控系統(tǒng)升級改造

范圃元

摘要：水廠的開發(fā)，使得對水廠的管理越來越重要，隨著時代的發(fā)展，水廠的自動化管理趨勢也越來越明顯，為了能夠?qū)ψ詣踊芾硐到y(tǒng)有一個整體系統(tǒng)的研究，本文從SCADA系統(tǒng)特點入手，主要針對現(xiàn)場設(shè)備的控制與監(jiān)視控制系統(tǒng)進行分析，最后對水廠管理的主要內(nèi)容加以分析，希望對實際的水廠自動化系統(tǒng)的開發(fā)有引導作用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化水廠自動控制；監(jiān)控系統(tǒng)；升級改造

1 現(xiàn)代自來水廠自控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

在我國，我國的水廠的自動化控制系統(tǒng)一直處在不斷的發(fā)展之中，所以對于整個技術(shù)的發(fā)展階段可以大致分為三個方面，第一是對水廠的自動化的分散控制階段，這一階段之中主要采取的方式是對水廠的各個部門進行分散管理和分別控制，各個部分和系統(tǒng)之中不加參與，互為一支；第二個階段就是將水廠的自動化管理進入一個綜合管理的階段，在這一階段之中，主要是對系統(tǒng)的綜合管理，將各個分散的系統(tǒng)統(tǒng)一起來，使得所有的系統(tǒng)能夠進行合作，所分析的數(shù)據(jù)和信息能夠共享，共同促進了水廠的高效發(fā)展，這一階段的特征正是反映了大多數(shù)水廠的特征。還有一個階段是現(xiàn)在很多的中小型的水廠還未達到的階段，在這一階段之中，主要的系統(tǒng)特征是供水系統(tǒng)的全自動化的方式，這一方式對水廠的控制系統(tǒng)要求很高，對于技術(shù)的要求也很高，只有在對于先進的技術(shù)設(shè)備和科學儀器的掌握有很全面的情況下，才能夠?qū)λ畯S的系統(tǒng)管理有很大的改進和提高。SCADA系統(tǒng)由于具有眾多的優(yōu)勢和不同的限制因素，而SCADA系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)非常多，所影響的范圍比較大，在信息的輸送和信息的共享方面比較靈活便捷，這極大的方便了水廠的信息處理。但是SCADA系統(tǒng)也存在著一定的技術(shù)難度，不能夠?qū)Υ蠓秶奶幚砗涂刂朴辛己玫墓芾碜饔?。所以在一定程度上，SCADA系統(tǒng)主要是采用的是分級的處理方式，這種處理方式主要能夠針對所產(chǎn)生的信息進行分散處理，這大大方便了數(shù)據(jù)的管理，也能夠彌補SCADA系統(tǒng)的不利于大規(guī)模管理的弊端。在IPC+PLC系統(tǒng)之中，通過兩個系統(tǒng)的聯(lián)合處理，有利于將其中的開發(fā)和維護的時間縮短，對于工作的進行有很大的推動作用，而且，在一定的程度上可以將兩個系統(tǒng)的優(yōu)勢結(jié)合在一起，能夠?qū)⑵渲械慕M網(wǎng)、編程和維護的有效性結(jié)合在一起，對于當今水廠的管理方式具有不可或缺的作用。這種處理方式也成為當今水廠自動控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式。在水廠的處理方式之中，針度水廠的水質(zhì)檢測是極為重要的，要能夠?qū)⑵渲械乃|(zhì)安全檢測到位，才是為人民的安全起到良好的保證作用，所以在對于水廠的檢測技術(shù)之中，要能夠與時俱進，只有把供水和排水水質(zhì)有所保證，才能夠?qū)⑺械奶幚硐到y(tǒng)進行進一步的升級和優(yōu)化，而且隨著各種設(shè)備儀器的發(fā)展，對于水的處理方式也多種多樣，在自動化技術(shù)、機械制造技術(shù)逐漸提升的階段，新型的自動化的檢測設(shè)備已經(jīng)越來越多。在針對水的處理方式上，自動化的處理方式越來越明顯沒，針對水的流量和水位、溫度、壓力儀表以及水質(zhì)的檢測儀器都越來越多，在這之中，一些傳統(tǒng)的儀器設(shè)備如pH測量儀、流動電流檢測儀、漏氯報警儀、余氯分析儀、高低濁度在線檢測儀，對于水的處理過程具有良好的規(guī)范作用，而在新型的設(shè)備方面，各種流量和測量的分析數(shù)據(jù)表，也對水的處理有很好的示范作用。流量方面的檢測儀器要結(jié)合濾池、清水池、格柵配水井、配礬共同使用，可以達到更好的示范效果。

2 水廠智能監(jiān)控系統(tǒng)分析

2.1 井群監(jiān)控系統(tǒng)的分析

水廠的水井有很多，針對井群的監(jiān)控系統(tǒng)主要從兩個方面進行分析，分別是單水井的控制和水源地值班室的控制。單水井控制是對提水水泵的控制，以保證其正常工作，它檢測的參數(shù)有水泵的電壓、電流、出水壓力、水流量等，可以在井群的周圍建設(shè)值班室，及時提取水井的數(shù)據(jù)，并進行存儲，以提升系統(tǒng)的通訊和升級管理。對調(diào)度中心需要數(shù)據(jù)時，可以通過RTU通信將數(shù)據(jù)傳輸給調(diào)度中心，這樣大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免各種通訊的延時。對于不能正?？刂频木?，可以在值班室進行調(diào)試，這樣就保證了調(diào)度中心的正常工作。對于水源地值班室則可以設(shè)置一個操作員站，利用監(jiān)控軟件及時地監(jiān)測水井中的數(shù)據(jù)，并通過通信技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度中心。井群可以采用遠程或者就地的控制方式，監(jiān)測水泵的工作狀態(tài)，對系統(tǒng)進行啟動和停止，保證系統(tǒng)能夠正常運行。

2.2 水廠監(jiān)控系統(tǒng)的分析

對于水廠中的水泵，可以通過控制柜分別進行控制，變頻器拉動控制柜進行工作?？刂乒裰械腜LC程序是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它通過RS485和上位機連接，接收控制信號，根據(jù)設(shè)備的情況進行變頻調(diào)速。通過PLC實現(xiàn)電機的啟動、停止和復位，實現(xiàn)電機頻率、電流、壓力等數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電機的過電壓保護和過電流保護。水廠的智能監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)恒壓供水，就是管網(wǎng)中的水壓不隨用戶用水量的大小而變化，始終保持水壓的恒定，這樣就能實現(xiàn)用戶對需求，還能保證電機不運行在空轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，避免電能浪費。對系統(tǒng)中管網(wǎng)的水壓可以通過水泵的啟動和停止以及變頻調(diào)節(jié)實現(xiàn)其數(shù)值的穩(wěn)定，保證用戶水量和輸水泵中的水量一致，實現(xiàn)變頻恒壓供水。

2.3 通訊系統(tǒng)

在供水系統(tǒng)中，起連接作用的主要是通訊網(wǎng)絡，需要保證通訊系統(tǒng)的質(zhì)量，才能將供水系統(tǒng)中的各項參數(shù)發(fā)送給調(diào)度中心，對整個供水系統(tǒng)進行監(jiān)控。目前常用的供水系統(tǒng)通訊方式有有線和無線兩種網(wǎng)絡，可以單獨使用也可以將這兩種網(wǎng)絡混合使用，以保證通訊的順暢。在通訊過程中各個設(shè)備之間要使用正確的通訊協(xié)議，以保證設(shè)備正常工作。水廠的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備和信息的控制主要是通過網(wǎng)絡通信來實現(xiàn)的，它包括取水、水處理和供水三個控制站，這三個控制站可以通過通訊網(wǎng)絡來實現(xiàn)水廠監(jiān)控中的集中監(jiān)控，由于水廠中的數(shù)據(jù)比較多，需要保證系統(tǒng)通訊的連續(xù)不問斷?？刂破骱蚉C機之間也要通過通信網(wǎng)絡進行聯(lián)系，要實現(xiàn)快速的傳輸和交互，保證系統(tǒng)的正常運行，這就需要通信網(wǎng)絡的可靠性。對于廠區(qū)內(nèi)的水處理和供水兩個控制站，由兩層網(wǎng)絡連接，廠區(qū)外是PLC設(shè)備，由三層網(wǎng)絡連接，通過這些網(wǎng)絡保證了整個水廠智能監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡質(zhì)量。

3 結(jié)語

隨著人們對水質(zhì)要求越來越高，需要加強水廠的集中供水控制，實現(xiàn)對水廠水質(zhì)和流量的控制，滿足人們對水資源的需求。智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ畯S的供水進行監(jiān)控，能及時發(fā)現(xiàn)供水過程中出現(xiàn)的各種問題，保證水廠供水的質(zhì)量。

參考文獻：

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[2]張連忠.現(xiàn)代自來水廠自動化控制系統(tǒng)的研究應用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量.2012（07）.

（作者單位：浙江正泰中自控制工程有限公司）