電氣自動化控制系統(tǒng)在水廠的應(yīng)用

位翱洋

（浙江中控信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司，浙江 杭州 310051）

引言

水廠建設(shè)是現(xiàn)代城市水資源合理利用的重要組織，水廠具有水資源供應(yīng)、水體檢測等多項(xiàng)功能，各項(xiàng)功能的良好應(yīng)用，直接關(guān)系到城市用水安全。而在現(xiàn)代城市用水量增大、水質(zhì)要求增加的情況下，要求水廠在開展各項(xiàng)工作中，也應(yīng)該盡快完成工作模式優(yōu)化，提升城市供水管理效率。而采用電氣自動化控制功能就是非常良好的自動化管理模式，利用電氣自動控制系統(tǒng)的自動化功能，可以完成水廠各項(xiàng)工作優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)水廠生產(chǎn)管理的自動化完成，提升水廠管理應(yīng)用質(zhì)量。

1 水廠電氣自動化控制系統(tǒng)分析

水廠電氣自動化控制模塊是當(dāng)前水廠自動化管理工作應(yīng)用的重要模塊，對于水廠各項(xiàng)工作開展有重要的意義。在電氣自動化控制模塊的應(yīng)用過程中，按照水廠生產(chǎn)和管理的各項(xiàng)工藝分析而言，其自動化控制模塊主要包括取水泵控制模塊、送水泵控制模塊、加氯自動控制模塊、格柵配水池控制模塊、反應(yīng)沉淀池控制模塊以及配電控制模塊等組成。不同的控制系統(tǒng)可以完成水廠的不同功能。同時(shí)利用自動化技術(shù)使各項(xiàng)系統(tǒng)都具備自動控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)水廠生產(chǎn)、水廠供水以及水廠水質(zhì)檢測等多項(xiàng)自動化工作，實(shí)現(xiàn)了水廠生產(chǎn)的整個(gè)自動化生產(chǎn)鏈條構(gòu)建，繼而也提升了水廠電氣自動化生產(chǎn)，確保電氣生產(chǎn)應(yīng)用更加合理。

2 水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，是為了完成各項(xiàng)生產(chǎn)工作，所以在實(shí)際電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中，可以利用其功能完成各項(xiàng)水質(zhì)檢測工作。以下是對電氣自動化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方向和應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用方向

1）水質(zhì)檢測電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)自動化水質(zhì)檢測工作。進(jìn)行水質(zhì)檢測中，可以使用自動化檢測儀器進(jìn)行水質(zhì)檢測，檢測過程中使用到pH流量檢測儀、流動電流檢測儀、高低濁度檢測儀器進(jìn)行在自動化的檢測。采用自動化控制裝置進(jìn)行檢測，能夠提升檢測精度，也能夠?qū)崿F(xiàn)檢測效率的升級。采用電氣自動化系統(tǒng)對水質(zhì)檢測儀器進(jìn)行控制，自動控制檢測工作比傳統(tǒng)的人力檢測工效率更高。

2）水處理系統(tǒng)的應(yīng)用。在現(xiàn)代水廠管理工作中，水廠說處理系統(tǒng)的應(yīng)用非常關(guān)鍵，在實(shí)際的水廠水處理工作中，主要完成水質(zhì)檢測、加氯處理以及水體供應(yīng)等相關(guān)工作。而水廠電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用，就能夠完成各項(xiàng)水處理工作的自動化開展，從而實(shí)現(xiàn)水廠管理的自動化完成。設(shè)計(jì)應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)，能夠提升水質(zhì)檢測效率。在傳統(tǒng)的水廠水處理中，采用經(jīng)典控制理論進(jìn)行水廠控制，同時(shí)在水廠處理中，該理論主要使用人工控制模塊。而在電氣自動控制系統(tǒng)的逐漸研發(fā)中，DCS系統(tǒng)在水廠水處理中應(yīng)用，提升網(wǎng)絡(luò)水處理的應(yīng)用效果，對于水廠的各項(xiàng)工作開展也有非常重要的意義，提升了水廠工作質(zhì)量。

2.2 水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)

綜上所述，水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)自動化的管理工作，提升了水廠的應(yīng)用質(zhì)量。同時(shí)自動化控制也是現(xiàn)代水廠的主要工作改進(jìn)方向，而為了實(shí)現(xiàn)水廠的電氣自動化控制，就能夠提升水廠的應(yīng)用管理，確保水廠的自動化應(yīng)用更加有效，也能夠提升水廠的控制效果。為了實(shí)現(xiàn)水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的良好應(yīng)用，還需要對水廠電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可持續(xù)性，就能夠提升電氣自動化控制應(yīng)用效率。

1）在系統(tǒng)應(yīng)用前，需要對水廠的各項(xiàng)工作要求進(jìn)行分析，主要分析水廠的自動化應(yīng)用功能，分析水廠的自動化管理功能需求等，通過功能需求分析，完成后續(xù)水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2）在系統(tǒng)應(yīng)用前，還需要對水廠電氣自動化控制技術(shù)進(jìn)行完善，完善水廠應(yīng)用過程中的各項(xiàng)技術(shù)。如，使用到變頻控制技術(shù)、智能以及自動化儀表裝置的應(yīng)用都是實(shí)現(xiàn)水廠電氣自動化管理的關(guān)鍵技術(shù)，對于水廠的技術(shù)應(yīng)用就有非常重要的作用，也是實(shí)現(xiàn)水廠自動化管理的重要模塊。

3）在系統(tǒng)應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)水廠的電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的良好應(yīng)用，還需要配合系統(tǒng)完成水廠管理制度建立，完成水廠自動化工作流程制定和提升水廠電氣自動化功能應(yīng)用效果。

3 某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用分析

3.1 某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

某水廠是某市供水中心，對于某地區(qū)的水資源合理應(yīng)用有非常重要的作用。在實(shí)際的水資源應(yīng)用過程中，某水廠企業(yè)設(shè)計(jì)電氣自動化控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)自動控制功能。以下是對某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析研究。

在某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，完成了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用，對于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言也有重要的意義，實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要完成中控層設(shè)計(jì)應(yīng)用、現(xiàn)場控制層設(shè)計(jì)應(yīng)用、無線傳輸層以及上層管理系統(tǒng)等模塊，不同的層級和結(jié)構(gòu)都直接關(guān)系到系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用，對于系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能實(shí)現(xiàn)也都有非常重要的意義。

1）某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中。中控室模塊主要是完成水廠各控制系統(tǒng)的監(jiān)控工作，通過監(jiān)控工作良好開展，確保水廠各項(xiàng)電氣自動化控制工作良好完成，也能夠提升電氣自動化應(yīng)用效果。實(shí)際的水廠自動化控制應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)水廠的自動化管理。水廠電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理等多項(xiàng)工作。

2）某水廠電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，現(xiàn)場控制層是完成水廠水處理工作的主要層級，在水廠水處理現(xiàn)場控制層設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)有送水泵房設(shè)計(jì)、加氯加釩泵房設(shè)計(jì)以及反沖洗濾池設(shè)計(jì)等內(nèi)容，各單一控制模塊就可以完成各項(xiàng)水廠處理工作。

3）某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還包括上層管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。某水廠電氣自動化系統(tǒng)主要使用到SCADA系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)在應(yīng)用中具有數(shù)據(jù)采集、自動水廠檢測、水管網(wǎng)監(jiān)測、自動報(bào)警分析以及歷史數(shù)據(jù)分析等多項(xiàng)工作，從而促進(jìn)了水廠自動化檢測功能實(shí)現(xiàn)，提升了水廠的自動化管理效率。

3.2 某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用及其效果分析

某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要目的是為了完成水廠水處理工作的各項(xiàng)管控。利用該電氣自動化控制系統(tǒng)可以完成自動化控制工作，以下是對電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

3.2.1 加氯自動化控制應(yīng)用

利用水廠電氣自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的加氯工作。水廠加氯是水廠水處理工作的重要環(huán)節(jié)，也是對水廠的水體進(jìn)行凈化。在傳統(tǒng)水廠加氯工作實(shí)施中，主要包括預(yù)加氯、前加氯、濾后加氯以及出廠補(bǔ)氯等工作。在進(jìn)行加氯中，主要是根據(jù)水廠水質(zhì)情況進(jìn)行加氯。而在傳統(tǒng)的加氯實(shí)施過程中，加氯精度較差，各環(huán)節(jié)的加氯工作無法高精度完成，影響了加氯工作應(yīng)用效果。而在自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用之后，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的加氯分析和計(jì)算，提升了加氯工作效率。自動化系統(tǒng)應(yīng)用后，設(shè)置了比例加氯自動化控制模塊以及余氯負(fù)反饋控制模塊，可以實(shí)現(xiàn)了自動化控制功能，提升加氯控制效果。

1）比例加氯自動控制原理是利用自動化控制系統(tǒng)設(shè)置PID閉環(huán)加氯控制，提升了加氯精度。如，在自動化控制中，在前加氯控制中，增加了流量比例控制器、自動化水質(zhì)檢測儀器，將二者與加氯機(jī)之間形成自動化連接，設(shè)置閉環(huán)控制系統(tǒng)。實(shí)際的加氯自動化控制應(yīng)用過程中，水質(zhì)檢測器將水質(zhì)中的氯成分信息收集并分析，將采集的信息發(fā)送到SCADA系統(tǒng)之中，SCADA系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)完成加氯質(zhì)預(yù)估，并且按照水體流量比例控制器與加氯機(jī)完成實(shí)時(shí)加氯以及實(shí)時(shí)管理工作，按照水質(zhì)的檢測要求完成水質(zhì)更新加氯，繼而提升水質(zhì)加氯的控制效率，也能夠提升水質(zhì)加氯效果。

2）余氯負(fù)反饋控制模塊，主要應(yīng)用原理是完成水質(zhì)手動加氯以及水質(zhì)加氯控制，實(shí)際的水質(zhì)檢測工作實(shí)施中，主要是利用余氯儀器與加氯機(jī)之間相互連接，同時(shí)通過加氯儀器和反饋系統(tǒng)之間的連接，確保加氯應(yīng)用合理，也能夠提升加氯控制效果。在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)主要控制出口位置的水體加氯，在水體出廠前最后進(jìn)行一次氯分析，如果水體中的氯值未達(dá)到要求，要立刻進(jìn)行加氯。在該自動化控制流程中，PID控制器起到核心控制功能，加氯機(jī)是主要的加氯裝置，實(shí)際的應(yīng)用中余氯儀器主要完成氯數(shù)值檢測工作。三個(gè)模塊的自動化連接，實(shí)現(xiàn)了智能和自動化的加氯控制。

3.2.2 自動變頻供水自動化控制

自動變頻供水自動化控制技術(shù)的應(yīng)用非常關(guān)鍵，對于自動化功能的良好開展也有非常積極的意義。在水廠各項(xiàng)工作中，供水工作是保證水利資源供應(yīng)的重要模塊。傳統(tǒng)供水中，不能夠按照各用戶的供水需求完成高精度的供水應(yīng)用管理，在系統(tǒng)應(yīng)用過程中，利用變頻自動化控制技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)自動化變頻控制供水管理。在某水廠進(jìn)行供水管理中，利用PID控制器能夠?qū)崿F(xiàn)水廠的恒壓變量控制模式進(jìn)行供水流量的自動化控制分析，提升系統(tǒng)的應(yīng)用效果[1]。

恒壓變量自動控制模塊，主要包括PID控制器、控制器裝置、壓力信號線、控制信號線、變頻水泵以及壓力變送器模塊等組成。在實(shí)際的供水管理中，系統(tǒng)的PID控制器設(shè)置固定壓力值。在實(shí)際的控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中，壓力變送器采集水信號，將水壓信號值傳送到PID控制系統(tǒng)。變頻器裝置應(yīng)用十分關(guān)鍵，通過變頻器裝置的合理應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)供水的自動變頻控制。根據(jù)壓力參數(shù)分析，PID控制器自動完成供水管道壓力調(diào)整，繼而實(shí)現(xiàn)了水利資源的自動變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)管控，提升變頻應(yīng)用效果。在供水流量自動化分析過程中，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用要求完成自動化的調(diào)節(jié)工作。在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，變頻水泵的應(yīng)用也十分關(guān)鍵，能夠根據(jù)水體壓力自動完成水泵的工作參數(shù)更改，繼而實(shí)現(xiàn)水泵的應(yīng)用效果控制，提升水環(huán)泵的工作質(zhì)量，最大程度上提升水利系統(tǒng)的自動供水管理，提升水泵的應(yīng)用效果[2]。

3.2.3 水質(zhì)自動檢測應(yīng)用

某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中，也可以完成自動化的水質(zhì)檢測工作。傳統(tǒng)水廠進(jìn)行水質(zhì)檢測過程中，都是采用人工水質(zhì)檢測方法進(jìn)行具體的檢測工作，而在電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用過程中，可以利用自動化控制技術(shù)模塊完成水質(zhì)自動監(jiān)測工作，提升了水質(zhì)檢測效果，也能夠確保水質(zhì)檢測實(shí)施更加合理。水廠對自來水的監(jiān)測是通過新型的自動化監(jiān)測儀表來進(jìn)行的[3]，檢測對象包括水的流量、水位、溫度、壓力以及水的質(zhì)量，相應(yīng)的設(shè)備包括pH測量儀、流動電流檢測儀、漏氯檢測儀和余氯分析儀等檢測儀器。各類檢測儀都發(fā)揮著獨(dú)特的作用，例如在測量水流量方面，除了利用傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)以外，還會運(yùn)用到大量的非接觸儀表，以保證對水流量測量的準(zhǔn)確度[4]。

某水廠電氣自動化控制系統(tǒng)將所有的水質(zhì)檢測儀器儀表自動連接，利用網(wǎng)絡(luò)模塊和通信技術(shù)將儀表串聯(lián)。自動化控制系統(tǒng)可以根據(jù)水質(zhì)檢測需求采集各項(xiàng)水質(zhì)檢測信息，完成水質(zhì)檢測的綜合應(yīng)用管控，提升水質(zhì)檢測應(yīng)用效果，也能夠提升水廠電氣自動化水質(zhì)檢測工作，繼而提升水質(zhì)檢測工作效果[5]。

4 結(jié)語

電氣自動化控制系統(tǒng)在水廠中應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的水處理以及水供應(yīng)，提升了水廠水質(zhì)檢測工作效率。本文筆者以某水廠的電氣自動化控制系統(tǒng)為例，總結(jié)了電氣自動化控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)，希望能夠?qū)λ畯S的應(yīng)用發(fā)展有所幫助。