進(jìn)口設(shè)備國(guó)有化升級(jí)改造

摘 要：吉林市水務(wù)集團(tuán)有限公司第二供水廠從1964年建廠到1998年擴(kuò)能改造和2012年自控系統(tǒng)升級(jí)兩次改造，已由一個(gè)生產(chǎn)能力為4萬(wàn)噸/日升級(jí)為12萬(wàn)噸/日生產(chǎn)能力的自動(dòng)化水廠，無(wú)論從凈化工藝、自控系統(tǒng)還是日常的維護(hù)管理上已達(dá)到小型現(xiàn)代化水廠規(guī)模。

關(guān)鍵詞：自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；PLC模塊；升級(jí)改造；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)共享

吉林市水務(wù)集團(tuán)有限公司第二供水廠始建于1964年，日處理能力為4萬(wàn)噸/日，隨著城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，用戶的自然增長(zhǎng)，原有的處理水量已滿足不了新增用戶要求。于2012年4月至7月間，對(duì)自控系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，建成一個(gè)現(xiàn)代化水廠，從而最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)凈化系統(tǒng)在高能效、高效率中運(yùn)行。

1 原自控系統(tǒng)運(yùn)行工況

1.1 原有自控系統(tǒng)

設(shè)有7個(gè)主要PLC站，分別為取水站、加藥站、濾池站、加氯站、老送水站、新送水站、中控室報(bào)警屏及模擬屏驅(qū)動(dòng)站。各主站采用TSX67系列PLC，具有“集中管理，分散控制”的功能，中心控制站，監(jiān)控子站和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作的分級(jí)控制，技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)開放，支持多種網(wǎng)絡(luò)，編程方便。

1.2 原有通訊協(xié)議

FIPWAY用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站PLC之間互聯(lián)，數(shù)據(jù)傳送數(shù)率1Mbps.ETHWAY用于聯(lián)接水廠與5個(gè)PLC子站與中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)及管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳送數(shù)率19.2Mbps。該網(wǎng)絡(luò)使用PLC模塊型號(hào)為TSX-ETH107，MODBUS用于取水泵站PLC，由于取水泵站離水廠較遠(yuǎn)，取水泵站PLC使用調(diào)制調(diào)解器，（Moden）通過(guò)MODBUS協(xié)議直接與監(jiān)控及管理計(jì)算機(jī)連接。

UNITELWAY：通過(guò)該通訊方式加藥PLC控制加藥泵變頻器遠(yuǎn)行參數(shù)。

ETHERNET：監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)向管理計(jì)算機(jī)傳輸存檔文件，特別是當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)故障，管理計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)行監(jiān)控軟件時(shí)其起到替代作用。

2 自控系統(tǒng)升級(jí)改造的目的

二水廠擴(kuò)建竣工投產(chǎn)已近15年，隨著投產(chǎn)時(shí)間逐年增加，對(duì)自控系統(tǒng)的可靠性逐年降低，其配套的PLC模塊由于退市等原因造成配件購(gòu)置困難，同時(shí)由于自控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)為上世紀(jì)九十年代標(biāo)準(zhǔn)，控制系統(tǒng)存在很多落后技術(shù)，如自控網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用樹狀結(jié)構(gòu)等，為消除自控系統(tǒng)存在的問(wèn)題及隱患等，采用新技術(shù)，對(duì)自控系統(tǒng)的一些功能做優(yōu)化和維護(hù)，從而最終提高系統(tǒng)的性能。

本次升級(jí)改造本著遵循先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)型、開放性的原則，滿足供水過(guò)程生產(chǎn)管理和水處理工藝對(duì)自動(dòng)化控制的要求，實(shí)現(xiàn)“集中監(jiān)控和管理，分散控制，數(shù)據(jù)共享”以保證整個(gè)水廠運(yùn)行協(xié)調(diào)一致。

升級(jí)后的自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)到符合相應(yīng)的國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，并在實(shí)施時(shí)充分考慮到方案的合理性、經(jīng)濟(jì)型、先進(jìn)性、整體性和可行性。PLC系統(tǒng)選擇符合真正的工業(yè)等級(jí)，滿足國(guó)內(nèi)、國(guó)際的安全標(biāo)準(zhǔn)，并且易購(gòu)置、易管理、易維護(hù)、隔離性好、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、抗腐蝕，能適應(yīng)較寬的溫度變化范圍，系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性，能夠承受工業(yè)環(huán)境的嚴(yán)格要求，平均壽命大于10年，采用目前比較先進(jìn)的主流產(chǎn)品，具有很強(qiáng)的兼容性，為了保證在今后的擴(kuò)建和改造是滿足控制要求，在選擇時(shí)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，在滿足現(xiàn)有的功能要求的基礎(chǔ)上，保留有20%的系統(tǒng)冗余，考慮到我公司已經(jīng)投入使用的第三供水廠PLC系統(tǒng)，本次升級(jí)重點(diǎn)考慮采用西門子公司產(chǎn)品，便于未來(lái)的備品備件管理，技術(shù)培訓(xùn)和人員崗位交流等自控系統(tǒng)升級(jí)改造后：

硬件方面：

報(bào)警屏：廢除原有的報(bào)警屏，由于原有的報(bào)警屏僅能起到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及過(guò)程數(shù)據(jù)值進(jìn)行報(bào)警功能，廢除原有的模擬屏驅(qū)動(dòng)方式，改為通過(guò)計(jì)算機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式。

計(jì)算機(jī)：由于計(jì)算機(jī)CPU為P2級(jí)別，硬件系統(tǒng)及配套通訊卡已停產(chǎn)，無(wú)法備品備件，更換高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

軟件方面：原有中控室軟件系統(tǒng)為美國(guó)WONDRE公司的Intouch5.6B組態(tài)軟件，按目前標(biāo)準(zhǔn)已無(wú)法同新自控系統(tǒng)配套使用，升級(jí)為西門子公司的產(chǎn)品及國(guó)產(chǎn)組態(tài)王等，在系統(tǒng)構(gòu)架方面，采用C/S結(jié)構(gòu)，便于主管人員隨時(shí)掌握生產(chǎn)過(guò)程及工藝運(yùn)行狀態(tài)。

自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：本次升級(jí)為工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)狀。帶有冗余，并可實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)切換功能，對(duì)于取水泵站子站，將原有有線通訊方式更換為無(wú)線方式。

加藥子站：原有系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)投藥控制，其實(shí)是人工操作，依靠沉后水濁度及沉后水礬花形態(tài)進(jìn)行判斷投加，滯后因素大、連續(xù)性差，投加量難以準(zhǔn)確控制，藥單耗較大，本次升級(jí)為通過(guò)軟件方式建立投藥專家系統(tǒng)模型，選擇PAC加藥自動(dòng)投加控制模式，實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確投加。

濾池子站：原有的公用沖洗PLC功能受反沖洗設(shè)定條件限制，如不滿足其中一項(xiàng)反沖洗要求狀態(tài)時(shí)，發(fā)出報(bào)警，不能進(jìn)行反沖洗或反沖洗停止，導(dǎo)致階段性的影響濾后水質(zhì)及水量。本次升級(jí)為在操作方式上建立完全脫離PLC模式下的手動(dòng)操作模式，以保證濾池單元PLC完全故障情況下的應(yīng)急手動(dòng)操作。

加氯子站：有PLC直接驅(qū)動(dòng)加氯機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加氯，原有的加氯系統(tǒng)子站PLC，分為開環(huán)控制（手動(dòng)）和閉環(huán)控制（自動(dòng)）控制，已達(dá)到目前要求的先進(jìn)的自控水平。

新老系統(tǒng)送水泵房子站：將重新建立相關(guān)報(bào)警信息（在操作柜及中控室電腦上）。

3 先進(jìn)的自動(dòng)化水廠更需要科學(xué)化的管理

隨著自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)竣工投產(chǎn)，吉林市水務(wù)集團(tuán)有限公司第二供水廠經(jīng)過(guò)十多年的遠(yuǎn)行管理，摸索和總結(jié)出一些切實(shí)可行的管理方法，成功將部分進(jìn)口設(shè)備國(guó)有化，完全突破了國(guó)外技術(shù)的控制，在同行業(yè)中國(guó)有技術(shù)占領(lǐng)先地位。

加強(qiáng)設(shè)備的管理，設(shè)備的科學(xué)管理是現(xiàn)代化企業(yè)的一個(gè)基本特征，也是衡量企業(yè)管理水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。在水廠的安全、質(zhì)量目標(biāo)管理中，對(duì)安全供水的影響有兩大因素：即人的因素和設(shè)備的因素。首先是人的因素，其次是設(shè)備因素，只有一專多能的人掌握了先進(jìn)的技術(shù)，才能對(duì)設(shè)備的恰當(dāng)維修時(shí)段，實(shí)現(xiàn)具有預(yù)知性和計(jì)劃性，才能使運(yùn)行的設(shè)備保持“兩高”，即高可靠性和高壽命，借以保證高效、安全、優(yōu)質(zhì)供水。

（1）制定年度設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)與檢修計(jì)劃。設(shè)備的維修與維護(hù)分“定期維修”和“預(yù)知、預(yù)測(cè)性維修”兩種。定期維護(hù)與檢修是保證設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是安全優(yōu)質(zhì)供水的重要前提。每臺(tái)設(shè)備的定期維護(hù)周期根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)或日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題而定。預(yù)知、預(yù)測(cè)性維修模式就是以先進(jìn)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)診斷儀器及先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)為前提，對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)先計(jì)劃維修，防患于未然。在每年年初對(duì)每臺(tái)設(shè)備綜合評(píng)估后，制定不同時(shí)段的維護(hù)保養(yǎng)及檢修計(jì)劃，計(jì)劃中詳細(xì)規(guī)定了檢修時(shí)間、檢修部位及檢修內(nèi)容，檢修后認(rèn)真填寫檢修記錄并存檔，年末對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，總結(jié)出設(shè)備易出現(xiàn)的故障點(diǎn)，在次年計(jì)劃中有針對(duì)性加強(qiáng)保護(hù)與保養(yǎng)力度，10多年來(lái)避免了幾十次次重大事故的發(fā)生。

（2）建立一支快速反應(yīng)隊(duì)伍與完善的三級(jí)巡檢制度。針對(duì)不同部件在自控系統(tǒng)中的重要性，結(jié)合其可靠程度，每天堅(jiān)持領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員、維修人員三級(jí)巡檢制度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，將事故的隱患消滅在萌芽狀態(tài)。自控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致一些主要設(shè)備癱瘓，故從設(shè)備開始運(yùn)行時(shí)，就要確定維修、搶修人員，并有目的的提高他們的業(yè)務(wù)素質(zhì)及處理事故的能力，熟練掌握設(shè)備構(gòu)造、原理、操作技能，達(dá)到熟能生巧、推陳出新的效果。

（3）配備充足的、高質(zhì)量的備件。在PLC及監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)投加系統(tǒng)、在線儀表和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將影響其他崗位的正常運(yùn)行，特別是PLC系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致某一崗位的正常運(yùn)行，因此配備充足的、高質(zhì)量的備件是必要的。具體儲(chǔ)備數(shù)量按在用設(shè)備關(guān)鍵器件的比例而定，有針對(duì)性的對(duì)易損件加大儲(chǔ)備適量，15年來(lái)，我們的設(shè)備備用率達(dá)20-60%。