自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用淺析

丁寶忠

摘 要：自來水是人民生活的基礎(chǔ)保障，也是城鎮(zhèn)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。隨著社會(huì)的持續(xù)發(fā)展、環(huán)境嚴(yán)重污染，人們對(duì)水的質(zhì)量有著更高的需求。水廠自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)控制設(shè)備以及機(jī)電儀表的不斷發(fā)展，使自來水廠自動(dòng)化前進(jìn)了一大步，不過要實(shí)現(xiàn)全面的自動(dòng)化水廠還需要在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)一步提高。該文簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來水處理中的應(yīng)用，以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作原理和操作方法。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化 控制系統(tǒng) 自來水 制水工藝 恒壓供水

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（b）-0048-01

自來水直接關(guān)系到人們的切身利益，隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)飲用水的質(zhì)量要求也越來越高，這就要求自來水廠摒棄傳統(tǒng)的控制方法，將自來水的處理技術(shù)進(jìn)一步提高，從而為人們提供更高質(zhì)量的自來水。自來水廠主要的控制技術(shù)也是其核心組成部分，主要包括水質(zhì)檢測(cè)、水處理控制、變頻節(jié)能三項(xiàng)技術(shù)以及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)組成。本文簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來水處理中的應(yīng)用，以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作原理和操作方法。

1 自來水制水工藝及自控系統(tǒng)的組成

1.1 自來水制水工藝

不同的自來水廠都根據(jù)自身的實(shí)際情況采取不同的工藝流程，設(shè)備也不盡相同，不過最基本的流程都一樣。制水工藝過程分別幾個(gè)步驟，取水—— 制備與投加藥劑—— 混凝—— 平流沉淀—— 過濾沉淀—— 送水。制水工藝采用最新的深度處理工藝，從而達(dá)到最新的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。自控儀表設(shè)備選取分布式集散控制系統(tǒng)，與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化管理控制，為自來水廠創(chuàng)造更高的生產(chǎn)效率及出水質(zhì)量。

1.2 自來水自控系統(tǒng)組成

從整體自動(dòng)控制系統(tǒng)的多個(gè)控制站考慮，可以選擇任一個(gè)一級(jí)控制站作為代表，分析PLC在控制站中硬件和軟件的設(shè)置。其中，PLC的硬件配置包括擴(kuò)展型基架和CPU、電源、數(shù)字量輸入輸出、模擬量、通訊五大模塊共同構(gòu)成，其中，CPU和電源模塊在左端插槽，其它模塊可隨意安裝。按照實(shí)際情況設(shè)置基架撥號(hào)，通常情況下采取16進(jìn)制，不過0號(hào)主基架撥碼例外，必須把統(tǒng)一設(shè)置成“off”狀態(tài)。

1.3 控制方案

加藥系統(tǒng)設(shè)定為單閉環(huán)自動(dòng)控制方式，如圖1所示。

由圖1得知，加藥過程是一個(gè)反饋控制的過程。在中央控制系統(tǒng)中設(shè)定一個(gè)SCD值，參照源水特性參數(shù)，實(shí)施自動(dòng)加藥，進(jìn)行攪拌混合，再由SCD檢測(cè)水質(zhì)，最后把檢測(cè)所得結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以4-20MA的信號(hào)形式傳遞給PLC，將所得結(jié)果與預(yù)告設(shè)定值進(jìn)行比較，通過PID計(jì)算對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行控制，以便對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行合理調(diào)整，形成整體的循環(huán)控制體系，合理控制自動(dòng)加藥用量。

加氯系統(tǒng)自動(dòng)控制方式和漏氯控制方式：

（1）前加氯控制方式：參照4-20MA信號(hào)對(duì)源水實(shí)施加氯操作，其是由PLC3經(jīng)過處理獲得，中央控制器設(shè)定的一個(gè)前加氯值和原水的瞬時(shí)流量決定著這個(gè)信號(hào)。

（2）后加氯控制方式：其不同于前加氯控制方式，其是由PLC4經(jīng)過處理獲得，不過控制后加氯機(jī)的加氯量信號(hào)是由PLC3發(fā)出，不過信號(hào)是由實(shí)際測(cè)量得到余氯值和中央控制器對(duì)余氯的設(shè)定值所決定。

（3）漏氯控制方式：PCL3負(fù)責(zé)漏氯的檢測(cè)工作，如果在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了氯氣量大于預(yù)告設(shè)定的限定值，其會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并自動(dòng)開啟漏氯吸收中和設(shè)備。

（4）濾池過濾與反沖洗控制方式：將現(xiàn)場(chǎng)液位談判器送出的模擬量與預(yù)告設(shè)定的液位值進(jìn)行比較，從而對(duì)恒液位起到保障，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)液位值高于預(yù)先設(shè)定的液位時(shí)，PCL則會(huì)加大出水閥門，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)液位低于預(yù)先設(shè)定的液位時(shí)，PCL將會(huì)減小出水閥門，以持續(xù)循環(huán)反饋的狀態(tài)來保證濾池的怛液位。如圖2所示。

（5）恒壓供水控制方式：目前，我國自來水廠的供水方式大部分為恒壓供水方式，通過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)對(duì)水壓給予穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水。如圖3所示。

從圖3中可以看出，恒壓供水控制原理與加藥控制原理相近，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的水壓與預(yù)先設(shè)定的PCL5水壓值進(jìn)行比較，從而改變變頻器的頻率，以達(dá)到通過改變水泵轉(zhuǎn)變對(duì)水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的，通過持續(xù)循環(huán)調(diào)節(jié)來提供恒壓供水。

2 結(jié)語

中央控制系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵取決于現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)輸入，因此，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該可以及時(shí)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理把結(jié)果及時(shí)傳遞給控制中心。自來水生產(chǎn)具有獨(dú)有的特性，其連續(xù)性、不可替代性及不間斷性要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有較高的可靠性、高速性以及穩(wěn)定性，必須要選擇增強(qiáng)型的處理器。自動(dòng)化系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用有廣泛的發(fā)展，可以有效的保證水質(zhì)，提高自來水廠的處理能力。

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