電氣自動化控制系統在水廠中的實踐分析

康銘銘

摘要：一些水廠采用傳統工藝建設，運行管理成本相對比較高，且故障頻發。結合水廠日常生產需求，將電氣自動化控制系統應用到水廠建設中，提高自動化水平，降低運行成本。文章簡要論述水廠電氣自動化控制系統特點及內容，對電氣自動化控制系統在水廠中的實踐應用加以探討。

關鍵詞：電氣自動化;控制系統;水廠;工藝流程

前言：水資源污染對人們的日常生活產生了不良影響。自來水廠要結合國民需求，進行適當改進，選用先進的工藝手段，對自來水進行清潔、處理，提高飲用水質量，保障國民健康及經濟發展。電氣自動化控制系統具備實時性、可靠性、安全性、靈活性、報警功能等，將其應用到自來水廠工藝生產中，效果非常好。

1 水廠電氣自動化控制系統特點

實時性。該系統掃描時間依據各類型變量而定，采用專業技術手段和方法，對自來水廠各類設備運行情況進行采集，結合設備狀態、工藝要求等，對各個設備狀態、運行參數等相關指標進行靈活調整。

可靠性。水廠電氣自動化控制系統為組態結構，具備集中監視、分布式控制特征，每個控制單元都具備獨立特征，互不影響，任一位置發生故障，其余部位仍處于正常運行狀態。該系統還能夠對各個分站的PLC模板進行實時診斷，能夠在較短時間內發現故障，繼而報警，然后依據要求對故障模板進行更換[1]。設計系統軟、硬件時，還要添加保護功能，一旦自動控制失效，在第一時間改變控制方法，用手動控制替代，使設備保持穩定運行。

安全性。依據該系統構成、工藝流程等，對各操作級別進行靈活設置和區分。不同操作人員操作權限也存在差別，可對非法操作進行有效禁止。與此同時，這一系統還能夠對各類設備狀態、相互聯鎖關系等，進行實時監控，使手動操作更加安全，規避危險操作的同時，還具備報警功能。

靈活性。這一系統控制方法靈活，細分為自動、手動、手工操作三類。倘若采用手動方式，操作人員能夠對各設備運行進行直接控制，并對各類設備運行狀態進行有效采集。例如，手動機旁控制，使生產檢修工作、調試等相關操作更加便利。

易用性。用戶界面為人機友好界面，具備圖形化特征。以圖形、曲線等方式，在大屏幕上，把設備狀態、工藝流程、參數等各指標直觀顯示出來。該過程中，使用鼠標點擊圖形，便能夠把各類控制操作直觀讀取出來。

報警功能。水廠電氣自動化控制系統，能夠對各設備狀態進行監視，一旦發生異常情況，立即報警，電腦屏幕上出現閃爍報警信號，在打印機輸出即可。在系統數據庫中，會有報警信息記錄，便于后續查詢，使故障分析工作更加簡潔、方便[2]。

2 水廠電氣自動化控制系統內容

2.1 當前水廠電氣自動化控制系統結構形式

多元信息環境下，全自動化控制方式在自來水廠應用普遍，數據采集、監視控制、集散型控制共同組成自控流程。該系統中，除了個人計算機外，還包括可編程邏輯控制器。各個系統優勢和缺陷兼而有之。以SCADA系統為例，組網范圍大，通訊方式靈活、簡便，然而控制效果不佳，很難大范圍應用。再比如，DCS系統以分級分布式控制為主，雖可大范圍控制，但時效性差，而這個系統也比較復雜，對開發、維護工作提出了非常高的要求，操作難度大。近年，IPC+PLC控制系統因其先進性和優越性，備受青睞，在各水廠應用普遍，控制方式靈活，不僅能夠分級分布控制，集中控制效果也非常好[3]。加之，PLC可靠性強，應用方式靈活，在較短時間內便可開發出來，不會耗費太多成本，連接現場信號，使機電呈現一體化特征。故而，選定IPC+PLC控制系統，推廣至各個自來水廠。

2.2 水廠自控系統構成及制水工藝

自控系統構成：自來水廠單元構成復雜，類目多，各單元都有與之相對應的控制系統。諸如，加礬、加氧、反應沉淀池、配電控制控制系統及水廠中央控制室自動化調度系統。上述系統均選用PLC控制系統，結構形式是多主站+多從站，便于自動化監控、保護水廠。控制點分布也非常特殊，在水廠各點位就近監控，繼而發揮通訊網絡優勢，在PLC站點間進行數據傳輸，使這項工作更加便利，使水廠呈現自動化控制特征。該監控方式的優點在于自動化程度高，無需耗費太多人力資源，規避了各類不良問題，使水廠運作更加有序，經濟成本低。

制水工藝流程。自來水廠遍布各個城市，不同地區，不同水廠的制水工藝流程存在差別，需要結合外部環境、水廠情況，把制水流程確定下來。這個過程中，無論取水，還是制備藥劑都非常關鍵。在取水過程中，使用數臺大型離心泵，抽取江、河等地表水，使之進入凈水廠，開始制水工作。依據自來水生產要求，適當投放藥劑，完成制水工作，提高自來水質量[4]。

3 電氣自動化控制系統在水廠中的實踐分析

3.1 水處理控制技術

受科學技術影響，自來水廠電氣設備呈現自動化特點。現如今，水廠中的自動化控制系統非常完備，使自來水處理能力不斷提高。多元城市背景下，人們對水質要求非常高，人工水處理技術存在諸多限制，甚至不能夠滿足健康飲水標準。水處理自動化控制技術的優勢在于，結合水質數據變動情況，在較短時間內，沖洗濾池，對藥劑的投加頻率、投加量進行控制，提高水質標準，為用戶供應高質量自來水。

3.2 水質檢測自動化技術

自來水廠在供水之前，需要嚴格檢測水的質量。自來水檢測工作相對比較專業，水質檢測工具是自動化監測儀。發揮這一設備優勢，科學監測水位、溫度、流量、壓力等各個指標。該過程中，還會用到pH測量儀、漏氯檢測儀、流動電流檢測儀等各類設備。檢測設備不同，作用也存在差別。以水流量測量為例，既要使用傳統電磁流量計，還會用到一些非接觸儀表，通過這種方式，使水流量測量工作更加科學、準確[5]。水質測量過程中包含的各類指標比較多。比如，水位、溫度等，儀表精密度比較高，能夠為用戶提供安全用水。在水廠中，檢測儀表非常關鍵，其作用不容忽略，需要通過創新，使自來水監測工作更加精確，保證人民群眾用水健康。

3.3 自動變頻控制技術

水廠在水的供應方面非常講究，不僅要關注季節變化，還會對居民用水需求進行考量。用水需求受地域、季節等因素影響，存在高峰期和低峰期之分。水廠在自來水供應過程中，一定要靈活調整水壓。處于用水高峰時，將供水壓力增大，保證充足的自來水供應量，滿足居民用水需求。反之，在用水低峰期，對供水水壓進行適當控制，對水資源浪費問題加以規避，以免對機組正常運行產生干擾。在水廠電氣自動化控制系統中，依據用水需求，對水泵機組運行情況進行靈活控制。該過程中，自動變頻控制技術備受青睞，除了控制水廠能耗外，還可節省因設計、用水量變化等引發的電能浪費[6]。該技術依托變頻調整原理發展而來，正常供水的同時，還需要結合供水系統用水量變化，對水泵工作狀況進行自動調整，不斷提高供水效率，滿足供水需求的同時，減少不必要的能源消耗。

4 水廠電氣自動化控制方案

反沖洗和濾池沖洗。結合處理方式，將該控制方案細分為定時、定量處理兩種類型。前者在控制過程中，把時間作為執行標準，后者則是依據自來水濾池中的實際流量，對反沖洗和沖洗控制加以確定。當自來水處于穩定生產狀態時，任一處理方式，都能夠在一定程度上提高自來水質量。

漏氯和加氯控制方法。其中，加氯控制方法非常關鍵，可細分為前加氯系統和后加氯系統，這兩個系統工作內容、職責存在差別。前者將氯添加到原始水源中，能夠消除微生物，完成第一階段清雜工作，后者對加氯過程的控制非常嚴格，將濾池剩余氯量、出水量、監控系統中數據PLC作為參考標準。濾池中自來水含氯量在預定值以上，在第一時間啟動漏氯控制系統，使之發揮作用，吸收掉超量氯氣，為自來水生產工作提供保障，使之質量達標。

單閉環自動控制方式。結合自來水情況、特征，選擇自動加藥方式，發揮自動化技術優勢，對藥品進行處理，使之處于攪拌混合狀態，達到良好的自動化控制效果。正確的操作流程是：以中央控制系統為界面，把標準SCD值設定出來，繼而發揮SCD檢測儀優勢，全面檢測自來水水質，以4-20MA信號形式，把檢測結果轉化出來，信號轉化工作結束后，傳遞至PLC。將其與預先設定的預測值、實際檢測數值結果進行對比，達到良好的自動化控制效果，使水廠生產全過程均屬于自動化控制狀態[7]。依托二者之間差異考量，采用專業技術方法，科學調整自動化控制系統，提高系統自動化控制系統性能，為水廠生產工作提供便利。

結語

綜上所述，水廠生產工藝復雜，專業性強，優選電氣自動化控制系統，使之為自來水生產過程提供輔助，實施效果非常好，使自來水生產質量、效率不斷提高，生產過程也更加安全，并對各類能耗問題進行有效控制。該系統不僅能夠滿足供水需求，還可確保供水質量達標，有效保證了自來水廠經濟效益，提高水處理能力。依據系統特點，明確其內容、構成、制水工藝，同步應用各類技術，把水廠電氣自動化控制方案制定出來，使自來水生產過程更加規范。

參考文獻：

[1]陳海燕.淺談電氣自動化控制系統在水廠中的應用[J].中國高新區，2017（3）：102.

[2]董生濱.電氣自動化在水廠中的應用及維護分析[J].城市地理，2016（20）：20-21.

[3]陳海燕.淺談電氣自動化控制系統在水廠中的應用[J].中國高新區，2017（3）：102.

[4]莊金練.電氣自動化在水廠中的應用及維護分析[J].中國設備工程，2017（3）：40-41.

[5]陳天才，雷繼忠.電氣自動化在自來水廠中的應用[J].科技經濟導刊，2016（10）：94-95.