自动化控制系统在自来水行业中的应用分析

张静娇++付雷

摘 要：文章简单介绍了当前自来水厂的自来水制水工艺，并分析了几种控制方案，并对自控系统在自来水行业的应用提出了要求。

关键词：自动化；控制系统；自来水行业

自来水与人们的自身利益密切相关，愈发进步的生活水平下，人们越来越重视自来水的质量问题，进而对自来水厂而言，其原有的较为传统的控制方法就不太适合，需要被摒弃，而提高自来水处理技术，提高居民供水质量。其中核心组成部分就包括自来水厂的控制技术，如水质检测、水处理控制和变频节能还有综合自动化系统等。文章将从自来水处理中应用的自动化控制系统与自动化控制系统的工作原理和操作方法等方面开始具体阐述。

一、自来水制水工艺以及自动化控制系统

自来水作为居民生存的基本保障之一，其质量受到人们的广泛关注，特别是当今环境受到大面积污染，自来水质量的保证更是尤为重要。因此有必要了解自来水的制水工艺以及自动化控制系统的组成。

（一）自来水的制水工艺

自来水制作工艺流程会根据不同的自来水厂的实际情况以及拥有的设备条件的不同有所不同，但是其基本流程是一样的，主要分为取水、制备与投加药剂、混凝、平流沉淀、过滤沉淀、送水。为达到国家最新标准，制水工艺使用的是深度处理工艺，属于最新的制水工艺。自控仪表选择了分布式集散控制系统，并将计算机控制系统和网络技术结合在一起，使得整个生产工艺的管理控制变得自动化，并且大大提高了自来水厂的生产效率，也使得自来水厂出水质量得到一定程度的保证。

（二）自来水自控系统的组成

整体自动控制系统中，会存在多个控制站，这里选择其中一个以西门子S7-300为一级控制站作为代表，以便于对PLC在控制站中软件以及硬件等的设置进行一个较为精准的分析。硬件方面： CPU、电源、数字量输入输出、模拟量和通讯五个大模块是主要构成部分，其中电源模块、CPU模块、通讯模块、分别安装在机架的1-3号位置，其他模块的位置并不会固定，可以随意选择安装位置，每个机架最多可以组态8个数字量或模拟量模块，如需要更多的数字量或模拟量可以使用扩展机架进行组态。

（三）控制方案

控制方案中，主要从加药系统的单闭环自动控制方式、加氯系统自动控制方式以及漏氯控制方式、滤池过滤以及反冲洗控制方式等方面进行讲解。

首先，单闭环自动控制方式是在加药系统中使用的方法，实际上来说，加药过程是一个利用源水的特性参数，达到自动加药的目的，并将其搅拌混合在一起的过程。具体为设置一个目标SCD值置于中央控制系统，利用现场SCD仪进行水质检测之后，将检测的结果转化成为4-20MA的信号形式，并将其传递给PLC，之后还要进行检测结果与目标设定值的比较，利用PID计算的方法，控制变频器的频率，合理改变调整计量泵，实现整个过程的循环控制，对自动加药的用量进行较为合理也较为准确的控制。

下面进行加氯系统的自动控制方式与漏氯控制方式的阐述。加氯系统分为前加氯控制方式和后加氯控制方式。前加氯控制方式是号对原水加氯，除去原水中的微生物等以减少对澄清池的絮凝影响，其根据PLC采集运算出的进水量按比例投入加氯量的开环控制系统；后加氯控制方式，根据滤池出水量按比例运算和余氯的补正运算来确定加氯量，PLC根据现场余氯分析仪采集的数据严格控制余氯量，当现场氯气量超过一定值的时候，PLC将发出警报，并将漏氯吸收中和装置开启，降低现场氯气量。

以下进行滤池过滤与反冲洗控制方式的介绍。滤池过滤和反洗周期分为定量和定时两种，定量为滤池过滤一定的原水后反洗滤池使之循环使用，定时即为按使用时间进行过滤-反洗-过滤的循环使用，当水厂进入稳定连续生产后定量和定时过滤反洗的效果将是一样的。

此外，我国目前均使用恒压供水的方式进行供水，与上文提到的加药控制有类似的原理，将现场测定水压值与先前设定值进行准确比较，进而调整变频器的频率，通过水泵转速的变化达到调节供水压的目的，采用这种循环调节的方法，实现恒压供水。

二、自动化应用的要求

要想将自动化控制系统更好的应用于自来水行业，不仅对自来水厂的自动化程度有很高要求，对业务人员的综合素质也有很大要求。

城市供水业中的关键环节之一就是自来水厂，因此可以说是自来水厂的自动化程度左右了城市供水业的质量与城市供水的效率，在供水中投入自控系统，通过数据采集、远程在线控制、网络传输等系统，传输并分析原水、滤后水与出厂水浊度、ph、余氯以及水压和流量、各种电力参数、加氯加药量等重要数据，保证了出厂水的质量，也大大提高了工作效率，使生产变得更加安全高效、环保节能。

此外，随着自动化在自来水行业的应用，对业务人员的素质也有了较高要求，如不仅要对基本原理知识熟练掌握，还要对计算机网络技术、自动化控制系统有一定程度的了解，并能够运用这些系统解决出现的问题；因此，员工的知识面、学历与综合素质等方面应该有一个全面的提高，以达到全面发挥自控系统的优秀性能。

为了让自动化控制系统更好的应用，可以逐步实现智能化，分析运行状态，并能判断故障发生，使大多数人甚至全部人均能操作；还可以将网络系统、信息系统等与之相结合，实现多功能模块的建立，与其他网络设备系统实现对接。

三、总结

自国家卫生部发布了《生活饮用水卫生标准》并实施后，很多自来水厂进行了供水方法和控制方法的改进与提高，并取得了很大成效，但是还是需要根据实际情况，不断调整控制方法，继续改进创新，使自来水厂的水处理能力得到进一步提高，保证居民生活水平。

参考文献：

[1]孙延龙.自动化控制系统在自来水行业中的应用[J].网友世界·云教育，2014（19）：68-68.

[2]董昆明.现代水厂自动化综合控制系统结构设计[J].电脑知识与技术，2011，07（24）：6013-6014，6019.

[3]吕平.PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用[J].商品与质量·建筑与发展，2014（11）：37-37.