自动化控制系统在自来水厂中的应用分析

陈微

摘要：在城镇化建设不断深入的背景之下，自来水厂的自动化控制系统在发展的过程中也被人们寄予了更高的要求，在自来水厂自动化控制系统运行的过程中应当确保自来水供应的连续性，只有这样，才能满足群众的日常所需。PLC技术作为当下应用最为广泛的自动化控制技术被应用于自来水厂的生产中，提高出厂水水质，最终实现供水的自动化发展。为了确保自动化控制系统能够稳定的运行，工控管理人员应当对各个生产环节进行分析，充分发挥自动化控制系统的性能。本文就自动化控制系统在在自来水厂中的实际应用进行探讨。

关键词：PLC;自来水厂;自动化控制系统;应用

自来水厂在我国城镇化建设的过程中有着十分重要的作用，居民的日常生活、工业生产等都离不开自来水的供应。自来水厂作为供水系统中不可或缺的部分，从取水、输水、净水、供水等一系列环节，最终确保城市供水的安全性、稳定性。在科学技术进一步发展的背景之下，自动化控制技术也得到了长远发展，通过水厂自动化控制系统技术的应用，能够更好地保障自来水生产过程的稳定推进，在降低运行成本的同时，也能够提高自来水的生产效率，更能保障供水的安全稳定。

1.自来水厂自动化控制系统概述

1.1自来水厂生产工艺

1.1.1众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从自来水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。水厂水处理工艺的目的就是去除原水中这些会给人体健康带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，确保水厂出水试纸达到《生活饮用水卫生标准》。一般水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。

常见水厂工艺流程图：

1.2自来水厂控制系统组成

要想提高自来水厂水处理工艺的效率，按照水厂各个工艺段的功能需求，对水厂自动化进行分层划分，实现统一调度，分散控制功能。中心控制室自动化控制系统安装了工控组态软件，该软件能够实现水厂自控设备的I/O通信、数据库建立等功能，且具有开放灵活的特点，能够对动态画面进行展示，同时也具备历史数据存储等功能，能夠保障用户开发出可靠有效的自动化控制系统。根据自来水厂的自动化生产工艺控制系统主要采用DCS进行控制，分为中心控制室和现场控制站，根据水厂工艺布置及变配电设置的不同，可分为六个PLC控制站，通过专网网线直接与中控室进行通讯。PLC1站位于提升泵房变配电室（MCC1）控制室内，主要用于监视处理厂进水提升泵房、集水井、加药间、高效澄清池等工艺流程的运行状态，测量仪表数值，并进行设备的控制。PLC2站位于高效澄清池配电、控制室内，用于采集高效澄清池系统的设备运行状态，过程仪表数值，并根据采集到的信息对相应的设备实施控制。PLC3站位于滤池设备间变配电室（MCC2）控制室内，用于监视处理厂砂滤池、炭滤池、滤池设备间、紫外消毒系统等工艺流程的运行状态，电气设备状态，工艺测量仪表数值，并进行设备的控制。PLC4站位于配水泵房变配电室（MCC3）控制室内，用于监视处理厂配水泵房、加氯系统、热泵机房、锅炉房等工艺流程的运行状态，电气设备状态，工艺测量仪表数值，并进行设备的控制。PLC5站位于污泥车间控制室内，此现场控制站分为两部分，第一部分用于采集污泥车间污泥脱水成套系统以外的设备运行状态，过程仪表数值，并根据采集到的信息对相应的设备实施控制。PLC6站位于臭氧制备间控制室内，用于采集臭氧发生系统及主臭氧、预臭氧投加系统的设备运行状态，过程仪表数值，并根据采集到的信息对相应的设备实施控制。

1.3自来水厂自动化控制系统存在的问题

当下我国的自来水厂在生产的过程中，基本上实现了PLC自动化控制。然而在实际生产的过程中仍然存在一些问题需要工作人员解决。首先，当下国内很多自来水厂都没有真正的贯彻自动化生产，主要原因分为以下两个方面，一方面由于我国自来水厂的生产工艺以及整体管理水平的限制，自来水厂的自动化运行会受到操作人员技术水平及厂内弱电运行工的人才储备不足，使得自动化控制系统出现故障，维修不及时等主观影响，因此一些设备不得不改为手动控制，这也造成了自动化设施的严重浪费，另一方面，由于受到技术的限制，在自来水厂自动化控制系统发展的过程中，一些设备需要从国外进口，因此产品的兼容性以及通讯常常出现问题，这也严重影响了自来水厂自动化生产的进程。其次，在对我国自来水厂进行自动化控制以及改造的过程中并没有充分发挥自动化控制系统的优势，这也直接影响了自来水厂在实际生产过程中的稳定性以及节能性，同时在自动化控制系统设计的过程中并没有实现统一调度以及逐层深入，因此导致自来水厂自动化控制系统关键环节问题频繁发生，不仅仅会造成大量设备的闲置，同时也会浪费资源。

2.自动化控制系统在自来水厂中的应用

2.1取水泵站

变频泵的实际运行效率应当根据清水池的情况进行调节，而通过将水池液位计的数据采集应用于自来水厂自动化控制系统之中也能够对变频泵的频率展开控制，频率的限定值需要工作人员在人机界面进行设置上下线值。而PLC在控制系统的应用能够保证变频泵在停止使用以及再次启动后保持原有的频率，变频泵控制器能够根据清水池中的数据计算出液位趋势，并且根据设定的标准液位提高变频泵的运行频率。

2.2加药加氯系统

加药加氯系统可以通过控制药剂消耗情况达到水质合格的最终目的。通过对加药数量进行控制，能够运用自控系统中PLC设备功能展开运算处理，并且运用终端对设备速度进行设定.加药的投入数值需要工作人员运用人机界面进行输入，运用PLC控制器进行计算，从而求取数据的平均值。在确定加药浓度以及计量时为了确保理想的效果需要根据不同的水浊度数值、进水数值及水质在线仪表反馈数值进行及时调整。

2.3过滤系统

过滤一般是指以石英砂、颗粒活性炭等有空隙的粒状均质滤料层通过黏附作用截留水中悬浮颗粒，从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等，使水澄清的过程。

V型滤池是快滤池的一种形式，它的运行过程分为过滤和反冲洗两个运行周期，且两个周期互相交替进行。V型滤池自动化控制系统分为中心控制室集中监控及反冲洗PLC层、单元滤池PLC分层组成，反沖洗控制层对鼓风机、冲洗水泵、冲洗水流量、冲洗泵吸水井液位等进行控制。单元滤池PLC分层对反冲水阀、清水阀、滤池阀、气洗阀、排水阀、水位液位等进行控制。自动化控制系统的应用可对V型滤池的滤速、过滤周期、水头损失、反冲洗强度等I/O数值上下限值的设定、联锁关系的编制，最终实现滤池的自控化控制运行，达到滤池生产运行的安全可靠性。

2.4沉淀池排污系统

沉淀池排污系统运用水厂自动化控制系统是可以根据设定的周期对阀门的开关时间展开控制，通过对水质进行监测，从而确定科学合理的排泥周期，提高设备运行效率。每一个阀门的开关时间都是可以根据实际工作情况进行设定的。因此在推进自动化控制系统运行的过程中，可以根据沉淀池的特点设定阀门的开关时间，对于污泥出现较多的部位，可以适当增加排泥时间;而污泥较少的部位，可以适当缩短排泥时间，确保最终的加药效果。由于沉淀池的长度较长，因此工作人员可以采用变频调速电机对进出水部位进行调速运行，根据污泥的厚度进行规律控制，从而使得排泥车运行能够达到理想的工作效果。

2.5配水泵系统

通过将自动化控制系统应用于配水泵房之中，能够实现变频水泵与定频水泵的自由切换，并且根据出水压力数值展开调节，实现变频配水泵的运行频率和定频水泵的启停，决定最终的出厂水量，起到节能降耗作用。在对变频泵进行频率调节的过程中，应当根据自动化系统采集到的出水压力及城区主要管网压力数据对相关参数进行调节，从而使配水管网内水流运行稳定、压力数值相对恒定。一般水厂会依据出厂水量设置主配水定频大流量水泵、小流量调节定频水泵、变频水泵，定频水泵负责主供水，变频水泵负责调节供水，自控化控制系统的应用，能够根据设定数值和采集数值对水泵的启停进行控制，保障每台定频水泵满载运行的同时，变频水泵进行调节水量，这样能够很好发挥每台水泵的高效率运行同时保护水泵的电机在安全范围值内运行。

3.结束语

综上所述，在自控化控制系统技术不断发展的背景之下，自来水厂应用该技术进行控制管理已经成为了行业发展的必然趋势，通过将自动化控制系统及PLC技术应用于自来水厂之中，能够提高供水系统的抗干扰能力、节省大量的生产成本、降低水工艺生产风险，同时也能够更加准确的传达指令，对于推动自来水厂的可持续发展有着十分重要的意义。

参考文献：

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[2]梁超.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用[J].价值工程，2017，36（08）：140-142.