某净水厂原水浊度在线检测、监测预警系统

杨浩

一、摘要

1.1现状

某净水厂于1987年投产使用，采用絮凝、沉淀、过滤、消毒的常规水处理工艺，原水浊度变化范围大，常有水质突变，一直以来没有源水在线仪表的监测，化验人员每隔两小时手动检测，致使制水人员对源水浊度的把握不准，信息不及时，给制水生产加料加药量的控制带来一定的困难。另外，没有实时监测和预警，导致高浊度水进厂时，往往处理不及时，给制水生产带来一定的不利影响。

1.2目的及意义

本项目对进厂原水浊度进行实时监测和预警。一方面化验人员手动检测的原水浊度数据可与在线仪表作比对分析;另一方面方便制水人员对加料加药量的控制，利于精细化的生产管理;另外，本项目设置高浊度水报警功能，制水人员可以及时发现高浊水进厂，做好加料加药准备。该监测、预警系统适用于所有水处理企业和单位，能够有效提高制水生产安全性和生产效率。

二、系统简介

原水经供水管路进入1720E在线浊度仪内，浊度仪内的发光组件照射流动的水样，水中悬浮物产生散射光，经光电传感器转换为电信号，传输到SC200控制器，SC200经信号线与西门子s7-1200PLC连接，再通过TCP/IP协议与计算机实现通讯，PLC运算结果通过组态软件实现在人机界面（触摸屏与计算机显示器上显示水样浊度的实时变化）。

三、系统硬件结构组成

3.1系统硬件整体架构

如图所示，该系统硬件由1720E探测器、SC200控制器，西门子PLC，计算机与触摸屏构成。

3.2 PLC的选型

如上图所示，本系统选用西门子s7-1200PLC。由电源模块、CPU通信模块、输入输出接口以及信号模块构成。拥有高速的輸入输出模块和功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬件和软件。

3.3浊度仪的选型

在线浊度仪选用HACH1720E低量程在线浊度计，可应用在自来水厂滤前、滤后、沉淀和出厂水的浊度监测，市政管网水质监测，工业过程水质监测，循环冷却水、活性碳过滤器出水、膜过滤出水的浊度监测等，是一款性能稳定、应用广泛的在线浊度计。其工作原理为，从传感器光源组件发出的白炽光，向下进入在线浊度仪内，遇到样品中的悬浮颗粒产生散射光。传感器浸在水样中的光电检测器能够检测到与入射光束呈90°角的散射光，最终输出4-20mA的电信号。

1720E配备HACH SC200控制器。该型号控制器为两路输出，拥有MODBUS及Profibus等多种通讯方式。

3.4触摸屏的选型

触摸屏也叫人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。本系统采用步科触摸屏，步科触摸屏工业人机界面在中国的市场份额已经领先国际同行位居前列，支持PROFIBUS，CANopen，以太网等多种现场总线技术，实现了高可靠性高速度的通讯传输。

3.5供水管路

供水管路由原沉淀池岗位供水管路改造。如下图所示。

四、系统软件开发及功能实现

4.1系统功能需求分析

本系统实现原水浊度的在线实时监测和预警。要求实时显示原水的浊度数值，和实现高浊度水达到一定上限时的报警功能，为更好的制水生产提供更加直观的数据信息支持。

4.2输入输出I/O口定义

基于以上功能需求分析，设置以下类型的变量，并作对应I/O口的定义。如下表。

4.3程序开发及通信

本系统PLC 与上位计算机采用工业以太网TCP/IP通讯协议。程序利用西门子集成自动化软件博途编写，创建数据类型点表，创建AI块，利用判断比较程序判别浊度设定值与采集数据比对结果，给出报警信号。程序开发，如下图：

4.4安全措施

从软件和硬件上同时设置错误报警功能，通过浊度判断异常zd_H，对高浊度水做错误判断;通过浊度测量异常zd_YC对PLC本身故障及线路接线错误、线头脱落等硬件故障作错误报警。以上错误报警通过声光报警器zd_SD报警，为浊度检测提供了安全保障。

五、调试及运行

5.1供水管路调试

水样进入1720E探头的管路装有阀门，该在线浊度仪要求水样流速在250-750ml/min，通过改变阀门的开度实现流量调节，最终满足浊度仪对水流的要求。

5.2系统调试

通过组态软件对程序进行编译，修改错误程序，模拟运行。对报警功能进行测试，拆掉接线头测试“浊度测量异常”功能的实现，设置“浊度”变量大于上限设定值，测试“浊度判断异常”功能。编译、调试完毕，系统运行。

六、结语

该系统有效可靠的实现了源水浊度远程实时在线监控、原水高浊度上限报警等功能，为制水生产和准确把握净水剂投加量提供准确、直观、高效的数据信息支持！该监测、预警系统将对水处理企业有效提高制水生产安全性和生产效率产生重要意义。