探讨自来水厂自动化控制系统的应用

探讨自来水厂自动化控制系统的应用

范文

（合肥市市政设计研究总院有限公司安徽省合肥市230000）

摘要：自来水厂是满足人们用水需求，为人们提供供水服务的重要基础性设施，发挥着重要社会职能。近些年来，随着经济发展，人口数量增多，社会用水需求量不断增长，使得自来水厂生产运营管理难度越来越大。为提高自来水厂管理控制水平，应积极融入自动化技术，设计自动化控制系统，以提高自然水厂运营效率。本文主要针对自来水厂自动化控制系统的应用进行了探讨，仅供参考。

关键词：自来水厂；自动化控制系统；应用

随着我国网络技术的不断发展，自动化控制系统的应用范围越来越广泛，在我国各领域中都得到了有效利用。自来水厂作为主要供水的场所，对人们的生活起到至关重要的作用。为了提高自来水厂供水率，我们必须将自动化控制系统应用其中，在保障水质的同时，实现管控一体化目的，充分满足人们的生活需求。

1现代自来水厂自动化控制系统发展概述

1.1现代自来水厂自动化控制系统的发展历程

对于我国自来水厂自动化控制系统的发展历程，大体可将其分为三个阶段：①分散控制阶段。在实行该自动化控制系统时，自来水厂内的各个工作系统都可执行机械化处理，而各个工作系统之间又是各自独立、互不干扰的。②综合自动化阶段。在实行该自动化控制系统时，自来水厂内的各个工作系统可以同时执行生产操作，也可各自独立运行，具有良好的安全可靠性。③自动化控制阶段。在实行自动化控制系统时，区域范围内的所有自来水厂都可实现资源共享。也就是说，可通过该综合自动化控制系统对区域范围内的所有自来水厂实现统一自动化控制。现如今，在我国众多自来水厂中，只有极少数大型自来水厂步入了自动化控制阶段，大部分中小型自来水厂仍处于分散控制阶段和综合自动化阶段。

1.2现代自来水厂自动化控制系统的结构组成

现代自来水厂自动化控制系统主要是由PC端和逻辑控制器组成，具体包括数据采集系统、自动监视控制系统和自动集散控制系统。图1为PCL模拟结构流程图。在详细分析自动化控制系统的结构组成时，研究者发现，如若使用SCADA系统，虽然可以在大面积区域范围内实现网络共享，且其通信互动也较为便捷，但却有实效性较差的缺点。这样一来，严重阻碍了自动化控制系统对大面积范围内的自来水厂的控制力度。相较于SCADA系统，由于DCS系统采用分级分布式控制体系，不仅使分散控制系统得以更好的执行，还解决了SCADA系统实效性差的弊端。但在实际应用过程中，DCS系统也存在一些弊端，如开发周期较长、编辑工作量较大等缺点，无形之中增大了系统开发人员和后期检测维修人员的工作难度。而IPC+PLC系统的组合，不仅可以对区域范围内的自来水厂实现独立控制，也可对区域范围内的自来水厂实现统一控制管理。其中，PLC系统不仅安全可靠，还便于实现网络共享，也不需要长期对网络控制系统进行开发，只需要几个简单的操作就可对自动化控制系统进行合理的配置和调试，便于数据信息的传输与共享，很容易就可实现对自来水厂的自动化控制。综上所述，目前大部分的自来水厂所使用的自动化控制系统都为IPC+PLC系统，而自来水厂的工作系统主要包括质检系统、净化处理系统与控制系统。

2现代自来水厂自动化控制系统的应用

2.1自来水厂的管理和控制系统集成

水资源的自动化生产在很大程度上都依赖于严格的管理、控制体系。也就是说，一个合格的、高效率的自来水厂必须能同时实现对综合自动化系统和水资源生产信息的管理与控制。自来水厂对生产信息的管理控制是水资源生产得以集中控制的前提条件，进而实现区域范围内自来水厂之间的资源共享、自来水厂与外界企业的资源共享。一般情况下，自来水厂的管理体系主要分为设备层、控制层和管理层三个层次。其中，设备层主要用于实现对特殊水资源的混凝、沉淀和过滤，与此同时设备层还需要收集周围各个工作场所内的监控信息，并将其传输到特定的数据库之中；而管理层是自来水厂自动化控制系统的核心层次，其主要通过与不同自来水厂的服务器和客户端相连，并与互联网形成对接，以此对收集得到的数据信息进行详细地处理和分析；控制层则主要包括实体机器设备和现场控制两个部分，一般情况下，实体机器设备主要用于搭建网络构架，并充分利用其优势，为自动化控制系统核心管理层收集有用的数据信息，以此减少核心管理层的工作难度，并为核心管理层后期对数据信息的分析处理提供便利。另外，每个实体设备的附近都分布有现场控制体系。现场控制中心则位于大厅内的核心监控室之中，以此实现对自来水厂的整体管理与控制。

2.2PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用

PLC系统可通过必要的编程处理，将其设置为自动化控制系统，其主要由CPU、必要的指令信息、数据存储设备、数据输出和输入设备、电源、数字化模拟器等几部分组成。由于水资源的生产具有连续性、无可取代性，而且各个工作系统的距离设置、色散分布和网络设备的配置等较为繁琐且复杂，因此，自来水厂的自动化控制系统常选用增强性能较强的内部处理器，以支持梯子逻辑和结构化文本编程方法在自动化控制系统中的高效运用。而DH+网络作为目前工业企业广为采用的局域网模式，其不仅是最早提供远程网络模式的可编程式自动化控制器，其还能自动配置其内部的管理系统、自动对自动化控制系统内的故障进行排除，现已广泛应用于自来水厂自动化控制系统的建设之中。现如今，在大部分自来水厂广泛使用的自动化控制系统中，所有仪器设备的实时参数和所产生的生产信息都是由PLC系统进行采集和统一控制的，而人机接口和PLC系统的引入则大幅提高了自动化控制系统的安全高效运行效率；至于功能性问题，其核心监控室所显示的内容主要包括：生产设备的实时运行状态、工作中的生产设备数目、自动化控制系统的整体运行状态等；而对于生产设备的自动化控制功能，则可在电子计算机相应的电子软件内，通过手动或自动操作的方式对生产设备的运行状态进行实时管理与控制。与此同时，电子计算机还可通过图像、表格的形式，向监控人员显示生产设备的实时运行状态，并可在生产设备出现故障时，以特殊图像或声音的方式，引起监控人员的注意，以便于在第一时间排除故障，避免带来经济损失和人员伤亡。

结语

人类离不开水，水是人类生存的重要物质资源，加强自来水厂建设，保障供水质量和水平具有重要意义。传统自来水厂控制技术已难以适应用户需求和市场要求。因此，自来水厂应积极进行技术改革创新，在控制系统中融入自动化控制技术，进行自动化生产控制，以提高水厂效率和水平，降低自来水厂运维成本，提高供水质量。

参考文献：

[1]佟林，曾冬旋.现代水厂自动化综合控制系统设计[J].中国机械，2016（3）：107-108.

[2]黄晓东.自来水厂PLC自动控制系统的应用[J].工程技术：引文版，2016（6）：00152-00152.

[3]丁小丽.基于模糊控制的自来水厂控制系统的研究与实现[D].昆明理工大学，2014，11：30-33.

[4]策里木格，邵晶波.电厂供水控制系统自动化设计方法研究[J].现代计算机（专业版），2017（1）：29-33.

作者简介：

范文合肥市市政设计研究总院有限公司，高级工程师，研究方向市政工程的电气及自控设计