浅谈电气自控系统在水厂的应用与发展

浅谈电气自控系统在水厂的应用与发展

黄晨辉

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摘要：水厂建设规模不断加大，投入的电气设备更多，运行负荷更大，整个水厂电气系统更为复杂。想要进一步促进水厂的进一步发展，就需要做好电气系统的控制管理，建立完善电气自控系统，在合理控制设计成本的同时，提高系统自动化与智能化，在整体上提高水厂电气系统运行综合效益。本文结合具体实例，对电气自控系统进行阐述分析，为水厂电气自控系统设计提供借鉴，促进水厂电气设计的发展。

关键词：水厂；电气；自控系统；设计

如今城市化发展迅速，给自来水的质量问题带来很大的困扰，为了保障自来水的安全性，需要加强制水系统工况的监测，认真对待水处理的各个环节，提高市民的生活质量。我国属于缺乏水资源的国家，在发展供水事业的同时需要考虑对水资源的节约问题。改进我国水厂的自控技术，提供更安全有效的供水服务。

1水厂电气自控系统必要性

当代社会,对水资源的需求量越来越高。这种形势给众水厂带来发展机遇的同时,也使得其面临极大的挑战。为了满足人们的需求,水厂的生产压力不断增加、设备的运转负荷也急剧上升。在长期高负荷的运转状态下,一些重要设备难免不会出现故障或者损耗,导致生产无法继续。这样不仅影响了水厂的经济效益,还对人们的正常生活生产带来负面影响。因此在这种形势下,水厂必须要提高管理水平。利用先进的手段,来对重要生产设备进行有效的监管。自动化技术的提出以及应用帮助水厂管理工作开辟了一个新的方向,即水厂通过设计实施电气自动化控制平台,实现对重要设备的有效监管。利用这种平台,不仅可以对重要设备进行有效监管,还在一定程度上缓解了员工压力。为促进无人值守电厂的建设奠定基础,实现水厂的改革创新。

2水厂电气自控系统构成分析

2.1管理层

管理层为水厂电气自控系统的重要部分，即为水厂管理部门，主要负责电气设备系统运行远程监控、自动数据查询等，并不直接参与到系统的运行控制中。

2.2监控中心

主控层为监控中心控制室部分，一般会选择用总线设计方式，来实现与水处理控制系统、电气设备以及恒压供水系统等部分的通讯连接，可以实现信息数据的共享，便于实现对整个电气系统的实时监控。

2.3控制层

控制层一般可以分为取水泵站控制系统、水处理控制系统以及恒压供水控制系统三部分，其中水处理控制系统又可以细分为混凝投药、沉淀、过滤以及消毒等处理子系统。

3水厂电气自控系统设计要点分析

3.1设备构件选择

在设计水厂电气自控系统时，需要做好各设备构件的选择，对于光纤、明线以及无线电台等通讯工具，在实际应用中均有自己适用的范围，要确保所选设备构件满足实际生产需求。保证在特殊条件下，专网监控信号能够持续稳定的传输，且结构搭建简单，安装与维护费用合理，最重要是要保障其具有较强的绕射能力，能够灵活且全面覆盖监控范围。部分水厂建设地理位置特殊，电气系统建设中具有一定的难度，存在点多分散特点，可以通过无线方式来达到实时监控的目的。

3.2RTU选择

实现电气系统实时监控是提高水厂电气自控管理水平的核心技术，因此在进行系统设计时，还需要组合理选择远程测控终端。现在用于水源地井群深井泵房远程测控终端RTU设备包括PLC、电台与RTU一体、专用RTU设备等。对于深井泵房电气系统来说，所需设置I/O测控点数量比较少，对系统通讯要求相对简单，在实际设计中可以根据需求来选择最为合适的测控终端。

3.3合理选择电台

不同的传输工具具有不同的工作环境，适用的领域也会有所不同。由于工作环境改变带来的影响，很多的时候会改变传输设备的工作效率，致使最终的结果达不到预期的标准。类似于最常见的光纤、宽带和微波等，传输通讯手段都有着自己的工作领域，当选用到合适的电台，我们能够高效传送可靠地数据，将会具有高强度的绕射能力，同时还具备灵活性，能够覆盖广大的领域，即便是针对一些多井群的水厂，可以较好的克服其相对比较分散的特点，并且在地形相对复杂的地区也有着很高的使用意义。

一般，电气自动化的设计工程都分为两个工期完成。国内较多水利行业在第一工期内用的大多数为松下模拟数传电台，之所以大多数水利企业为自己的水厂选用该电台，在我分析看来，有以下两个方面的因素：一是因为该款模拟数传电台在市场上的报价合理，同时松下电器拥有较高的知名度，在电器市场上具有极大的竞争力；二是因为该款模拟数传电台质量较好，能够对水井群进行准确可靠的调控，并且得到水利行业的认可。所以在第一阶段的工程工期内，大多选用松下模拟数传电台。但在第一工期完成后，肯定会出现相应的问题，类似于数据传输出现失误，通讯不及时等等的现象，这时我们应该进行第二阶段的工程工期。而国内很多的水利行业在第二工期的工程内选用的是美国MDS企业制造的2710数字电台。对于美国的大型制造也相信很多人都能够想象的到他们的强大，水利企业选择这款电台设备拥有19200bps的传输速度，功能的强大性远超其他款型的电台，很适合在二期工程中使用。

4水厂电气自控系统设计措施分析

4.1实例概述

以某水厂工程为例，其电气自控系统主要由中心监控计算机与现场各级PLC控制单元组成，具有两个层次的集散系统，所用技术包括计算机技术、通讯技术、控制技术等。通过合理应用计算机通讯技术，来实现自控系统内各控制单元信息的共享。将中央监控平台与各分控站进行有效连接，最终形成集中管理、分散控制的远程测控管理系统，通过有效的控制管理，来确保现场各分站能够实现独立与稳定的运行。

4.2设计要求

4.2.1集中管理与分散控制

水厂生产具有较高的复杂性，为了满足人们生产生活的水资源需求，生产系统中引进了电气设备，水厂管理难度日益增大。在设计电气自控系统时，需要能够实现集中管理与分散控制，提高系统实际操作效率。

4.2.2系统先进性

在多种新型技术的应用上，在根本上来提高自控系统的先进性，实现自控平台的网络化、数字化以及智能化。为实现对电厂电气系统的远程测控管理，需要各个自控子站的有效连接，提高信息传输的稳定性与可靠性，通过系统信息共享来为系统管理提供依据。

4.2.3系统功能完善

中央控制平台与分控站组合成为完整的电气管理系统，为满足繁重的测控任务，需要保证整个系统运行功能的完善性，能够对复杂的数据进行精确的分析，将其作为管理工作的依据。系统设计前需要做好各功能模块的划分，如中央控制系统主要负责整个水厂电气设备运行的监控、生产调度、信息服务等，而分控站则主要负责特定区域内设备的现场操作与管理，在整体上提高系统运行管理效果。

4.3设计方案

结合水厂生产运行实际情况，将自控平台设计为三级监控结构，包括工厂管理级、区域监控级与现场测控级，管理操作平台分别对应中央控制平台、现场控制平台以及现场控制设备与仪表。三个级别的监控平台，通过通讯技术的应用，实现网络信息的共享与连接，其中信息网络选择用工业以太网来实现，而控制网络则选择用现场总线与I/O结合的方式，确保不同级别控制系统运行的时效性。其中，中央控制平台的设计，将其设置在净水厂区中心控制室内，配水厂区控制中心设置在配水泵站中心控制室内，两部分之间利用光缆来确保通讯的实时性。全厂控制中心设置有多台操控计算机，一台视频管理计算机以及一台工程师站，同时还配置了大屏幕投影系统、不间断供电电源以及数据图表打印记录装置等，来保证水厂电气系统监控工作实施的连续性。

结语

水厂建设环境特殊，并且现在社会生产生活对水资源的需求不断提高，为满足实际需求，需要结合现在电气系统运行特点，在现有基础上对电气自控系统进行设计完善，确保其能够实现对电气设备运行状态的全程监控，及时发现其存在的隐患，采取措施进行处理。针对水厂电气自控系统的设计，应从总体需求出发，确定设计要点，遵循专业设计原则，有针对性的来选择合适的设备构件，提高不同控制系统间的联系效果，实现数据信息的共享，争取提高系统运行效率。

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