时间：2023-03-01 16:22:13
导语：在水厂自动化的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
我国水厂自动化在20世纪80年代得到了较大规模的发展，特别是随着外资的引入，大量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国，建成了一批全引进的水厂，使我国水厂自动化进程大大加快，自动化水平也快速提高。近年来，在我国一些发达地区，建成了少量测控管一体化的现代化水厂，对推动水厂实现综合自动化功能起到了积极的促进作用。但由于历史和现实的原因，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，发展也不平衡。大中城市的水厂特别是发达地区的大型水厂，自动化程度很高，而小城市和城镇的水厂特别是落后地区的小型水厂，自动化程度较低，甚至还是空白。而且，在一些已实现自动化的水厂中，虽然其自动化系统和设备与其他行业如化工、电力等相比并不差甚至更先进，但是，其功能并未充分发挥出来。有的自控系统从未运行过，一直处于闲置状态；有的运行一段时间后变为了手动，甚至处于瘫痪状态，造成了自动化系统和设备的极大浪费。根据对近40个引进水厂自动化设备的调查资料表明：单项设备运行情况基本良好的占78.3％，基本运行正常的占11.7％，设备故障极多已被拆换替代的占5.7％，设备从未投入使用的占4.3％［1］。对于这些水厂自动化中出现的问题，究其原因，与目的、设计、设备和管理等多种问题有关。
1水厂自动化的目的
对水厂实施自动化的根本目的认识不够全面或出现偏向，是造成一些水厂自动化系统未能充分发挥作用的一个原因。水厂实现自动化的根本目的是提高生产的可靠性和安全性，实现优质、低耗和高效供水，获得良好的经济效益和社会效益。但是，有的水厂实现自动化是为了赶时髦，将其作为一种点缀；有的水厂是迫于形势，在大批水厂纷纷实现自动化的情况下，自己也不能不上；有的水厂使用的自动化功能过于复杂，特别是在考察自动化水平较高的水厂后，更是盲目地提高标准；有的水厂则自动化功能过于简单，主要是对自动化不熟悉，缺乏必要的信心，怕造成麻烦；有的水厂是为了凑合贷款数，不得已而配置自动化系统和设备。这些不正确想法的存在，使水厂实现自动化的根本目的发生了偏向，造成了自动化设计不切合水厂实际，不注重生产过程特别是关键工艺环节的自动化，并忽略了在运行和管理模式方面的相应改革，从而导致自动化未能充分发挥作用，甚至建成后处于闲置状态。
2水厂自动化的设计
2.1未解决的相关理论问题
在水厂自动化中，工艺理论对自动化提出的控制要求本身存在未解决的理论问题或理论不够完善，使控制未能达到规范化和最优化，系统运行达不到理想的控制状态，从而影响了自动化的实际运行效果。
（1）絮凝理论不够完善。加药系统是一个大延时、强耦合、干扰因素多的非线性系统，目前广泛采用的控制方法为：用原水流量按比例前馈调节计量泵的频率，用流动电流仪（SCD）反馈调节计量泵的冲程，从而构成加药复合控制系统。由于凝聚作用本身有多种理论，决定加药量多少的水质成分因素在理论上还不够完善，如原水浊度、温度、pH、污染因素以及非胶体颗粒干扰因素等参数变化都对SCD有很大影响，而在SCD反馈调节方法中，只采用了反映水中胶体稳定度的参数ζ电位来代表全部水质因素，因此该控制方法并不完全符合生产实际。同时，传感器缝隙小易造成堵塞，加药后不易形成絮粒，特别是滞后反应和水质变化对SCD影响较大，导致该方法适应性较差，准确度不够，达不到优化自动加药的要求，实际使用效果并不理想［1］。在有的系统中，虽然采用了智能技术如专家系统、自学习模糊控制等方法，取得了一定效果，但并未完全解决加药量优化控制的问题。
(2)加氯系统理论问题。在加氯系统中，传统的控制方法为：前加氯采用流量比例控制，后加氯采用余氯反馈控制。由于影响加氯效果的因素很多，如水质、天气、水厂的具体工艺特点等，而且后加氯存在时间滞后问题，同时对控制方法和投加氯氨存在的问题目前有不同的看法，特别是对水射器安装位置和余氯取样位置的规范化确定目前尚无完整的理论［1］，从而使加氯系统不够规范，实际运行效果也不是十分理想。在有的系统中，虽然采用了一些其他控制方法，如采用双因子控制方式（用流量和余氯控制前加氯和后加氯）或多参数非线性控制方式，取得一定的效果，但并未完全解决加氯系统存在的问题。
(3)其他理论问题。如变频供水泵和定速供水泵的台数比例确定、变频供水泵的自动调节方法以及供水泵的科学调度等问题，理论上还未完全解决，管理上还有待进一步研究。
2.2技术规范和设计标准问题
到目前为止，我国在供水行业自动化控制方面，除《城市供水行业2000年技术进步发展规划》等少量规划性技术文件之外，尚无制定供水行业自动化控制方面的技术规范和设计标准，致使水厂在实施自动化过程中，技术上缺乏统一的规范性，设计上存在一定的盲目性和随意性，不同类型的水厂自动化分别应该达到的主要功能和主要技术指标不明确，影响了自动化系统配置的科学性和合理性。而在其他行业，如水电行业，国家有关部门早已经颁布了相关的技术规范和设计标准，这对该行业的自动化设计和实施起到了积极的促进作用。
2.3专著和文章问题
我国供水行业的自动化起步较晚，总体发展水平也不高，致使在供水自动化方面发表的文章数量有限，总体质量也不太高，出版的专著更少，既不利于在实施自动化时提供必要的理论指导和技术参考，也不利于行业内的技术交流和经验交流，影响了自动化知识普及和提高的速度。而在其他行业，如电力，除有大批专著可供参考外，还有大量的文章可供参阅。另外，每年还举行众多的技术研讨会和交流会，这对提高该行业的自动化水平起了很大地推动作用。当然，这与该行业从业人数多、技术力量雄厚、期刊数量大等多种因素有关。
2.4设计中存在的一些具体问题
水厂的生产过程是一个较为复杂的连续过程，对于其自动化系统的设计要求较高，涉及众多技术和设备，设计本身具有一定的难度，故在有些水厂自动化设计中存在的问题较多，影响了自动化功能的发挥，甚至影响了系统的正常运行。
（1）缺乏统一的发展规划。在有些水厂自动化设计中，对控制系统的持久性和未来发展规划一致性考虑不够全面，导致控制系统开放性和扩展性不够，造成系统很快落后于生产发展的需要。
（2）功能设置过于复杂。在有些水厂自动化设计中，由于片面追求高标准，致使功能设置过于复杂，而忽略了水厂的实际工艺情况和管理水平，使系统的故障率增高，而维护管理又跟不上，导致关键工艺的自动控制得不到保证。
（3）功能设置过于简单。在有些水厂自动化设计中，工艺过程的功能设置过于简单，达不到控制要求，特别是关键工艺的控制要求，造成虽有自动化系统，但关键工艺(如投药等)仍由手动完成的现象，失去了实现自动化的实际意义。
（4）设置过多的手动功能。有些设计为了在自动化系统故障时不影响生产，而设置了过多的手动操作功能，从设计上就将自动化系统置于可有可无的地位，既造成了设备的重复投资，也使生产人员产生了不正确的依赖心理，加上运行管理改革力度不够，出现了自控设备搁置不用而仍由人工手动操作的现象。
（5）设计人员水平不够。水厂的自动化设计涉及众多技术和设备，要求设计人员既要掌握先进的控制技术，又要熟悉生产工艺过程，同时对设备也要有相当的了解。但在有些设计中，由于设计人员对生产实际情况或对进口设备的性能了解不够，导致设计与实际生产有出入或出现设备选择不当，满足不了工艺要求，造成了自动化系统局部失败。如有的设计中滤池出水阀选择了两位阀，虽配置了完备的自动化控制设备，但却无法实现滤池水位的自动调节功能。
3水厂自控设备存在的问题
设备方面存在的问题也是影响水厂自动化系统正常运行的一个主要因素，具体表现在如下几个方面：
（1）质量问题。水厂中有些设备容易出现质量问题，如碱度计、氯氨测定仪、溶解氧测定仪、浓度测定仪、压差变送器、加氯机、计量泵、调节阀、电磁流量计等，这些质量问题有的是设备本身的质量不过关，有的则是安装或维护质量达不到要求，但均影响了自动化系统的正常运行。
（2）配套问题。在有的水厂自动化系统中，设备如传感器、测量仪表及执行机构本身并无质量问题，而是精度不够或稳定性达不到系统要求，即与系统配套不合理，也是影响自动化系统正常运行的一个原因。
（3）备品备件问题。有些设备发生故障后，由于缺乏备品备件而一时无法修复，这对进口设备尤为明显。如果由原产品供应商修理，则时间长、费用高，特别是有的产品已更新换代而根本无法得到备品备件，造成了这些设备的检修十分困难，从而导致这些设备长时间处于瘫痪状态，影响了自动化系统的正常运行。
（4）检修和改造问题。对于部分进口设备如网络设备，由于外商对通信协议和通信软件的公开性不够，且本身的技术要求也较高，既增加了这些设备的维护和检修难度，也降低了自动化系统的开放性，影响了系统的正常更新和改造工作。而且很多进口通信设备较难与国内设备互联，致使更新和改造困难，从而降低了自动化系统的合理性和统一性。
4管理方面存在的问题
水厂自动化系统建立后，管理水平滞后是影响自动化功能正常发挥的一个重要因素。由于管理人员受自身素质和传统观念的束缚，未能在管理方面进行及时的调整和改革，导致管理水平落后，无法适应水厂自动化的发展需要。如何提高管理水平和管理人员素质是自动化水厂目前面临的一个重要课题。
（1）不注重设计、安装、调试过程的人员参与。很多水厂在建设自动化系统时，由于受人员和素质的限制，常采用交钥匙工程的方式，这样在建设时轻松省事，但后患无穷，由于没有自己的技术力量参与设计、安装、调试过程，导致投产后出现很多问题，影响了系统的实际运行效果。
（2）对自动化系统和设备不够熟悉。由于值班人员缺乏必要的技术知识，对自动化系统和设备不够熟悉或掌握不够，导致设备得不到正常的保养、调校和检修，造成仪表精度降低或设备故障；导致软件得不到必要维护和调整，造成因一些小软件故障得不到及时处理而影响系统正常运行；有的甚至出现误操作或引起人为故障。
（3）缺乏完善的自动化管理规程。水厂实现自动化后，其运行管理和维护管理已和传统水厂不一样，但不少水厂在这方面的改革力度不够，缺乏满足自动化生产需要的管理规程，如岗位职责、运行管理制度、操作规程和设备维护保养及检修规程等，致使运行管理满足不了生产需要，维护管理达不到要求。
（4）缺乏专业的、稳定的维护队伍。自动化系统和设备虽然具有较高的可靠性，但也会出现故障，需要维护人员尽快排除。同时，设计情况与实际运行情况不一定完全一致，即使与投入运行时一致，过一段时间后也会有所变化，另外经过一段时间的实际运行后，一般都需要对系统中存在的某些缺陷进行改进，以使系统更加优化，这就要求维护人员对自动化系统和设备进行必要维护和调整，特别是当生产工艺变化后，需要对控制系统进行相应修改和开发。但是，由于缺乏专业的、稳定的维护队伍，使一些小的软硬件故障得不到及时的修复和处理，渐渐由小问题变成大问题，甚至导致自动化系统瘫痪。
【关键词】中小型水厂；自动化；改造
目前，我国北方大部分中小型水厂均采用两级泵站的管理模式，即：由深井泵组成一级泵站采取地下水至水厂蓄水池进行水处理；而后，由二级加压泵站向用户管网供水。控制方式一般为人工控制的继接方式，自动化水平低，水、电资源浪费严重，设备事故隐患多、管理困难。我们为某县自来水厂开发了一套由上位机、可编程控制器（PLC）、变频器、相应传感器及执行机构组成的水厂微机集散控制系统，该系统已连续运转三年，性能稳定可靠，提供了一种针对中小型水厂的，以节能降耗、提高自动化水平为主要目的的技术改造方案。
该水厂的基本情况为：一级泵站包括5口深井，每口深井配备22kW多级潜水泵1台，共同向一蓄水能力为2 000m3的蓄水池蓄水；加压泵组为5台45kW DL型立式泵，向管网加压供水。对控制系统的设计要求是：对水厂的设备运行及生产状况进行自动化控制和管理。
一、控制系统硬件结构
（1）上位机：水厂需24h连续运转，现场干扰源多、环境恶劣。因此，上位机选用了具有较高可靠性、较强抗干扰能力的研华（ADVANTECH）IPC-610/486型工业用微机。上位机与PLC之间采用RS232标准串行口进行通讯，传输速率9 600b/s，11位数据格式，数据长度7位，1位校验位，启动1位，停止2位。另选研华10位A/D采集卡，采集蓄水池水位信号和加压泵组出水流量信号，对水位信号运用模糊算法进行计算后，给出控制信息由PLC控制潜水泵的启动台数。当水位过低时，认为发生故障，停止一、二次泵组的运行并声光报警。上位机为720M硬盘、8M内存，可以同时处理大量数据且历史记录较长。
（2）主控单元：主控单元选用日本立石公司的C60P型可编程序控制器作为主控单元，它具有40路开关量的输入、20路开关量的输出，可扩展模入、模出模块，并有RS-232标准串口。C60P为积木式结构，系统构成及扩展方便，抗干扰性能好，作为现场主控部件较理想。由它完成自动倒泵、防水锤互锁、变频器逻辑控制等逻辑控制功能。
（3）管网恒压调控系统：调速泵的调节由富士G-45变频器来完成，由压力传感器采取用户管网的压力信号（4mA～20mA）送至自制的调节板上，与给定信号比较后送至日产RKC调节器中，经PID运算后产生调节信号送至变频器，控制变频器的输出频率，调节水泵转速。变频器本身对应其输出频率有0～5V（DC）信号输出，将其引回调节板，由系统对输出频率进行检测，若变频器的输出大于49Hz一定时间后，管网压力仍达不到要求，延时确定后，PLC按照一定规则逐个以自耦减压方式启动恒速泵，直至管网压力恒定。若变频器输出频率小于23Hz一定时间后，管网压力仍超过给定值，则依次关闭恒速泵，配合调整调速泵直至压力稳定。
（4）自耦减压启动柜：恒速泵及潜水泵均采用自耦减压启动方式，有效地减小了电动机启动时对电网的冲击。
（5）传感器及执行机构：管网压力信号的采取利用最大量程为1.0MPa的远传压力表，以方便在采样点观察压力信号；流量信号的采取利用涡街流量计；水位信号的采取利用压力式水位传感器；利用电动蝶阀作为执行机构来控制加压泵的出水口状态。
二、系统的软件
系统软件主要包括上位机管理程序、PLC控制与监测程序以及它们之间的通讯程序。
（1）上位机的管理程序主要完成设备运行状况的图形显示监测、生产状况的数据库管理、检测数据的处理、菜单处理以及报警等功能。采用C语言结合汇编编程，充分利用C语言结构化强、简洁和运行速度快等优点，同时也提高了程序的可读性、可靠性及可移植性。软件设计采用模块化结构，人机界面为图形形式，菜单驱动，全部中文显示与提示非常友好。系统主要功能模块包括：使用说明、水厂控制系统功能介绍、生产状况监测及管理、水位系统的运行状态控制等。采用查询方式完成与PLC的通讯及检测数据的处理；将管网压力、流量、液位、各水泵运行状态及各处阀门开启状态等信息以图形及数据的方式显示于显示器上；如有报警信号则显示相应图形，同时进行声光报警。监测的出水量、耗电量等信号可长期保存于存储器中，随时作为资料查询。
（2）蓄水池分为沉淀池和出水池两部分，深井水首先在沉淀池沉淀泥沙、消毒处理，而后，经过滤到达清水池。因此，水位控制功能要求较高，正常状态下，1～2台潜水泵长期运转，其余根据用水量的大小自动切换。为保证水的正常供应并防止潜水泵的频繁启停，在水位控制中采用了模糊算法。将水位高度分为七级，将水位的变化率也分为七级，将潜水泵的开启台数分为5档，形成了一个二维矩阵数组，由计算机运算后确定应开启的深井泵台数。经反复试验后，确定了数组中各参数的值，经实际使用，获得了较好的运行效果。
（3）可编程控制器作为主控单元，几乎所有的现场逻辑控制均与其有关。它的控制程序具有较强的逻辑性要求。一般来说变频器严禁付边加装接触器，但是为了节省投资、实现4台恒速泵轮流作为调速泵，必须在变频器的付边装接触器。
（4）上位机与PLC之间的通讯借助标准RS-232口来完成。可以由上位机完成给定倒泵的间隔时间、设定管网的压力等工作。同时，下位系统定时将恒速泵的开启台数、调速泵的运行状态（频率、转速、消耗功率等）、管网压力等信息报上位机进行处理和显示。
中小型自来水厂的自动化技术改造有着广泛的前景。依靠现代化技术手段对生产过程进行控制和管理，提高设备运行效率和可靠性，节省宝贵的水、电资源，是技术发展的必然趋势。本控制系统将上位机、PLC、变频器、相应传感器和执行机构有机地结合起来，发挥各自优势，软件设计合理，系统调试较方便；且系统各级之间可独立运行，保证了水厂的不间断生产。实践证明，本系统不仅满足了生产的需要，提高了整个水厂的整体管理水平，而且仅节电一项就为水厂创造了巨大的经济效益。
介绍深圳市某水厂的自动化改造方案，实现完整的监控及控制功能。
关键词：水厂；改造；自动化；PLC
0 引言
深圳市某水厂设计供水规模35万m3/日，分为四期建设，全厂分为取水,加药,沉淀,过滤,送水等几个工艺环节，其中四组滤池实现了基本的自动控制，但全厂没有集中监控,操作人员也相对分散，这就给生产管理,优化决策,人力资源的分配等造成一定的不便。为此，业主提出对原有的自动化系统进行完善，实现全厂生产管理的自动化，满足现代化供水管理要求。确定基本设计原则如下：
先进性整个系统采用国际上先进并且成熟的技术，力求方案的先进、灵活、高效。
实用性系统始终以用户需求为导向，结合先进、合理的管理模式，功能全面，切合实际。
扩展性系统的设计不但考虑当前的实际需要，并且考虑了长远发展的需要，预留了以后增加的监控设备接口， 保证系统的可扩展性。
1 系统结构
根据水厂的工艺流程、布局以及现有的PLC系统，按照集中管理，分散控制的原则，全厂自动控制系统采用中心控制层和现场控制层两级分布式结构。由于是现有水厂改造项目，为减少对生产的干扰，减少电缆的穿墙及开槽敷设，在主要构筑物分别设置十个现场控制分站。中心控制站属于厂级中心控制层，十个现场控制站属于现场控制层，包括取水分站（新增）、加药分站（新增）、加氯分站（改造）、反冲洗分站（新增）、一期滤池子站（改造）、二期滤池子站（改造）、三期滤池子站（改造）、四期滤池子站（改造）、送水分站（新增）和回收池分站（新增）。现场控制站既能在中心控制站统一指挥下协调工作，又可以在通讯发生故障的情况下独立运行，减少局部事故给整个控制系统和生产造成损失。
现有的一、二期滤池的控制系统建于90年代中期，采用的是日本欧姆龙公司的PLC，三、四期滤池及加氯间的控制系统PLC采用的是西门子S7-200，考虑经济性及兼容性，本次自动化系统保留三、四期滤池及加氯间的西门子PLC及控制柜，只对软件部分进行重新编程，完善系统功能。新增分站及一、二期滤池控制分站，均采用西门子S7系列PLC。
全厂主干网络采用100M光纤工业环形以太网。
2 中心控制站
中心控制室配备的两台监控主机，通过交换机接入以太网，对全厂设备集中监控。两台监控主机组成双机热备用系统，当一台监控主机出现故障时，可迅速切换到另一台监控主机，保证数据记录的连续性和控制系统的稳定性。
中心控制站设一块大型显示屏，用于动态显示相应工艺环节的被测参数的实时值和生产数据。
监控主机主要具有实现以下功能：
监视功能：现场各分站设备的实时状态变化通过光缆环形以太网上传，由监控主机负责接收。通过显示器分幅显示工艺流程图，实现从总图到详图的多层次监视，并在各个相应的位置显示相应区域的被测参数的实时值.当设备运行异常时，监控主机发出声光报警，提醒工作人员注意显示水位等参数实时的数据曲线。通过图形处理，工作人员能直观地观察各种数据的变化。
控制功能：在监控主机上，操作人员可按要求开停工艺流程中的重要设备。系统控制分手动和自动两种控制方式。在手动方式下，监控主机只能监测设备的当前运行状态；在自动方式，通过监控主机可控制设备启停和监测设备的运行状态。
管理功能：监控主机具有完善的用户管理功能。任何控制和设置功能均需通过密码登录以后才能生效，不同等级的操作人员拥有的操作权限也不同，一般工作人员可以操作权限范围内的设备，系统管理员可以修改系统的各种设置及改变生产参数的设定。用户的添加和修改、权限的修改均由系统管理员完成。
报警功能：当设备出现故障，监控主机除发出声光报警外，还能自动记录报警信息，管理人员通过报警查询功能即可查看实时和历史的报警记录。
对于长期不正常事件(由监视人员确认后)可禁止报警和登录。对于已确认的报警应带上报警发生时标，存入报警数据库。
存储功能：监控主机实时显示设备运行状态和生产参数，并对重要的生产数据进行记录和保存。
所有实时数据都必须按时序依次存储，并定期将这些数据转存成历史数据，通过历史数据计算最小值、最大值、平均值、标准值、偏差值、累积值等。
各类生产数据可按要求进行分类列表显示，也可根据需要采用曲线图，棒状图等形式显示。
报表功能：系统能根据用户提供的报表样式，自动生成和打印生产日、月、年报表。操作员在监控计算机通过打印报表功能，能方便调阅和打印生产报表。
3控制分站
各控制分站相对独立，互不影响，采用西门子S7-300系列PLC。它们具有部分相同的功能：
分站PLC与智能仪表或生产设备通讯，实时采集生产过程中的各种工艺参数和设备运行信号。
控制本站设备的运行，处理生产过程中出现的异常情况。
能对设备故障发出报警及紧急事故处理；与中心控制室计算机通讯，传送现场数据。
接收并执行中央控制室计算机遥控命令。
3.1、取水分站
取水泵控制 保留以前现场手动控制方式，同时操作主机可以通过点击启停按钮，启动机泵，并实时监测各机泵的运行电流、运行信号，如有异常，系统自动停止机泵并报警提示。保障机泵运行安全。
进水阀控制 根据流量指示可以现场手动及在操作主机上通过点击开关按钮调整阀门开度。也可以根据原水流量的检测值与设定值的偏差值自动调节阀门开度。
3.2、加药分站
加药分站主要主要实现搅拌机、石灰泵、加药泵的启停控制及仪表信号采集。
加石灰控制 通过现场控制柜分合断路器或操控主机鼠标进行启停控制。或者根据原水流量自动启停离心泵，实时监测运行状况，如有异常情况，报警并停止运行。
根据设定时间，控制搅拌机周期运行。
加药泵控制 水厂药液投加量调节主要通过改变计量泵的冲程和频率实现。
采用运行经验公式（与原水温度、浊度有关），PLC自动计算投加率，然后根据反馈投加率的误差调节计量泵频率，并根据原水流量信号按比例控制计量泵冲程。
也可以由生产管理员直接在操作站上输入计量泵运行冲程等参数，PLC根据这些参数自动控制计量泵的运行。此方法可用于对计量泵的维护、检修调试，也可以作为水质发生比较大变化，自动控制超调时的应急措施。
3.3、加氯分站
加氯系统共有九台加氯机、四台余氯计、两台重量计，系统PLC采用的是西门子S7-200，本次改造在保留以前的设备及控制方式的基础上，增加一个西门子公司的工业以太网通讯模块，以便将数据传送给中心控制站，进行集中操控。
手动方式可以通过调节转子流量计上的调节头调整投加量或在操控主机上设定阀门开度，系统自动开启到设定值。
前加氯也根据进水流量自动进行投加。
后加氯以滤后水流量作为前馈量，以清水池余氯作为反馈量，与设定值相比较自动进行投加。也可以根据以前的投加经验，自动限幅，再以清水池余氯作为反馈量，与设定值相比较，自动调节投加量。
3.4、反冲洗分站
针对各个滤池相对分散、自成系统、不便管理的情况，增加一个反冲洗分站，对反冲洗过程中的共用设备进行集中控制，如鼓风机、出风阀、反冲泵及阀门的启停控制，并对各滤池子站的反冲洗进行集中管理，反冲洗主站与各滤池之间的网络通讯采用Controller Link网络。无论是各滤池子站自动发出的反冲洗申请，或是上位机键控反冲洗，都将通过反冲洗分站排队，只有收到反冲洗分站指令后才进行反冲。主要功能如下：
1）根据生产情况，由具有权限的工作人员在人机界面修改过滤时间，滤池水位报警值，反冲洗时间等工艺参数。
2）协调各滤格反冲洗申请，对滤池反冲洗进行排队，与滤池各子站通讯，按照生产工艺要求控制滤池反冲洗设备，实现滤池自动反冲洗过能。
3）对滤池反冲洗过程中的气冲、气水混合冲、水冲等每一环节进行监控，每部分时间值都可以在上位机的人机界面在线修改。
3.5、滤池子站
根据平面布局，滤池共设四个子站，分别控制每期滤池及反应沉淀池工艺设备。
一期与二期控制功能与设备相同，由于反冲洗的需要，每格滤池增加一个液位计，以实现水位监测。一期二期现有的工艺设备不支持恒水位过滤，在每格滤池清水阀上增加一个电气转换器，接收和反馈开度信号，以实现恒水位过滤控制。一期与二期沉淀池、反应池的排泥阀采用的是液压阀，目前是用手动阀控制，为了实现自动控制，将手动阀换成电磁阀，并增加相应的PLC模块，整个滤池控制柜重新改造成基于西门子S7-200的控制系统。以利于全厂自控系统的连接。
三期与四期自动化程度相对较高，在控制设备上暂时不作具体调整，PLC系统上各增加一个网络通讯卡，主要是软件方面的改造。
各滤池分站在改造后，有手动工作方式和自动工作方式，手动工作方式是保留原来的控制功能，当主系统出现故障时，可通过各分站对所属滤池进行操作生产，保障正常供水，自动工作方式是在系统正常运行情况下，通过反冲洗分站对各滤池进行集中管理，包括各滤池相关阀门的运行状态，水位情况以及自动反冲洗等。
在过滤自动控制阶段，PLC根据水位值，用PID调节方式调节清水阀门开度，使水位保持在恒水位设定值附近。在过滤过程，可根据实际情况，在上位机的人机界面在线改变恒水位值和报警水位值。
PLC在检测和控制滤池正常过滤的同时，检测判断本格滤池是否需要反冲洗。反冲洗队列控制采用“先进先出”原则。
3.6、送水分站
送水分站主要实现送水泵房水泵阀门的控制、监测，出厂水流量、水质的检测
保持现状现场手动控制方式不变，操控主机实现水泵阀门的主动开停、状态监测，有异常情况出现，系统报警提示操作人员到现场进行处理。故障信号出现，系统将自动进入故障保护程序，停止机泵，保障安全。
3.7、回收泵控制：
液位检测：回收池增加一台液位计，根据水位启停回收泵，系统监测各泵运行情况及水位，异常报警。
4系统防雷与接地
4.1、系统防雷
深圳市属于雷电多发区。自动化系统通讯主干网络采用了光缆通讯介质，可有效地防止雷电对系统通讯主干网的侵入。另外，针对本系统还存在可能受到感应雷或浪涌电压影响的环节，采取了一系列防雷措施。
在IEC-1312-3/5.3标准规定的区域交界处与所有进入该区的导电物做等电位连结，以确保控制网络、PLC可编程控器及其他控制设备安全工作。
系统的防雷保护包括电源、通讯网络、PLC的I/O信号、仪表及计算机设备等。电源设备防雷采用国产雷安避雷器。仪表和自控设备防雷采用德国OBO的避雷器。
4.2、系统接地：
整个系统的所有避雷器都安装在控制柜或设备箱内，其接地端与控制柜内的接地铜排连接,接入接地系统。电源电缆线、网络信号传输电缆线的屏蔽端口在控制柜内必须做等电位连结。
[关键词] 自来水厂 自动化控制系统 工艺
一、水厂制水工艺流程介绍
各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程相似，如图所示。图中主要分为以下几个工艺过程：（1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。（2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。（3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。（4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。（5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。（6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。
二、自来水厂自动化控制系统的设计
1、总体结构
水厂的控制系统可以分为三个层次：管理层、主控层和现场控制层。管理层主要完成水厂调度运行的远程监视、自动化数据查询、频信息查询等功能，一般不直接参与到系统的运行控制。主控层对水厂的生产及各站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制的核心。主要包括数据库服务器、水源监测工作站、水厂检测站、交换机、设备、多串口服务器、UPS、GPS 等。通过采集到各站点的数据信息，进行数据分析，负责水厂运行的监视、视频监控、远方控制、调度指挥以及完成必要的管理功能，并向管理层发送必要的数据和信息。现场控制层主要包括四个部分：水源监控系统:位于水源地深井泵配电间，对深井泵的启停进行实时监控，利用监控装置监控深井水位、水泵流量、水泵电动机、电流、电压等；消毒监控系统：位于水厂的消毒间，对发生器的启停进行实时监控，利用监控 PLC 装置监控药剂投加量、阀门启闭、电流、电压等；供水监控系统：位于水厂控制室，对变频调速器、送水泵进行实时监控，利用监控 PLC装置监控水质参数、水泵流量、管网压力、电气参数等；视频终端：主要包括安装在水源地井群、水厂中控室、水厂泵房及水厂厂区的各种摄像机、配件等。
2、水质检测技术
水处理中的自动检测技术，即水质检测技术是保证供水和排水水质的重要手段，也是指导水处理工艺运行过程的重要依据，随着自动化技术、机械制造技术等方面的发展，出现了越来越多的新型自动化检测仪表。目前使用的水处理自动化仪表包括流量、水位、温度、压力仪表以及水质测量分析仪表，如pH测量仪、流动电流检测仪、漏氯报警仪、余氯分析仪、高低浊度在线检测仪等。在流量测量方面，除了传统的电磁流量计外，还出现了大量非接触式仪表。水位测量仪表是水处理中另一类使用广泛的检测仪表，滤池、清水池、格栅配水井、配矾等处都要用到，主要有差压式、静压式、吹气式、浮子式、静电电容式、以及超声波等类型。检测仪表是实现水厂自动化的基础，在日本等发达国家不仅大面积使用现有成熟仪表外，还不断开发出新的检测仪表并发展相关的检测技术，不断扩大检测范围，提高检测精度。
3、水处理控制技术
随着电子技术、计算机技术以及光电技术等相关学科的发展，近十年来工业自动化在各个方面都发生了深刻的变化，包括自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等底层设备，以及自动回路调节器、自动控制单元、各种大小型装置控制系统乃至综合优化调度系统等。随着水处理技术的不断发展，对于水质指标的控制与水处理效率的要求也在不断提高。新工艺、新设备的广泛应用一方面提高了水处理能力，另一方面也对整个系统的控制、协调提出了更加严格复杂的要求。常规控制手段已经成为水处理行业中的薄弱环节之一，需要在现有工业自动化已经取得的成果基础上研究、设计、投用适合于水处理行业的先进控制系统。由于水处理系统（特别是混凝投药和加氯控制过程）是一个大迟滞、非线性、时变的复杂系统，系统建模困难，很难控制好。因此各种先进的控制算法不断提了出来。虽然各种先进的控制理论和算法不断被提了出来，但是在实际的应用过程中，尤其是中小型水厂自动化控制系统中，经典的控制理论仍有着广泛的应用空间。因此本文在研究水厂自动控制理论方面，侧重于经典控制理论及其应用。
4、变频节能系统
在水处理行业中，普遍存在着用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此水处理厂供水系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供水能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是水厂自动化技术的一项重要内容。变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。变频调速控制技术，是指以变频调整原理为基础，在保证供水可靠性的前提下，根据供水系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明显。应用变频器来实现变频节能供水，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。恒压变量供水系统通过调整变频器转速（即供水流量）来保证供水压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。变压变量供水系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供水流量）和供水压力，很明显该方案节能效果更好。但是由于水头损失等受各种因素影响，难以准确确定，实际应用的很少
三、水厂自动化控制系统的发展趋势
随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU 置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。借助其计算和通信能力，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。总之，应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。
参考文献：
[1]龚莉.变频器在水处理行业中的应用.机电信息，2002(16).
关键词：自动化 中央控制系统 检测 反馈
中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0034-02
随着国家经济的发展，国民生活水平的不断提高，自来水的普及面越来越广，人们对于自身健康意识也越来越强，所以对于自来水的质量要求也更加越严格，这就迫使自来水厂必须抛弃传统的经验控制，提高自来水处理的技术，保证高质量的自来水供给。
1 工程概述
小昆山水厂（一期）工程位于松江北部原水供水工程斜塘取水口东侧约300米处，北至古浦塘，征地面积约141亩。松江小昆山水厂一期工程设计规模为20万M3/D，总体规划规模为40万M3/D。制水工艺采用最新的深度处理工艺，以达到最新的国家标准各项要求自控仪表设备安装采用先进的分布式集散控制系统，结合最新的计算机控制技术、网络通讯技术，实现整个水厂生产工艺的自动化管理和控制，可极大地提高自来水厂的生产效率和出水质量。
2 系统的组成与控制方案
2.1 系统组成
基于整个自动控制系统有数个控制站，现以某一个一级控制站为例，重点介绍PLC在其中的硬、软件的设置情况。PLC的硬件配置主要由基架、CPU模块、电源模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块、通讯模块这几个配置组成，作为基础配置的基架，采用的是扩展型，置于其上的其他模块的位置编制除了CPU模块、电源模块这两个模块其他的模块位置随意，一般都是先电源模块（最左端插槽）其次为CPU模块，尽管其余的模块位置没有讲究，但是一旦配置完成之后就不可以再改动。对于硬件中的基架进行拨号设置时，主要是依据具体情况而定。对于基架的四个拨码一般均采用16进制，但是“0”号主基架的拨码例外，需要将其四个拨码全部设置成“off”状态。
2.2 控制方案
加药系统采用单闭环自动控制方式见图1。
由（图1）可以看出加药的过程就是一个反馈抑制的过程，首先由中央控制系统设定一个SCD的值，然后依据原水的一些特征性常数自动加药，对混合后的水搅拌之后由SCD检测水质，再将检测结果转化成4-20MA信号反馈给PLC，比较得到的反馈值和预先设定的值，经过PID的计算来控制变频器的频率继而调整计量泵的转速，这样的一个循环反馈控制，使得自动加药的量控制在合理的范围内。
加氯系统自动控制方式与漏氯控制方式如下。
前加氯控制方式：前加氯机依据4-20MA信号对原水进行加氯处理，而这个4-20MA信号则是是PLC3经过处理的得到的，主要由中央控制器设定的一个前加氯值与原水的瞬时流量两者共同决定的。
后加氯控制方式：与前加氯控制方式不同的是，中央控制器对余氯的设定值设定给PCL4而非PLC3，控制后加氯机的加氯量的信号是由PLC3发出，但是这个信号的决定权在于实测余氯所得值和中央控制器对余氯的设定值。
漏氯控制方式：漏氯的检测由PCL3负责，一旦发现现场氯气量超过事先的限定值时，它就会自动发出警报，同时开启漏氯吸收中和装置。
滤池过滤与反冲洗控制方式：滤池的恒液位控制方式见（图2）。
PCL4控制滤池的液位在一个设定的液位，为了保证恒液位，需要比较现场的液位变送器送出的模拟量与事先设定的液位值，如果现场的液位值高于设定液位，PCL就会相应的发出指令让出水阀门变大，但是如果情况相反，则出水阀门就会相应的变小，通过这种不断地循环反馈系统保证了滤池的恒液位。
恒压供水控制方式以及水泵的运行：现阶段，我国自来水厂的供水方式均采用恒压供水的方式，主要是通过下（图3）这样一套闭环的反馈控制系统来稳定水压，达到恒压供水的目的。
与之前的加药控制的原理基本相似，通过比较现场测定到的水压和事先给PCL5设定的水压值来改变变频器的频率，继而改变水泵的转速来调节供水压，经过反复的循环调节最终达到恒压供水的目的。
其实在自动方式下水泵的运行会遇到很多种不同的情况，在合上变频器手动开关的那可开始，首先由PCL5检测水池水位，如果水位符合事先设定的水位，那么变频器的输出频率从0Hz开始上升，随后由水压来反馈变频器的输出频率：（1）水压不足，那么变频器的输出频率就会上升到49Hz，一段时间后，就不得不使用工频泵。（2）用水量减小，水压超过预设值，那么输出频率就会相应减小，减小出水量，保持出水压恒定。但是如果在输出频率减小之后，水压依旧很高，那么PCL5就不得不进行计时：计时一定时间后，水压降到预设值，那么放弃计时，继续变频器的正常调速运行；计时一段时间之后，水压依旧高于预设值，PCL5就会单独运行一台变频泵降低出水量，即停止运行工频泵。中央控制系统对于现场的实时监控主要依靠现场相关检测数据的及时输入，这就要求现场能及时采集数据经过处理将处理结果输入中央控制中心的PC机内。
3 结语
经过长期的实践证明，该自动化系统在自来水厂中的应用具有极大的商业潜力，主要是因为它同时实现了高质量、高效率、高安全系数以及低能耗，这种自动化处理系统在保证水质的前提下大大提高了自来水厂的处理能力，所以值得在水厂中大力推广。
关键词：水厂，自动化控制
中图分类号： TU991 文献标识码： A 文章编号：
1.引言
水是生命之源，是城市居民生存和发展的基础。实现水厂自动化控制，可以实现优质、低耗和高效供水，为生产和生活提供便利。因此，加强对水厂自动化控制系统的建立及完善的研究，具有重要的意义。
2.水厂生产自动化控制系统的网络构成
水厂采用的自控系统网络主要有各种工业现场总线和工业以太网；工业现场总线具有成本低，介质模块便宜，传输速率适中（一般在10M／s以内），适合数据处理量不大，大多用在工作子站，用得多的是PROFIBUS、MODBUS总线形式等，但使用这些总线有一个共有的缺点就是制定这些总线协议的厂家基于自身利益的考虑，互不开放，因此也影响了它的推广及应用。随着自控技术的发展，以太网络以它的开放、高速（100M／s以上），低成本得到广泛的应用，在大多数水厂都是以太网和现场总线混合起来使用，现在PLC厂家都推出了支持以太网的产品，以太网络也是当今乃至将来工业自动控制系统网络的主流。
3水厂生产自动化控制系统技术要点
大多数水厂都是采用取水、加药、混凝沉淀、过滤、消毒、加压送水这样的典型给水工艺，水厂生产过程自动控制大同小异，而且这方面的文章介绍也很多，在这里着重介绍几个控制要点：
3．1远距离数据传输
很多水厂的取水泵站都远离净水厂，这就给取水泵站与净水厂之间的通讯出了一个难题，从而需要考虑远距离数据传输的问题。
3．2综保装置的运用
鉴于大多数水厂都有自己的高压变配电室，采集高压柜上的各种参数以及信号在现阶段主要有两种方式，一种是传统的采集各种继电器的输出信号以及通过变送器采集模拟量信号；另一种就是通过综保装置采集各种数据甚至下达开关指令。现在，随着技术的进步，价格的下降，综保装置以它强大的数据通讯能力得到了更广泛的应用，特别是国产综保装置在功能上已经与国外产品不相上下，但价格却便宜近一半。我们在运用综保装置时，特别要注意通讯协议的应用，因为大多数水厂综保装置的采购都不是和自动化建设同时进行的，而国内综保装置对外通讯通常采用电力部标准通讯规约———POL-ING，很多都没有国际通用标准的通讯接口。因此特别是在采购综保装置时，一定要提出使用何种协议，如果能提供和PLC厂家支持的协议那是最好不过的，比如使用西门子的PLC，而综保装置厂家又能提供PROFIBUS总线输出，那是最好不过了，但根据我们的经验，像PROFIBUS等协议是非公开的，你如果要使用它就要付费，这无疑增加了综保装置的成本，还有另一种方法就是要求综保装置厂家提供公开协议的输出，比如说MOD-BUS总线，它是公开的。在实践中我们就是这样做的，一般PLC都能提供对MODBUS的支持，而综保装置厂家也能提供MODBUS的输出，这样两者就能很好的连接在一起。
3．3加药加氯的应用
加药的自控形式有很多种，有采用原水流量信号作为前反馈信号的，并且结合SCD（游动电流控制仪）后反馈来控制的，它同时考虑了流量变化及反应效果，从理论上来说这种方式是最科学的，也最合理，但由于在国内SCD成功运用的案例非常少，所以这种方式其实很难真正的实现；另一种是采用单一的原水流量来控制，同时建立一个数学模型，将水厂化验室做得最佳投药量加入进去，与药液流量计共同构成一个闭环的PID全自动加药系统，此种方式能很好地适应原水水量的变化，但不能适应水质的变化，比如原水浊度的忽然变化等，这就需要将化验室的最佳投药量及时输入系统中。这种更适合原水浊度变化不大的水厂采用。
大多数水厂在加氯这个环节的自控都是由加氯机本身自带的PID控制器来完成的，主要有单环和复合环两种控制方式，单环主要是用流量计或余氯仪作为控制单元，复合环则是用两者一起来控制。其中流量计按照理论上应使用滤后水流量计，但限于国内常规工艺设计，滤后水的流量计达不到安装要求，即使是勉强安装，数据波动也非常大，使得复合环控制难以有效地实现。其实对于加氯因为控制精度要求并不高，因此用单环，比如滤后水的余氯值就可以达到比较满意的结果。随着PLC的广泛应用及价格的降低，现在也有不使用加氯机本身自带的PID控制器来控制的，而是用该区域的PLC工作站来完成，只要加氯机带有电动调节装置，就可以在PLC中实施一个PID控制，同样能达到很好的效果，而且比起加氯机本身自带的PID控制器成本要降低不少，这也是将来运用的方向。
3．4滤池及反冲洗
大多数水厂的滤池主要是虹吸双阀滤池、普通快滤池、V型滤池这三种，在滤池的自动控制中，采用什么工艺的滤池并不重要，因为对滤池的控制主要是正常生产，即过滤的控制以及自动反冲洗的控制。因为单个滤池的设备以及仪表较多，通常的做法是在每个滤池（或两个滤池共一个）设一个现场控制箱，里面安装一套分布式远程I／O，也可以在本地建立一个PLC控制子站，在本地建立一个控制子站的好处是即使滤池工作站出故障，控制子站仍然能够正常处理滤池的运行，这就降低了故障风险。将各个阀门及仪表的信号连入本控制站，控制站与控制站之间通过相应的总线（PROFIBUS－DP或MODBUS等）连接起来至滤池工作站PLC。现在随着有些设备智能化程度的提高，特别是一些国外品牌的电动头，里面都有总线接口，只须将电源接入，再将远程I／O的总线接口与所有阀门的总线接口之间用通讯电缆连接起来就可以了，这样本地的控制站就能控制阀门并获得大量翔实的阀门数据，这与普通的采用电缆将阀门信号连入PLC要省去大量的电缆，因为一个滤池的阀门是非常多的，普通快滤池、V型滤池都有多达4个以上的阀门，用总线的话，只需一根通讯电缆就可以将这些阀门与本控制站联系起来，而且在PLC中写控制程序时也非常方便，只要将地址对应好就可以了，查找故障也很方便，因为本身能通过通讯采集到大量的阀门数据。以后随着智能化设备的推广，这种方式一定会得到广泛的应用。
在控制滤池正常工作时，主要是保持一个恒水位过滤。滤池水位的变化是受进水量的变化、过滤周期、待滤水浊度等因素影响的。由于滤池恒水位的过滤要求是保证待滤水流量与滤后水流量基本恒定，因此转化为各个滤格的水位保持恒定。用PID闭环控制可以根据水位的变化实时控制清水阀的开度，把所有影响水量变化的条件转化为对滤格水位的控制。滤格水位的控制是一个典型的PID闭环控制系统，控制过程是：具有参数可调的PID方程根据设定值和过程变量输入之间的误差，经运算后把输出信号传送给输出附加处理程序，再输出给控制阀，对整个过程进行控制。即实际水位比设定水位的值大得越多，输出的开度就越大。开度增大的数值是由一定累积时间内水位上升的速度及实际水位和设定水位的差值共同决定的。反映为进水流速越快，清水出水阀开度越大，反之亦然。PID方程计算的目标是把受控的过程变量保持在设定值，输出处理程序是把PID方程的运算输出按一定的规律输出给清水阀。
3．5在线仪表的选用经验
一般水厂都有很多的在线仪表，大多数的在线仪表都接入了水厂的自动化生产系统当中，为水厂的生产提供翔实的数据。将数据传输至PLC控制系统中一般有两种方式，一个是两线制的模拟量传输，现在大多数仪表的输出都是4～20mA，它的好处就在于传输距离远，衰减少，阻抗高（250Ω）；另一种也是用总线方式传输，它特别适合很多仪表安装在一起，而要传输的目的地又比较远，但这种带总线接口输出的仪表价格也要贵得多。
仪表特别要注意的地方就是防雷，以笔者的经验，在仪表的一端加装防雷模块是必要的，但有些仪表即使是装了防雷模块效果也不好，比如清水池内安装的投入式液位计，在北方多雷区，被雷击打坏的情况非常多，但在采用了超声波液位计的水厂，超声波液位计从未被打坏过，说明在与水接触后，遭遇雷击的机会大大增加。建议在资金条件允许的情况下，清水池内的液位计可优先选择超声波液位计。
4结束语
各水司在建立以及完善自动化控制系统中，应遵循合理化、网络化、信息共享化、满足工艺要求来进行考虑和规划。水厂采用高技术手段进行自动化建设，最终是要提高经济效益，达到提高水质、提高安全生产；降 低电耗、药耗、漏耗的目的。
参考文献
【关键词】电气自动化；自来水厂；设备；维护
人们在日常的生产和生活中所用的自来水都是自来水厂经过严格的处理、消毒之后运用输水管网向各家各户输送的。自来水厂的标准达到了国家饮水的标准要求，自来水厂是城市服务中非常重要的设施，与人们群众的生活有着紧密的联系。它主要是利用取水泵将来自江河湖泊和地下、地表的水源经过消毒、沉淀和过滤等程序后在由泵站传送到群众家中的。在自来水生产过程中将电气自动化应用进对于自来水厂的发展具有极其重要的意义，不仅可以有效的确保供水的安全和优质同时，也确保了供水生产的科学、高效和合理性，使供水企业内部发展具有一致性更利于供水作用的发挥特别是在当前科学技术快速发展的前提下，供水企业要想加快现代化的发展步伐电气自动化的应用具有迫切性和必然性。
1 自来水厂电气自动化应用的主要设备
水厂电气自动化系统需要分为四个工作站即水源站、加药站、滤池站和送水泵站同时还需要对供水系统、加氯系统、污水处理系统和加药系统进行自动化通过设立一个中心控制好来对整个自来水厂进行统一调度电气自动化系统由三层结构组成分别为信息管理层、控制层和检测执行层。
1.1 视频监控设备监控设备主要由摄像机、硬盘录像机和监视器所组成，在这些组成设备中对于摄像机的要求较高需要高性能，而且经国家防爆认证的品牌摄像机，而对于室内使用的摄像机则以一体化快球摄像机为主，室外则以彩色低照度摄像机为主，这样对于系统稳定、可靠的运行具有极其重要的意义。
1.2监控系统主机监控系统主要是对自来水厂的所有电气自动化系统实施监视、控制和数据采集，其主要功能有运用通信通道向各个远程终端单元采集主要工艺参数及运行状态。向每个被控站发送控制指令，通过站控系统执行完成运行参数采集及状态、动态趋势、历史趋势和模拟流程显示等运行事件对资料的存储和记录、运行报表和事故状态报告打印、数据处理以及系统故障检测和报警。
1.3 数据采集卡根据实际需要和对各种PCI型号的数据采集卡进行比较，最后选择PCI1711这种数据采集卡PC-1711是12位的低损耗多功能采集卡，具有独特的电路设计和完善的数据采集与控制功能，支持即插即用具有FIFO的高速缓存河灵活设定输入类型和范围具有16通道单端模/数输入16通道数字I/O和2通道数模输出采集速率可达100kHz一可编程的计勃计时器可作为A/D转换的速度触发，同时具有通道自动搜索功能内部结构主要有单端模拟输入通道、模拟输出通道和触发源连接三部分用户，可以根据每个通道不同的输入电压类型来进行相应的输入范围设定所选择的增益值将储存在SRAM中这种设计保证了为达到高性能数据采集所需的多通道和高速采样。
1.4传感器：（1）对压力监测时采用DPM100数字压力表DPM100数字压力表，主要由压力传感器和信号处理电路组成压力传感器性能优越具有精度高航腐蚀航冲击航震动高稳定性无充油介质等优点，信号处理电路采用最新超低功耗处理器和信号处理芯片及电源管理芯片组成，采用大容量6V高性能铿电池以保证仪表精度，性能和工作时间，设计合理，精妙对传感器进行了非线型校正和温度补偿的同时具备高效率和超低功耗等特性。（2）对流量监测我们采用FR820数字流量计FR820数字流量计是一种由涡轮流量传感器和智能积算仪组成的一体化流量测量数字仪表该流量计可直接安装在管道上，替代由涡轮流量传感器涡轮信号放大器、流量积算仪三部分组成的测量系统产品结构紧凑、安装方便并具有较低的生产成本、安装费用和较高的测量精度。
2 自来水厂自动化设备的维护
水厂电气自动化系统作为一个智能的控制系统，其在长期生产过程中有效的提高了水厂的生产能力降低了员工的劳动强度，确保了生产的安全性和稳定性。但在长期运行过程中不可避免的会有故障发生厂旦发生故障不能及时进行修理维护，则会导致生产工艺的自动化系统变为半自动化系统，所以对于电气自动化系统进行维护具有极为重要的意义。目前对于水厂自动化系统普遍存在一些问题，由于自动化配件具有更新快的特点这样就导致水厂自动化系统中的配件出现问题时出现了更换上的困难部分配件早已停产，所以无法购置到相同型号和规格的配件，而且常规的配件采购渠道也存在着不畅通的情况，再加之缺乏高素质的电气自动化人才这样就导致自动化系统出现故障后较长时间内处不到具体的维修，在很大程度上影响了电气自动化系统在自来水厂应用过程中各项性能的有效发挥。
3 电气自动化人才培养
自来水厂电气自动化的应用过程中其维护具有极其重要性。维护方法中极为重要的一部分即是需要加强对电气自动化人才的培养，自来水厂电气自动化系统安装完成后在后期的使用过程中维护工作极其重要，这就需要具有高素质和高技术水平的电气自动化人才，这才是确保电气自动化能够稳定运行的关键。对电气自动化人才培养的最好的办法就是在电气自动化系统安装时，让员工直接接触控制设备与安装人员一起经历自动化系统安装、调试的整个过程，这将使员工对新系统增强感性认识，操作人员能更好理解系统为何按某一特定方式安装为应付突然出现的故障及恶劣运行环境下维护做好准备。另外焙养员工掌握自动化控制基本理论掌握自动化控制系统的分析和常用生产控制系统的设计方法，具备电气设备的安装、调试、运行和维修能力是现阶段供水企业的重要问题。
由于人口的不断增加同时经济的快速发展人们在生产生活中对水的需求量不断增加，为了确保自来水企业能够更好的做好各项生产和服务工作，则需要加快电气自动化的应用有效提高自来水厂生产运行自动化的水平，对管网的运行情况进行监视确保网络运行的可靠性和通讯的完整性，为自来水厂的生产、服务、经营和管理提供多方面的技术支撑，确保企业运行的不断优化在电气自动化应用过程中经济效益的增加，电气自动化系统在应用上具有较大的便利性，而且性能和经济性也较好有效的保证了供水企业的投资利益的实现。
参考文献：
[1]马玉敏，等.工业以太网的最新发展[J].自动化系统工程，2006 （2）.
关键词：自来水厂 投加药系统 自动化改造
1．概述
临汾市自来水公司净水厂座落在城西南3.5公里处，占地42907m2（含龙祠水源站），其水源设计取水量为8.64万吨/日，是自来水公司龙祠水源地水处理厂。
生产工艺流程：引龙祠源水加压至净水厂，经投药、沉淀、澄清、过虑、消毒，再经水质检验符合国家饮用水卫生标准后，由泵房加压送入城市和临钢配水管网，生产工艺中生活饮用水投加石灰软化工艺，当时在国内城市供水行业中很少使用。
主要生产岗位设置有龙祠站、投药、虑池、加氯、泵房、变电、化验、电气、机械维修等岗位十一个，净水工艺、输配水等岗位目前均采用四班工作制。
净水厂取用梁山东麓西平山脚下地龙子祠泉排泄形成的地泉水为供水水源，属地下水性质，同时因存在一定的流域过程，暴露于自然界，又具有易受气候、人为因素等污染的地表水特性。龙祠子泉在流经岩层过程中悬浮物和胶体杂质大部分截留，故有水质清澈，水质、水温较稳定的特点。龙祠泉水因溶解了岩层中的矿物质，含盐量较高，属HCO3—SO4—Ca—Mg型，总硬度在540mg/L（以CaCO3计）左右，高于国标，因此，净水厂选用了药剂软化法来降低水的硬度，使出厂水质能够全面达到GB5749—85生活饮用水卫生标准。
2．净化工艺
2.1 投药系统
投药楼是配置软化剂及混凝剂，并将其投加到反应构筑物中，用于去除水中暂时硬度的场所。其操作工艺如下：
将生石灰初步熟化后通过卷扬机输送至工作平台，经消石灰机完成熟化，筛除杂质，形成石灰乳液后投入石灰搅拌池中进行搅拌，并配置成浓度为2.5％的石灰乳液，利用泥浆泵输送至澄清池第一反应室。
混凝剂使用硫酸亚铁，它是一种半透明的純结晶体，在碱度高的水中会形成三价的铁离子，在PH≥9的水中具备优良的絮凝效果。硫酸亚铁配置成溶液后经耐腐蚀泵提升至高位溶液池，利用重力投加的方式输送到澄清池前的进水管。硫酸亚铁溶液浓度在15％左右，千吨水消耗低于12千克。
2.2 进水仪表间
源水通过龙祠站送水泵房加压输送到净水厂，通过工艺管道中13个电动阀门，可根据源水水质及城市与临钢用水需要形成六种生产工况，从而完成澄清、过虑、消毒等工艺流程，输送到用户。
3、投药子站的自动化改造
3.1 投药子站控制系统
图1投药子站控制示意图
3.2 中央控制器
中央控制器采用SIEMENS公司S7－300系列PLC，现场操作用了TP170A触摸屏，PLC采集源水流量、药液浓度、澄清池内的PH值和浊度值、指令状态、计量泵工作状态等参数，并通过控制方法的计算输出控制量，控制输出计量泵的投加量、工作状态、液位浓度报警、水质指标异常报警等信息。PLC本机内置PROFIBUS标准接口，以备将来水厂联网。
系统中的2套计量泵，一用一备用，通过操作员在TP170A上手动切换。系统中有两套化工泵，这两套泵都挂接在变频器上，通过操作员在TP上的手动切换来实现一用一备用。
外部接线说明
变频器故障信号：INV_F_1 白（带字）INV_F_2 白（不带字）
计量泵1启停信号：LK1_S_LLK1_S_N
计量泵2启停信号：LK2_S_LLK2_S_N
变频器启停信号：INV_L 篮 INV_N浅蓝
切换到化工泵1：Ca1_L 黄（不带字）Ca1_N 绿
切换到化工泵2：Ca2_L 黄（带字）Ca2_N绿
计量泵1控制器电源：LK1_L红LK1_N篮
计量泵2控制器电源：LK2_L咖啡LK2_N浅蓝
计量泵1三相电源：LK1_U黄(带字)LK1_V白LK1_W 绿
计量泵2三相电源：LK2_U黄（不带字）LK2_V白LK2_W绿
流量1信号线：FL1_1 FL1_2 白黑
流量2信号线：FL2_1 FL2_2 白黑
PH1信号线：PH1_1 PH1_2 白黑
PH2信号线：PH2_1 PH2_2 白黑
液位1信号线：LEV1_1 LEV1_2 白黑（CaOH）
液位2信号线：LEV2_1 LEV2_2 白黑（FeSO4）
浊度1信号线：TUR1_1 TUR1_2 红绿
浊度2信号线：TUR2_1 TUR2_2 白黑
石灰浓度：FCa_1 FCa_2白黑
硫酸亚铁浓度：FFe_1 FFe_1白黑
流量1电源线：FL1_LFL1_N （RVV3*1.5）
流量2电源线：FL2_LFL2_N （RVV3*1.5）
PH1电源线：PH1_LPH1_N （RVV3*1.5）
PH2电源线：PH2_LPH2_N （RVV3*1.5）
液位1电源线：LEV1_LLEV1_N （CaOH）（RVV3*1.5）
液位2电源线：LEV2_LLEV2_N （FeSO4）（RVV3*1.5）
浊度1电源线：TUR1_LTUR1_N （RVV3*1.5）
浊度2电源线：TUR2_LTUR2_N （RVV3*1.5）
石灰浓度电源线：FCa_LFCa_N（RVV3*1.5）
硫酸亚铁浓度电源线：FFe_LFFe_N（RVV3*1.5）
计量泵1开度控制信号线：LK1AO_1LK1AO_2 白黑
计量泵2开度控制信号线：LK2AO_1LK2AO_2 红绿
变频器给定值信号线：INSP_1 INSP_2 白黑
接地线：黄（RVV3*1.5）
l测点：
1．模拟量输入：流量1，流量2，PH1，PH2，液位1，液位2，石灰浓度，硫酸亚铁浓度，浊度1，浊度2。
2．模拟量输出：计量泵1开度控制，计量泵2开度控制，变频器速度给定值。
3．开关量输入：急停，运行/停止
4．开关量输出：计量泵1启停控制，计量泵2启停控制，变频器启停控制，化工泵切换1，化工泵切换2。
TP170A触摸屏操作
1．启动画面：见下图，左上角为时间显示，该画面一共有八个按钮和一个输入框，该输入框用于输入管理员密码。八个按钮中除了“登陆”和“注销”外每一个按钮分别对应一个子画面。
2．登陆方法： 在输入框输入管理员密码后按“登陆”按钮即可。
3．注销方法：系统设置为五分钟后自动注销，也可手动按“注销”按钮主动注销登陆。
4．当要输入数值或密码时，会自动出现如下图的软键盘，按回车键确定输入或按“ESC”取消输入，这两种情况都回返回前一个画面。
5．按“主画面”按钮，进入主画面如下图所示，这里显示所有的仪表即时数值。按“返回”按钮可返回启动画面。
6．按“计量泵”按钮，进入下图所示画面，用于控制硫酸亚铁的投放量，开度越大投放的量就越多。分手动和自动两种投放方式。
7．按“变频器”按钮，进入下图所示画面，用于控制石灰的投放量，频率越大投放的量就越多。也分手动和自动两种投放方式。
8．按“选择澄清池”按钮，进入下图所示画面，用于选择控制系统的回馈，只要按实际的生产情况选择就可以了。
9．按“时间设计”按钮，进入下图所示画面，用于修改控制系统的时间，只要按实际的时间、日期输入就可以了
三、结论
关键词：可编程控制器现场总线污水处理厂
一、引言
水是人类生活和国民经济发展的不可或缺的重要部分，随着科技水平的飞速发展和人类生活水平的巨大提升，对于洁净的优质的水源的需求也不断急剧释放。为建设可靠、稳定、先进、经济以及可扩展的合理的水处理自动化系统成为工程界和城市水行业营运管理部门共同关心的问题。微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度，与3C技术相结合的PLC以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着水处理自动化系统的智能化程度的发展。
水处理行业主要分为净水处理和污水处理两大部分。净水厂控制系统通常分为水厂调度系统、加药间（加氯间）PLC控制站、滤站PLC控制站、送水泵房PLC控制站等。各个控制站相对独立工作，通过有线网络进行通讯，将所有的数据信息送到水厂调度室进行处理，或将一部分数据通过调度系统以无线（或有线）通讯的方式送到城市的调度中心。对于污水处理来说，要根据污水水源地状况来确定污水处理的工艺流程，由于污水处理工艺的不同而自控系统应用PLC的要求也有所不同。一般讲，整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站，站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连，然后全部连接到总控室，总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接，这样和现场控制站构成了集中管理，分散控制，高速数据交换的工厂级自动化网络[1].PLC自控系统是水处理厂的控制核心部分，对其合理的选型和设计，对污水厂能否高效、自动化的运行非常重要。然而，PLC网络又是其中的重中之重，网络的好坏直接影响到污水厂的正常运行。
二、系统构成
污水处理厂自控系统一般包括污水厂部分和厂外泵站部分。监控系统通讯网络和PLC是污水处理自动化系统的核心组成部分，它们的性能对污水处理自动化系统会起到决定性的作用[2].根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。
通信网络：
在污水处理自动化系统的结构上，国内在管理体制上主要采用三级管理，即监控总中心、区域监控分中心和监控站。由于监控站不直接对污水处理厂的外场设备进行直接控制，因此工程界按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。
第一层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网，并且他们在原有TCP/IP的基础上，相继开发出实时性更高的工业以太网，如欧姆龙和罗克维尔支持的Ethernet/IP，施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西门子支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大，因此在污水处理厂自动化系统中以太网主要用于各个控制分站与监控中心的数据传输，包括各种传感器数据等大量历史数据信息。
第二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，现场总线有40多种，在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus.他们的共同特点是高速、高可靠，适合PLC与计算机、PLC与PLC及其它设备之间的大量数据的高速通讯。为使系统的稳定可靠，控制层的网络结构多采用环网的方式组成，包括线缆型和光纤作为传输介质，具体组网将在后面作出实例说明。
第三层为设备层，这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通讯，它们有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等，其中DeviceNet已经成为工业界的标准总线而得到了广泛的应用，而Profibus/DP虽然没有成为标准，但是它的应该也相当广泛。
值得指出的是，近来年以太网的广泛应用使得人们把目光投向了现场总线上来，工业以太网是否最终将取代现场总线仍然是一个争论的话题。然而，不论是Ethernet/IP还是Modbus-TCP/IP，以太网在一些重要的性能指标上仍然无法具有现场总线的特点和优势。从本质上来讲，以太网的载波帧听冲突监测CSMA/CD的访问方式，实时性并没有现场总线采用的令牌总线和令牌环的访问方式高，不论人们采用何种方式，如协议封装、分时访问控制等，都只能改善以太网的实时性，起不到本质的改变。在当前技术还未完全成熟之前，现场总线应用于控制层，是一个积极和稳妥的选择。随着以太网技术的不断发展，今后其取代现场总线而用于控制层也是很有可能的。
监控分中心及上位监控软件：
监控分中心一般将设置多台SCADA工作站（工控机）。分别用于水厂调度系统、加药间（加氯间）、滤站、送水泵房等监控，完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时，监控分中心还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。
PLC的选择：
施奈德（Schneider）、西门子（Siemens）、欧姆龙（Omron）、罗克维尔（Rockwell）、通用电气（GE）是全球五大PLC制造厂商和整体方案的提供者，他们的产品面向各自不同的领域，其中在污水处理自动化系统的应用方面，又以罗克维尔、欧姆龙和施奈德的应用最为广泛。
污水处理自动控制系统对PLC的性能提出了更高的要求，作为污水处理自动控制系统的核心控制器，其必须具备以下几大功能特点：首先本身必须稳定可靠，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力，具有较高的故障保护能力；其次，控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控中心因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换数据信息；再次，当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象，比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此，它必须至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能（实现集中和独立工作方式，尤其是在独立控制时能与相邻控制器实现数据交换）；通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。
必须综合考虑整个监控系统的性能要求和自然条件以及运营周期对设备的要求进行选择，尤其在极端气候和恶劣环境状况条件下或较大规模的污水处理厂，需要选择性能更好的双机热备冗余的PLC，如Schneider的2Quantom系列、Rockwell的2ControlLogix、Omron的CS1D系列、Siemens的S7-417系列；区别在于Omron的双系统是在一个底板上实现，而Siemens等是两个底板通过光纤连接，会在一定程度上占用控制柜的空间，但他们的配置都很灵活，可以任意实现双CPU双电源、双CPU单电源、单CPU单电源多种冗余结构。
在一般的环境状态的时候或较小规模的污水处理厂，多采用标准的机型作为现场控制器，如Schneider的Quantom140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列、Siemens的S7-400系列等；他们都支持工业以太网和多种现场总线，控制方式采用远程带CPU的智能分布式结构，系统开放性和兼容性强，丰富的I/O及高功能模块，完全满足污水处理自动控制系统对信号处理的要求。三、应用案例
下面以天津咸阳路污水处理厂为例[3]，具体说明污水处理厂自动控制系统的组成，控制系统拓扑图如图一所示：
信息层：咸阳路污水处理系统因其分布面积较大，厂区内共有5个PLC分站：预处理系统分控主站PLC1、生物处理系统分控主站PLC2、污泥处理系统分控主站PLC3、出水及雨水系统分控主站PLC4和污泥消化系统PLC5，使用的CPU均为OMRON的CS1H-CPU66H.该功能层实现污水处理厂各单元过程所有过程参数、设备运行状态及电气参数的数据采集，单元过程及设备的控制，并通过OMRON网络模块CS1W-ETN21，和中央控制室通过赫斯曼太网交换机，组成100M光纤以太环网，向监控层传送数据和接受监控层控制指令。在中控室中，作为工业以太网结点的系统数据服务器、两台工程师/操作员站计算机、打印机、UPS电源及监视屏等设备，其主要职能是进行系统中的信息交换与信息显示及控制。该层通过上位监控软件实现对主要工艺设备的控制和调度，对污水处理全过程中的工艺参数进行数据采集、监控、优化和调整，对主要工艺流程进行动态模拟和趋势分析、实时数据处理和实时控制，在控制组态上实现各种常规与复杂的优化控制、专家控制、模糊控制等先进的智能控制。同时，功能强大与稳定的实时和历史数据库亦通过以太网成为上下层间的信息通道。污水厂中控室控制站还通过RIAMBView和信息中心、便携计算机及厂外泵站（咸阳路泵站、密云路泵站）等处进行远程通讯，RIAMBView具备远程数据服务（最适合SCADA）功能，通过宽带接收或发送相关数据，实现远端对部分实时画面、进程数据库的访问。
此外厂长办公室计算机和数据库服务器组成的局域网即构成了厂区管理层。通过关系数据库和相关的管理软件，为决策者提供了各项生产及运营的调度管理所必须的信息平台。该层和过程监控层，与Internet接轨但有着较高的网络安全防护功能，仅授权的用户等级可对进程数据库进行访问。
控制层：控制器网络（ControllerLink）是建立在一种令牌总线或者令牌环网络通讯协议上的通讯机制，它通过PLC上的CLK模块与其它站PLC上的CLK模块或计算机上的板卡相配合，在板卡之内建立一个数据交换区。该网可以采用双绞线通讯电缆或者多模光缆通讯，线缆其最大通讯速率为2M，最大距离达1km，光缆通讯速率为2M，最大通讯距离为30KM.本系统中，预处理系统分控主站PLC1包括进水泵房、沉砂池，同时通过控制器网络总线串接到其下三个初沉池、初沉污泥泵房分站（PLC1-1、PLC1-2、PLC1-3）；生物处理系统分控主站PLC2包括：鼓风机房、加氯间，同时通过ControllerLink总线串接到其下五个二沉池、曝气池、回流泵房分站（PLC2-1、PLC2-2、PLC2-3、PLC2-4、PLC2-5）。所有控制器网络子站所用CPU型号均为CS1H-CPU44H.
污水处理流程中的各检测仪表均为在线式智能仪表，变送器均带有数字显示装置并通过可编程序控制器（PLC）的接口传送标准的模拟、数字信号。
系统特点：
1、高可靠与高稳定性：环形冗余以太网方案的出现则保证了系统更高的可靠性，单一点的链路中断不会造成网络通讯的中断；而控制器网络作为OMRON专用的，能在CS系列PLC或上位工控机之间建立灵活方便的传送和接收大量数据的工厂自动控制网络，与自控系统在通讯方面有极高的稳定性。充分体现了集中管理分散控制的原则，也保证了高可靠与高稳定性。与此同时，omron基于工业以太网的FINS（FactoryInterfaceNetworkService）通讯服务（FINS通讯服务功能），即使在通讯负担较大的环境下，仍可保持高稳定性的通讯效果。除网络部分外，自控系统通过下列技术与工程措施，也确保了系统的长期稳定可靠运性：整个系统选用符合工业级标准的成熟定型产品；PLC模块具有自诊断（检错）与容错功能；PLC控制柜内具有完善的抗干扰及防雷等技术措施；中控室及现地控制站设备均具备供电冗余功能；即使在上位机发生故障或通信中断时，现地控制站亦可以在手动模式下独立完成基本局部控制；
2、高扩展性：工业以太网具有向下兼容性。对于双绞线或光纤介质，如果将传输速度从10Mbps提升到100Mbps，在大多数场合不需要改变现有的布线，只需更新网络设备即可。同样，如果将本系统主干网从100Mbps以太网提升到千兆以太网，只需升级网络传输设备，而无需重新铺设光缆；
3、开放性：系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等，用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成。所有硬件接口，软件协议全部按开放性的标准设计、编制。此外OMRON串行口的协议宏功能，使得开发方不需要编写专门的通信程序与第三方设备进行通信，原则上OMRONPLC能和任何带RS-232C，RS-422或RS-485接口的设备进行通信。
4、操作的实用性：组太软件和编程软件都是全中文界面，丰富的图画功能，使用户清晰的了解污水处理厂各工段的运行情况，故障报警点的分支细节，使操作员仅通过鼠标便可各种指令或换画面；用户还可通过上位机的网络访问网络内任一节点的数据，梯形监控工具亦可以监控工业以太网甚至控制器网络内各站PLC梯形图程序，而不需要现场操作，实现真正的无缝连接。
四、结束语
当时我国污水处理厂自动化系统的设计和实施正处于一个成长的时期，系统的需求、设计、结构以及系统的控制仍然存在不完善的地方，同时技术的发展也给污水处理自动化系统的改进创造了条件和基础，也使建设合理的监控系统成为可能。
从系统的需求来看，一方面要兼顾系统的稳定、可靠与可控，也要反映系统的先进、经济与可扩展，同时也要使操作便捷与维护方便；另一方面，针对不同的区域条件和功能要求确定系统的规模和冗余度的大小，确定系统的合理集成方式、系统网络的构成与拓扑结构形式以力求系统的可靠性、稳定性、先进性与经济性的有机结合；从系统的设计来看，除考虑系统的规模和设计方法外，也要考虑新技术的应用，使整个系统既先进又实用；从系统的结构来看，当前我国普遍采用三级污水处理厂管理和分布式现场总线控制方式，事实上，主从式结构的现场总线如Profibus，由于系统的可靠性受主控制器的制约，并不适用于全分布式现场总线控制，采用对等的自愈网络是今后的一个发展趋势；从系统的控制来看，当前我国污水处理厂监控存在着只监不控，或监强控弱的现象，各种控制信息没有得到很好利用，对于污水处理厂控制，要针对不同现象，采用不同的控制方法。
今后我国的污水处理厂监控系统的发展是，在原有基础上，按照监测与控制适当分离、最大限度的集中监测、灵活机动的现场控制的总体思想，逐步改进，使得污水处理厂自动化系统的建设更趋合理。
参考文献：
[1]乔丛等，关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨，仪器仪表标准化与计量，2007.3
购物车(0)