现代化水厂自动控制和监控系统升级改造

范圃元

摘要：水廠的开发，使得对水厂的管理越来越重要，随着时代的发展，水厂的自动化管理趋势也越来越明显，为了能够对自动化管理系统有一个整体系统的研究，本文从SCADA系统特点入手，主要针对现场设备的控制与监视控制系统进行分析，最后对水厂管理的主要内容加以分析，希望对实际的水厂自动化系统的开发有引导作用。

关键词：现代化水厂自动控制；监控系统；升级改造

1 现代自来水厂自控系统的主要内容

在我国，我国的水厂的自动化控制系统一直处在不断的发展之中，所以对于整个技术的发展阶段可以大致分为三个方面，第一是对水厂的自动化的分散控制阶段，这一阶段之中主要采取的方式是对水厂的各个部门进行分散管理和分别控制，各个部分和系统之中不加参与，互为一支；第二个阶段就是将水厂的自动化管理进入一个综合管理的阶段，在这一阶段之中，主要是对系统的综合管理，将各个分散的系统统一起来，使得所有的系统能够进行合作，所分析的数据和信息能够共享，共同促进了水厂的高效发展，这一阶段的特征正是反映了大多数水厂的特征。还有一个阶段是现在很多的中小型的水厂还未达到的阶段，在这一阶段之中，主要的系统特征是供水系统的全自动化的方式，这一方式对水厂的控制系统要求很高，对于技术的要求也很高，只有在对于先进的技术设备和科学仪器的掌握有很全面的情况下，才能够对水厂的系统管理有很大的改进和提高。SCADA系统由于具有众多的优势和不同的限制因素，而SCADA系统的组织结构非常多，所影响的范围比较大，在信息的输送和信息的共享方面比较灵活便捷，这极大的方便了水厂的信息处理。但是SCADA系统也存在着一定的技术难度，不能够对大范围的处理和控制有良好的管理作用。所以在一定程度上，SCADA系统主要是采用的是分级的处理方式，这种处理方式主要能够针对所产生的信息进行分散处理，这大大方便了数据的管理，也能够弥补SCADA系统的不利于大规模管理的弊端。在IPC+PLC系统之中，通过两个系统的联合处理，有利于将其中的开发和维护的时间缩短，对于工作的进行有很大的推动作用，而且，在一定的程度上可以将两个系统的优势结合在一起，能够将其中的组网、编程和维护的有效性结合在一起，对于当今水厂的管理方式具有不可或缺的作用。这种处理方式也成为当今水厂自动控制系统的主要结构形式。在水厂的处理方式之中，针度水厂的水质检测是极为重要的，要能够将其中的水质安全检测到位，才是为人民的安全起到良好的保证作用，所以在对于水厂的检测技术之中，要能够与时俱进，只有把供水和排水水质有所保证，才能够将所有的处理系统进行进一步的升级和优化，而且随着各种设备仪器的发展，对于水的处理方式也多种多样，在自动化技术、机械制造技术逐渐提升的阶段，新型的自动化的检测设备已经越来越多。在针对水的处理方式上，自动化的处理方式越来越明显没，针对水的流量和水位、温度、压力仪表以及水质的检测仪器都越来越多，在这之中，一些传统的仪器设备如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，对于水的处理过程具有良好的规范作用，而在新型的设备方面，各种流量和测量的分析数据表，也对水的处理有很好的示范作用。流量方面的检测仪器要结合滤池、清水池、格栅配水井、配矾共同使用，可以达到更好的示范效果。

2 水厂智能监控系统分析

2.1 井群监控系统的分析

水厂的水井有很多，针对井群的监控系统主要从两个方面进行分析，分别是单水井的控制和水源地值班室的控制。单水井控制是对提水水泵的控制，以保证其正常工作，它检测的参数有水泵的电压、电流、出水压力、水流量等，可以在井群的周围建设值班室，及时提取水井的数据，并进行存储，以提升系统的通讯和升级管理。对调度中心需要数据时，可以通过RTU通信将数据传输给调度中心，这样大大提高了系统的稳定性，避免各种通讯的延时。对于不能正常控制的井群，可以在值班室进行调试，这样就保证了调度中心的正常工作。对于水源地值班室则可以设置一个操作员站，利用监控软件及时地监测水井中的数据，并通过通信技术转发给调度中心。井群可以采用远程或者就地的控制方式，监测水泵的工作状态，对系统进行启动和停止，保证系统能够正常运行。

2.2 水厂监控系统的分析

对于水厂中的水泵，可以通过控制柜分别进行控制，变频器拉动控制柜进行工作。控制柜中的PLC程序是整个监控系统的核心，它通过RS485和上位机连接，接收控制信号，根据设备的情况进行变频调速。通过PLC实现电机的启动、停止和复位，实现电机频率、电流、压力等数据的采集和转换，实现电机的过电压保护和过电流保护。水厂的智能监控系统要实现恒压供水，就是管网中的水压不随用户用水量的大小而变化，始终保持水压的恒定，这样就能实现用户对需求，还能保证电机不运行在空转的状态下，避免电能浪费。对系统中管网的水压可以通过水泵的启动和停止以及变频调节实现其数值的稳定，保证用户水量和输水泵中的水量一致，实现变频恒压供水。

2.3 通讯系统

在供水系统中，起连接作用的主要是通讯网络，需要保证通讯系统的质量，才能将供水系统中的各项参数发送给调度中心，对整个供水系统进行监控。目前常用的供水系统通讯方式有有线和无线两种网络，可以单独使用也可以将这两种网络混合使用，以保证通讯的顺畅。在通讯过程中各个设备之间要使用正确的通讯协议，以保证设备正常工作。水厂的监控系统设备和信息的控制主要是通过网络通信来实现的，它包括取水、水处理和供水三个控制站，这三个控制站可以通过通讯网络来实现水厂监控中的集中监控，由于水厂中的数据比较多，需要保证系统通讯的连续不问断。控制器和PC机之间也要通过通信网络进行联系，要实现快速的传输和交互，保证系统的正常运行，这就需要通信网络的可靠性。对于厂区内的水处理和供水两个控制站，由两层网络连接，厂区外是PLC设备，由三层网络连接，通过这些网络保证了整个水厂智能监控系统的通讯网络质量。

3 结语

随着人们对水质要求越来越高，需要加强水厂的集中供水控制，实现对水厂水质和流量的控制，满足人们对水资源的需求。智能监控系统能够对水厂的供水进行监控，能及时发现供水过程中出现的各种问题，保证水厂供水的质量。

参考文献：

[1]赵士琦.水厂加氯系统自动控制的设计与实现[J].工业控制计算机.2012（07）.

[2]张连忠.现代自来水厂自动化控制系统的研究应用[J].中国石油和化工标准与质量.2012（07）.

（作者单位：浙江正泰中自控制工程有限公司）