淄博引黃供水調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

趙玲玲

（山東淄博引黃供水管理局，山東 淄博 255087）

淄博引黃供水工程由水庫(kù)泵站、凈水廠、配水廠及配套的輸水渠管組成。水庫(kù)泵站至凈水廠6.67km，凈水廠至配水廠10.3km。供水調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建立，使水庫(kù)泵站、凈水廠、配水廠、輸水管網(wǎng)形成一個(gè)有機(jī)整體。

1 淄博引黃供水調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)綜述

本供水調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采用中央控制室集中監(jiān)控、PLC分散控制和現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)手動(dòng)控制的三級(jí)控制。PLC軟硬件主要由西門子公司提供，PLC與計(jì)算機(jī)之間采用RS－485通訊接口，數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL SERVER，利用ODBC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。全部無線數(shù)傳系統(tǒng)既可實(shí)時(shí)檢測(cè)供水系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的工況，如閘閥的開關(guān)狀態(tài)、電機(jī)的開停狀態(tài)、管道壓力、各點(diǎn)水位、電壓、電流等，又可遙控相關(guān)的機(jī)電設(shè)備；同時(shí)還具有在供水過程中追蹤顯示輸水過程數(shù)據(jù)及故障自動(dòng)報(bào)警等功能。為保證供水水質(zhì)、提高供水安全性、降低供水成本、提高管理水平提供了關(guān)鍵的技術(shù)保障。

整個(gè)供水自動(dòng)化系統(tǒng)工程共分為四大部分∶局中心控制調(diào)度系統(tǒng)、配水廠中心控制系統(tǒng)、凈水廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、水庫(kù)泵站控制系統(tǒng)。下面主要介紹一下局中心控制調(diào)度系統(tǒng)和凈水廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

2 局中心控制調(diào)度系統(tǒng)

2.1 局中心控制室是供水工程自動(dòng)控制系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，調(diào)度中心的調(diào)度指令通過中心控制室的控制設(shè)備發(fā)往各預(yù)定設(shè)備站點(diǎn)，各站點(diǎn)的信息也通過控制網(wǎng)絡(luò)在中心控制室實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。中心控制室設(shè)有操作客戶機(jī)及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，它們通過以太網(wǎng)接入水廠控制服務(wù)器，分別安裝標(biāo)準(zhǔn)WINCC組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)整個(gè)供水工程工藝流程的自動(dòng)檢測(cè)和控制。中心控制室可隨時(shí)調(diào)出各生產(chǎn)區(qū)段的組態(tài)運(yùn)行模擬圖及相關(guān)技術(shù)參數(shù)，實(shí)時(shí)記錄打印有關(guān)運(yùn)行曲線及報(bào)表，并向各區(qū)段發(fā)送指揮生產(chǎn)的各項(xiàng)指令。

2.2 從整個(gè)供水系統(tǒng)自動(dòng)控制的角度來說，中心控制室完成以下功能

生成全系統(tǒng)工藝流程圖，變配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖。提供清晰、友善的人機(jī)界面，反映工藝流程、變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線的儲(chǔ)存、顯示和查詢，生成并打印各類生產(chǎn)運(yùn)行管理報(bào)表。

2.2.2 控制功能

當(dāng)設(shè)備處于遙控狀況下，可具有四級(jí)控制功能∶即現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)鍵盤控制功能、聯(lián)動(dòng)控制功能和全自動(dòng)控制功能。

2.2.3 通訊功能

實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)泵站、凈水廠、配水廠的數(shù)據(jù)采集和指令發(fā)送。

2.2.4 動(dòng)態(tài)圖形及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

在中心控制室、計(jì)算機(jī)顯示器和大屏幕投影儀動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示全系統(tǒng)工藝流程、各主要工藝設(shè)備和高壓配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)等過程控制量、各環(huán)節(jié)的工藝和電氣等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使生產(chǎn)管理人員掌握到當(dāng)前全廠生產(chǎn)實(shí)行情況，可以從總圖到詳圖多層次檢測(cè)。

2.2.5 趨勢(shì)圖功能

染病后枝、干、根木質(zhì)部變?yōu)楹稚【a(chǎn)生的毒素使葉片表皮與葉肉分離，氣孔失去控制機(jī)能，空隙中充滿空氣。發(fā)病往往先在一個(gè)枝上出現(xiàn)癥狀，以后增多。嚴(yán)重時(shí)木質(zhì)部變色，葉片小，根部腐朽，2-3年后會(huì)死亡。

用線狀圖顯示歷史趨勢(shì)或當(dāng)前趨勢(shì)。對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行歸檔記錄，一幅畫面上可在一個(gè)時(shí)間軸上用不同顏色來顯示多條不同的曲線，操作員可以方便地調(diào)整趨勢(shì)顯示的時(shí)間坐標(biāo)或輸入范圍及選取需要顯示的參數(shù)。

2.2.6 報(bào)警處理

計(jì)算機(jī)配有故障處理系統(tǒng)軟件，在畫面頂部?jī)?yōu)先顯示報(bào)警信息并進(jìn)行聲音報(bào)警，這些報(bào)警信息使操作人員可以快速地對(duì)報(bào)警作出相應(yīng)的反應(yīng)。

3 凈水廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

新城凈水廠自控系統(tǒng)選用西門子PLC和Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品作為主控設(shè)備，在各崗位設(shè)PLC工作站，通過PROFIBUS－FMS連接成控制網(wǎng)，將信息上傳至中心調(diào)度室，接受執(zhí)行中心調(diào)度室下達(dá)的調(diào)度命令。

3.1 在凈水車間（包括加藥、加氯、澄清池、配水混合池、回用泵房）、濾池車間（濾池、鼓風(fēng)機(jī)房）、送水車間（送水泵房、總降）設(shè)有人機(jī)操作界面進(jìn)行生產(chǎn)操作。控制硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示∶

3.2 自控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下功能

3.2.1 加藥站利用原水流量、濁度，控制計(jì)量泵進(jìn)行流量比例加鐵鹽及PAM，比例系數(shù)通過原水濁度等因素進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整；配藥部分利用各藥池液位控制提升泵、壓水閥等設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)配藥；加藥與配藥的自動(dòng)控制相結(jié)合，整個(gè)加藥間只要輸入原藥濃度值，就可以自動(dòng)進(jìn)行投加，實(shí)現(xiàn)了無人值守的全自動(dòng)控制。

3.2.2 加氯控制站控制加氯機(jī)進(jìn)行流量比例自動(dòng)投加；中和塔和氯庫(kù)風(fēng)機(jī)根據(jù)漏氯報(bào)警情況自動(dòng)開、停，實(shí)現(xiàn)了無人值守。

3.2.3 配水混合池站，實(shí)現(xiàn)了所有受控設(shè)備的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，在計(jì)算機(jī)上對(duì)所有設(shè)備可進(jìn)行操作；回用泵房根據(jù)回用水池水位自動(dòng)控制泵的開、停并自動(dòng)進(jìn)行輪換；澄清池排泥系統(tǒng)可以進(jìn)行排泥閥、沖洗閥的聯(lián)動(dòng)，也可以設(shè)定參數(shù)進(jìn)行全自動(dòng)定時(shí)排泥。

3.2.4 濾池控制站下掛10個(gè)子站，完成了濾格的恒水頭過濾及自動(dòng)的氣水反沖洗，通過濾格水位的變化自動(dòng)控制出水調(diào)節(jié)閥開度，使濾格水位在整個(gè)運(yùn)行過程中恒定在設(shè)定水位；控制進(jìn)水閥、排水閥、反沖洗供氣閥、通氣閥、反沖洗供水閥、出水調(diào)節(jié)閥、空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備聯(lián)動(dòng)，完成氣-氣水-水的反沖洗過程，全自動(dòng)運(yùn)行。

3.2.5 總降、泵房控制站與微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了總降各運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)的監(jiān)控，并在計(jì)算機(jī)上可以分合閘。送水泵房實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵組的聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了繞組溫度、軸承溫度及其它模擬量的監(jiān)視、記錄。

4 淄博引黃供水調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

本自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)除了具有一般微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)所具有的控制、監(jiān)視功能外，還具有以下特點(diǎn)∶

4.1 分散性

根據(jù)淄博引黃供水工藝的特點(diǎn)，分為取水泵站、加藥車間、投氯車間、反應(yīng)池、濾池、清水池、供水泵站等。由于主體設(shè)備過于分散因此需要控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成幾個(gè)不同功能的分站，通過網(wǎng)絡(luò)使各個(gè)站之間既獨(dú)立又關(guān)聯(lián)，互不影響地進(jìn)行各自的控制任務(wù)。

4.2 集中監(jiān)控

為了確保供水水質(zhì)，操作人員需要在中控室對(duì)整個(gè)水廠的生產(chǎn)情況了解，并進(jìn)行集中監(jiān)控。

4.3 可靠性、安全性

整套系統(tǒng)以保證安全可靠高效運(yùn)行為準(zhǔn)則。完善的故障報(bào)警及預(yù)報(bào)警功能，最大程度上保證設(shè)備及工藝運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，通過對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，有效防止水質(zhì)事故的發(fā)生；通過對(duì)主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)的分段報(bào)警，可以及時(shí)地預(yù)報(bào)和發(fā)現(xiàn)故障。

4.4 可維護(hù)性

盡量?jī)?yōu)化程序，加大集成度，考慮程序的通用性，使用戶使用方便，維護(hù)容易，同時(shí)增加了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和硬件方面具有強(qiáng)大的報(bào)警和故障自診斷功能，方便工程師對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析和維護(hù)。

4.5 可擴(kuò)展性

考慮到今后的擴(kuò)展，軟硬件配置盡量采用開放式結(jié)構(gòu)，并在系統(tǒng)資源方面增加適當(dāng)冗余，以便今后新建項(xiàng)目時(shí)，實(shí)現(xiàn)可靠的無縫對(duì)接。系統(tǒng)采用具有一定標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用較為廣泛的軟硬件產(chǎn)品，并考慮一定的余量，為將來水廠的擴(kuò)建及系統(tǒng)的變更打下基礎(chǔ)。