關(guān)于水廠電氣自控設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)探討

趙治強(qiáng)

摘 要：水廠建設(shè)規(guī)模不斷加大，投入的電氣設(shè)備更多，運(yùn)行負(fù)荷更大，整個(gè)水廠電氣系統(tǒng)更為復(fù)雜。想要進(jìn)一步促進(jìn)水廠的進(jìn)一步發(fā)展，就需要做好電氣系統(tǒng)的控制管理，建立完善電氣自控系統(tǒng)，在合理控制設(shè)計(jì)成本的同時(shí)，提高系統(tǒng)自動(dòng)化與智能化，在整體上提高水廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行綜合效益。本文結(jié)合水廠電氣自控系統(tǒng)特征，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：水廠；電氣自控；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為滿足社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)水資源的需求，水廠生產(chǎn)負(fù)荷急劇增大，所需電氣設(shè)備更多，同時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，更容易出現(xiàn)故障。基于此，必須要明確水廠電氣自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性，以提高水廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性為目的，確定自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，選擇合適的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確保系統(tǒng)可以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，并合理設(shè)計(jì)投資。

1水廠電氣自控系統(tǒng)分析

1.1 必要性

現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)水資源的需求不斷增加，水廠生產(chǎn)將要面臨更大的挑戰(zhàn)，需要投入更大的建設(shè)力度，在原有基礎(chǔ)上對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行完善。面對(duì)水廠電氣設(shè)備持續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)狀，需要針對(duì)存在的故障與損耗進(jìn)行分析，建立完善電氣自控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)流程管理效率。通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)與手段了，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)所存隱患。同時(shí)經(jīng)過(guò)完善的電氣自控系統(tǒng)，還可以大幅度的降低管理人員工作量，進(jìn)一步促進(jìn)電氣管理自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。

1.2 自控系統(tǒng)

1.2.1 管理層

管理層為水廠電氣自控系統(tǒng)的重要部分，即為水廠管理部門(mén)，主要負(fù)責(zé)電氣設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)數(shù)據(jù)查詢等，并不直接參與到系統(tǒng)的運(yùn)行控制中。

1.2.2 監(jiān)控中心

主控層為監(jiān)控中心控制室部分，一般會(huì)選擇用總線設(shè)計(jì)方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)與水處理控制系統(tǒng)、電氣設(shè)備以及恒壓供水系統(tǒng)等部分的通訊連接，可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.2.3 控制層

控制層一般可以分為取水泵站控制系統(tǒng)、水處理控制系統(tǒng)以及恒壓供水控制系統(tǒng)三部分，其中水處理控制系統(tǒng)又可以細(xì)分為混凝投藥、沉淀、過(guò)濾以及消毒等處理子系統(tǒng)。

2 水廠電氣自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 設(shè)備構(gòu)件選擇

在設(shè)計(jì)水廠電氣自控系統(tǒng)時(shí)，需要做好各設(shè)備構(gòu)件的選擇，對(duì)于光纖、明線以及無(wú)線電臺(tái)等通訊工具，在實(shí)際應(yīng)用中均有自己適用的范圍，要確保所選設(shè)備構(gòu)件滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。保證在特殊條件下，專(zhuān)網(wǎng)監(jiān)控信號(hào)能夠持續(xù)穩(wěn)定的傳輸，且結(jié)構(gòu)搭建簡(jiǎn)單，安裝與維護(hù)費(fèi)用合理，最重要是要保障其具有較強(qiáng)的繞射能力，能夠靈活且全面覆蓋監(jiān)控范圍。部分水廠建設(shè)地理位置特殊，電氣系統(tǒng)建設(shè)中具有一定的難度，存在點(diǎn)多分散特點(diǎn)，可以通過(guò)無(wú)線方式來(lái)達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

2.2 RTU選擇

實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控是提高水廠電氣自控管理水平的核心技術(shù)，因此在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要組合理選擇遠(yuǎn)程測(cè)控終端。現(xiàn)在用于水源地井群深井泵房遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU設(shè)備包括PLC、電臺(tái)與RTU一體、專(zhuān)用RTU設(shè)備等。對(duì)于深井泵房電氣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所需設(shè)置I/O測(cè)控點(diǎn)數(shù)量比較少，對(duì)系統(tǒng)通訊要求相對(duì)簡(jiǎn)單，在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以根據(jù)需求來(lái)選擇最為合適的測(cè)控終端。

2.3 組態(tài)軟件選擇

組態(tài)軟件是否合理，決定了系統(tǒng)監(jiān)控質(zhì)量，一般可以選擇用國(guó)產(chǎn)正版軟件“組態(tài)王”監(jiān)控軟件，在實(shí)際應(yīng)用中靈活性比較高，可以滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。組態(tài)軟件的選擇需要確保其能夠與水廠電氣設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行，降低系統(tǒng)配置與后期維護(hù)難度。軟件應(yīng)具有良好的人機(jī)互動(dòng)界面，編程部分簡(jiǎn)單，能夠滿足與其他程序的有效交換。同時(shí)為提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，還可以將其與多媒體技術(shù)相融合，將語(yǔ)音、視頻等貫穿其中，在滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，還可以進(jìn)行參觀演示。

3 水廠電氣自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)措施分析

3.1 實(shí)例概述

以某水廠工程為例，其電氣自控系統(tǒng)主要由中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)各級(jí)PLC控制單元組成，具有兩個(gè)層次的集散系統(tǒng)，所用技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)等。通過(guò)合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)自控系統(tǒng)內(nèi)各控制單元信息的共享。將中央監(jiān)控平臺(tái)與各分控站進(jìn)行有效連接，最終形成集中管理、分散控制的遠(yuǎn)程測(cè)控管理系統(tǒng)，通過(guò)有效的控制管理，來(lái)確保現(xiàn)場(chǎng)各分站能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立與穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.2 設(shè)計(jì)要求

3.2.1 集中管理與分散控制

水廠生產(chǎn)具有較高的復(fù)雜性，且為滿足當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活對(duì)水資源的需求，有更多電氣設(shè)備被應(yīng)用到生產(chǎn)系統(tǒng)中，水廠管理難度日益增大。在設(shè)計(jì)電氣自控系統(tǒng)時(shí)，需要能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理與分散控制，提高系統(tǒng)實(shí)際操作效率。

3.2.2系統(tǒng)先進(jìn)性

在多種新型技術(shù)的應(yīng)用上，在根本上來(lái)提高自控系統(tǒng)的先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)自控平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化以及智能化。為實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠電氣系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測(cè)控管理，需要各個(gè)自控子站的有效連接，提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性，通過(guò)系統(tǒng)信息共享來(lái)為系統(tǒng)管理提供依據(jù)。

3.2.3 系統(tǒng)功能完善

中央控制平臺(tái)與分控站組合成為完整的電氣管理系統(tǒng)，為滿足繁重的測(cè)控任務(wù)，需要保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行功能的完善性，能夠?qū)?fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的分析，將其作為管理工作的依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)前需要做好各功能模塊的劃分，如中央控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)整個(gè)水廠電氣設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度、信息服務(wù)等，而分控站則主要負(fù)責(zé)特定區(qū)域內(nèi)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)操作與管理，在整體上提高系統(tǒng)運(yùn)行管理效果。

3.3 設(shè)計(jì)方案

結(jié)合水廠生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際情況，將自控平臺(tái)設(shè)計(jì)為三級(jí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)，包括工廠管理級(jí)、區(qū)域監(jiān)控級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)，管理操作平臺(tái)分別對(duì)應(yīng)中央控制平臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)以及現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備與儀表。三個(gè)級(jí)別的監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)通訊技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的共享與連接，其中信息網(wǎng)絡(luò)選擇用工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而控制網(wǎng)絡(luò)則選擇用現(xiàn)場(chǎng)總線與I/O結(jié)合的方式，確保不同級(jí)別控制系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)效性。

其中，中央控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)，將其設(shè)置在凈水廠區(qū)中心控制室內(nèi)，配水廠區(qū)控制中心設(shè)置在配水泵站中心控制室內(nèi)，兩部分之間利用光纜來(lái)確保通訊的實(shí)時(shí)性。全廠控制中心設(shè)置有多臺(tái)操控計(jì)算機(jī)，一臺(tái)視頻管理計(jì)算機(jī)以及一臺(tái)工程師站，同時(shí)還配置了大屏幕投影系統(tǒng)、不間斷供電電源以及數(shù)據(jù)圖表打印記錄裝置等，來(lái)保證水廠電氣系統(tǒng)監(jiān)控工作實(shí)施的連續(xù)性。

4 結(jié)語(yǔ)

水廠建設(shè)環(huán)境特殊，并且現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)水資源的需求不斷提高，為滿足實(shí)際需求，需要結(jié)合現(xiàn)在電氣系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)電氣自控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)完善，確保其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全程監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其存在的隱患，采取措施進(jìn)行處理。針對(duì)水廠電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)從總體需求出發(fā)，確定設(shè)計(jì)要點(diǎn)，遵循專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)原則，有針對(duì)性的來(lái)選擇合適的設(shè)備構(gòu)件，提高不同控制系統(tǒng)間的聯(lián)系效果，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，爭(zhēng)取提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

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