給水廠自控系統的發展及存在的問題

周　宇

（中國城市建設研究院有限公司山東分院山東濟南250100）

給水廠自控系統的發展及存在的問題

周宇

（中國城市建設研究院有限公司山東分院山東濟南250100）

隨著自動化控制技術的不斷發展，我國給水廠自動化的進程大大加快，而且水平也得到快速的提高。但是也應用和管理中也存在一些問題。本文針對給水廠自控系統的技術的發展和存在的問題進行了論述，希望對給水廠自控系統的發展和應用帶有一些幫助。

給水廠；自控系統；發展趨勢；存在問題

1　引言

水是地球的生命之源，水資源關乎人類社會的發展。隨著人類社會的不斷發展，經濟技術的快速發展，使得水資源受到嚴重的污染，同時人們對水質的要求也在不斷的提高。水資源的發展和利用受到嚴重的挑戰。為了給水廠保證更高品質、高效率的水質供應，自控系統是不可缺少的一項設施，同時自控系統的應用還能減少勞動力，更為重要的是能夠及時發展生產過程中出現的隱患，能夠使工作人員第一時間發現問題并采取有效的措施進行針對性的處理，保證人們正常的用水。給水廠是直接關乎到人們用水安全的基礎設施，和人們的生活息息相關。實現給水水廠自控系統目的和意義是通過提高水廠的自控程度，來實現其高水平的管理及調控能力，進而創造更高的社會經濟效益。

給水廠自控系統的實現是逐步的在發展，是一個從無到有，從簡單到復雜的過程。在早期是利用一些簡單儀表進行檢查，進行對加氯間等一些步驟進行局部的自動化。隨著可編程的邏輯器件的出現，使得自動化技術有了重大的發展。控制程序一般是由中控室內運行監控的組態軟件和工藝現場各單元構成的集散型監控系統。給水廠自控系統的添加使得生產工藝也可以進行相應的改變，其中加氯加藥、過濾等操作間采取閉環的控制，可對其的用量進行嚴格安全的控制；此外，對于出廠的水壓可進行自動的調節，保證用戶用水的穩定，降低爆管的概率，減少水資源浪費的概率[1]。

2　給水廠自動化的主要內容

給水廠的產生過程中涉及到多個變量、多個任務以及多個設備，而且各個變量及單元具有時變性、隨機性和符合性的特點。因此，不同的給水廠各自具有不同的構筑物單元位置、大小等因素，不能應用相同的控制系統，設計一個完整的自動控制系統是比較困難的。給水廠生產過程主要分為三步：取水、凈水、和送水。然后給水廠的自控系統卻遠比這三步復雜，主要分為三類系統：SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統，即數據采集和監視控制系統；DCS(Distributed Control System)系統，即集散控制系統；以及IPC+PLC(Industrial Personal Computer&Programmable Logic Controller)系統，即由工業個人計算機和可編程邏輯控制器構成的系統。SCADA系統的優點是通信靈活，但是其實時性較差不適合大型的、復雜的自動化控制[2]。目前應用較多的是后兩種系統DCS和IPC+PLC系統，它們能夠更好的進行邏輯的編輯，對于時間、水量等能更為有效的控制。有時根據不同給水廠的情況，可能幾種系統進行相互滲透，共同的配合，以達到最佳的自動化控制。

3　給水廠自動化的發展趨勢

隨著科學技術的不斷發展，尤其是計算機科學的發展，使得自控化控制系統有了更高、更全面的發展，在自動化的過程中逐漸進入了信息化、網絡化、智能化的一些的理念，促進著給水廠自動化過程的不斷發展[3]。

3.1提高對自控系統的認識

我國在自控系統的應用上起步較晚，認識相對比較模糊，對自動控制系統的真正目的認識還不夠，不是簡單的為了減少勞動力，或者是把一些儀表的數據的收據。這一系統的應用是科技進步的表現，是人們對水質不斷要求的一種必然措施，是提高水質、保障用水安全的一個保證，是對能耗、藥劑等工藝過程進行準確控制的保證。不同的給水廠需要適合自身的控制系統，不能照搬，迎合自控系統的功能，而且更好的應用自控系統來提高自己的工作。

3.2完善自動控制系統設計理論

自動化控制系統是一個復雜的設計過程，需要多個專業的人員進行互相配合才能完成。尤其是在一些大型的給水廠中，自控系統較為困難實現完整的自動化功能。原因在于缺乏自動化控制系統的設計理論原則，不能緊密、科學、合理的結合各個工藝設備以及相應的數據。在今后的設計中應把自控水平和設備、以及工藝的安全性、穩定性進行充分的考慮，同時還應緊密的結合經濟性，使設計的自控系統更加適合生產的要求。

3.3逐漸代替人工控制

給水廠自控系統功能的提高必然會促進水生產工藝的不斷優化，進而促進相關構筑物的發展，使得生產工藝更為復雜，而且降低了人工的控制功能，使得一些工藝的操作人類將無法準確的完成。科學技術的不斷進步，自控系統的智能化是發展的必然趨勢，今后給水廠中水質水量、藥劑量、沉淀效果等一些指標的控制將會更為嚴格、更加標準，降低了人工或低級控制系統的風險。

3.4更高質量儀器設備配合

給水廠控制系統的思想更新較快，但是與其配合的設備、儀表卻達不到實現自動化的要求，往往影響了自控系統功能的實現。而且一些關鍵設備、儀表的故障的產生將使得自控系統處于癱瘓的狀態，降低其使用價值，也影響了自動化的應用。據統計表明，我國給水廠自控系統運轉不正常的原因，其中48%是由于設備儀器質量不合格照成的。

3.5管控方式一體化

給水廠正常的運轉和其管理方式是密不可分的，自控系統是對其工藝的操作進行自動的控制，而水廠的管理方式是保證自控系統進行充分利用的前提。一些不合理的管理方式也將會影響自控系統的功能。實現管理、控制一體化，建立一個完整的管理、控制系統，對各個工藝單元的信息進行有效的監控和管理，對有效的利用自控系統是一個巨大的促進。

4　給水廠自控系統存在的問題

4.1給水廠自控系統設計中存在的問題

給水廠的生產過程是由眾多構筑物組成的，而且是一個連續的過程，對自動化系統的要求較高。自動化控制系統的設計也存在一些難度，往往是實現了自動化，卻影響了給水廠正常的運轉[4]。

4.1.1缺乏統一的發展規劃。一些給水廠的自控系統設計中，控制系統的持久性和未來規劃發展的一致性的設計中不夠全面。隨著城市的發展，人口的不斷增加，用水量的需求不斷提高，導致自控系統的開放性和擴展性不能滿足水廠發展的需求，使得自控系統落后于生產發展的需要。

4.1.2功能設置太復雜。在一些給水廠自控系統的設計中，過于最求高標準，而未切合實際的考慮水廠的現狀和今后的發展，使得設計的功能太過復雜，和水廠的實際工藝和管理方式脫節，導致系統故障率增高，而后期又進行針對性的維護和管理，導致自控系統不能良好的運轉。

4.1.3自控功能太過簡單。一些水廠自控系統的設計，太過于簡單，使得在一些關鍵的生產功能單元還需人工進行操作，并未體現出自控系統的目的和優越性，失去了安裝自控系統的意義。

4.1.4手動功能設置太多。自動化控制系統設計中為了不影響了系統故障條件下水廠正常的生產，在設計中添加了過多了手動操作功能。首先造成了設備的重復投資，增加了水廠的投入。其次，降低了自控系統的功能，使得操作人員對自控系統的懷疑，而使得自控系統被閑置。

4.1.5設計人員水平不足。給水廠自控系統的設計涉及到眾多的技術和設備，對設計人員的要求很高，不僅需要掌握自動控制技術，而且還需要熟練水生產工藝過程，此外，還需要對設備進行充分的了解。但是，在實際的設計中，往往設計人員缺乏對工藝及設備的了解，使得設計與實際生產存在差異，或者出現設備的選擇不當，影響了工藝的正常運行，造成了自動化系統的失敗。

4.2給水廠自控設備存在的問題

給水廠中設備的應用是影響自動化系統正常運行的重要影響因素，具體表現在以下幾個方面[5]。

4.2.1質量問題。給水廠對水質的要求較高，因此應用的設備較多，例如堿度儀、氯氨測定儀、溶解氧測定儀、計量泵、調節閥、電磁流量計等，這些設備的質量問題直接關系到自控系統的穩定運行，設備的不穩定的運行也將導致自控系統的失效。

4.2.2配套問題。給水廠自動化系統的實現，不僅需要系統的良好設計，設備的正常運行還需要一些監控的儀器達到一定的精確度，因此，在自控系統配套的儀器精度上要正確的選擇，不要造成精度不夠或者精度太高的現象。

4.2.3備件問題。在給水廠中設備眾多，設備出現故障是正常發生的事情，由于一些儀器設備缺乏備件問題，而不能得到及時修復和更換，使得自控系統難以持續正常的運行。在備件的購置上應做好充足的準備，對于一些損壞率高的配件要進行及時的購置，一些國內無法提供的設備進行定期的溝通，預備設備，以保證出現問題時可以得到及時的解決，保證給水廠正常的供水。

4.2.4檢修和改造問題。部分的進口設備與國產設備的銜接極性差，出現問題時得到不及時的解決，增加了維護和檢修的困難，降低了自控系統的開放性，影響了系統的正常更新和改造工作，從而降低了自控系統進一步的優化和改進。

5　結語

綜上所述，自動化控制技術應用于給水的生產過程有著重要的意義，對其的發展有著巨大的促進作用，在提高水質、控制水量、節約能耗等方面有著重要的作用。由于給水廠中設備、儀器的復雜多樣，自控系統的設備和應用帶來了很多的困難，對其應用的穩定性和可靠性產生了嚴峻的考驗，這也是自控系統開發人員需要客服和提高的內容，希望在結合先進科學技術的同時，更能適合我國的給水處理的現狀進行開發和應用。

[1]夏海芳.我國城市供水管制改革研究.科技信息.2008(27): 484-485.

[2]王建平.PLC在水廠加藥自動控制系統中的應用[J].科技資訊, 2011(11):23-27.

[3]于玲紅,李衛平.沉淀、過濾工藝的優化[J].中國給水排水,2010, 37(7):35-39.

[4]吳中俊,黃永紅.可編程序控制器原理及應用.北京:機械工業山版社,2008(5)：12-14.

[5]伊學農.城市給水與自動化控制技術[M].化學工業出版社,2008(5).作者簡介

周宇（1972—），男，大專，工程師，從事市政工程和環境工程電氣自控設計工作。