自動化控制系統在自來水行業中的應用分析

張靜嬌++付雷

摘 要：文章簡單介紹了當前自來水廠的自來水制水工藝，并分析了幾種控制方案，并對自控系統在自來水行業的應用提出了要求。

關鍵詞：自動化；控制系統；自來水行業

自來水與人們的自身利益密切相關，愈發進步的生活水平下，人們越來越重視自來水的質量問題，進而對自來水廠而言，其原有的較為傳統的控制方法就不太適合，需要被摒棄，而提高自來水處理技術，提高居民供水質量。其中核心組成部分就包括自來水廠的控制技術，如水質檢測、水處理控制和變頻節能還有綜合自動化系統等。文章將從自來水處理中應用的自動化控制系統與自動化控制系統的工作原理和操作方法等方面開始具體闡述。

一、自來水制水工藝以及自動化控制系統

自來水作為居民生存的基本保障之一，其質量受到人們的廣泛關注，特別是當今環境受到大面積污染，自來水質量的保證更是尤為重要。因此有必要了解自來水的制水工藝以及自動化控制系統的組成。

（一）自來水的制水工藝

自來水制作工藝流程會根據不同的自來水廠的實際情況以及擁有的設備條件的不同有所不同，但是其基本流程是一樣的，主要分為取水、制備與投加藥劑、混凝、平流沉淀、過濾沉淀、送水。為達到國家最新標準，制水工藝使用的是深度處理工藝，屬于最新的制水工藝。自控儀表選擇了分布式集散控制系統，并將計算機控制系統和網絡技術結合在一起，使得整個生產工藝的管理控制變得自動化，并且大大提高了自來水廠的生產效率，也使得自來水廠出水質量得到一定程度的保證。

（二）自來水自控系統的組成

整體自動控制系統中，會存在多個控制站，這里選擇其中一個以西門子S7-300為一級控制站作為代表，以便于對PLC在控制站中軟件以及硬件等的設置進行一個較為精準的分析。硬件方面： CPU、電源、數字量輸入輸出、模擬量和通訊五個大模塊是主要構成部分，其中電源模塊、CPU模塊、通訊模塊、分別安裝在機架的1-3號位置，其他模塊的位置并不會固定，可以隨意選擇安裝位置，每個機架最多可以組態8個數字量或模擬量模塊，如需要更多的數字量或模擬量可以使用擴展機架進行組態。

（三）控制方案

控制方案中，主要從加藥系統的單閉環自動控制方式、加氯系統自動控制方式以及漏氯控制方式、濾池過濾以及反沖洗控制方式等方面進行講解。

首先，單閉環自動控制方式是在加藥系統中使用的方法，實際上來說，加藥過程是一個利用源水的特性參數，達到自動加藥的目的，并將其攪拌混合在一起的過程。具體為設置一個目標SCD值置于中央控制系統，利用現場SCD儀進行水質檢測之后，將檢測的結果轉化成為4-20MA的信號形式，并將其傳遞給PLC，之后還要進行檢測結果與目標設定值的比較，利用PID計算的方法，控制變頻器的頻率，合理改變調整計量泵，實現整個過程的循環控制，對自動加藥的用量進行較為合理也較為準確的控制。

下面進行加氯系統的自動控制方式與漏氯控制方式的闡述。加氯系統分為前加氯控制方式和后加氯控制方式。前加氯控制方式是號對原水加氯，除去原水中的微生物等以減少對澄清池的絮凝影響，其根據PLC采集運算出的進水量按比例投入加氯量的開環控制系統；后加氯控制方式，根據濾池出水量按比例運算和余氯的補正運算來確定加氯量，PLC根據現場余氯分析儀采集的數據嚴格控制余氯量，當現場氯氣量超過一定值的時候，PLC將發出警報，并將漏氯吸收中和裝置開啟，降低現場氯氣量。

以下進行濾池過濾與反沖洗控制方式的介紹。濾池過濾和反洗周期分為定量和定時兩種，定量為濾池過濾一定的原水后反洗濾池使之循環使用，定時即為按使用時間進行過濾-反洗-過濾的循環使用，當水廠進入穩定連續生產后定量和定時過濾反洗的效果將是一樣的。

此外，我國目前均使用恒壓供水的方式進行供水，與上文提到的加藥控制有類似的原理，將現場測定水壓值與先前設定值進行準確比較，進而調整變頻器的頻率，通過水泵轉速的變化達到調節供水壓的目的，采用這種循環調節的方法，實現恒壓供水。

二、自動化應用的要求

要想將自動化控制系統更好的應用于自來水行業，不僅對自來水廠的自動化程度有很高要求，對業務人員的綜合素質也有很大要求。

城市供水業中的關鍵環節之一就是自來水廠，因此可以說是自來水廠的自動化程度左右了城市供水業的質量與城市供水的效率，在供水中投入自控系統，通過數據采集、遠程在線控制、網絡傳輸等系統，傳輸并分析原水、濾后水與出廠水濁度、ph、余氯以及水壓和流量、各種電力參數、加氯加藥量等重要數據，保證了出廠水的質量，也大大提高了工作效率，使生產變得更加安全高效、環保節能。

此外，隨著自動化在自來水行業的應用，對業務人員的素質也有了較高要求，如不僅要對基本原理知識熟練掌握，還要對計算機網絡技術、自動化控制系統有一定程度的了解，并能夠運用這些系統解決出現的問題；因此，員工的知識面、學歷與綜合素質等方面應該有一個全面的提高，以達到全面發揮自控系統的優秀性能。

為了讓自動化控制系統更好的應用，可以逐步實現智能化，分析運行狀態，并能判斷故障發生，使大多數人甚至全部人均能操作；還可以將網絡系統、信息系統等與之相結合，實現多功能模塊的建立，與其他網絡設備系統實現對接。

三、總結

自國家衛生部發布了《生活飲用水衛生標準》并實施后，很多自來水廠進行了供水方法和控制方法的改進與提高，并取得了很大成效，但是還是需要根據實際情況，不斷調整控制方法，繼續改進創新，使自來水廠的水處理能力得到進一步提高，保證居民生活水平。

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