淺析自動化控制系統在自來水行業中的應用

摘 要：隨著現代化科學技術的發展和進步，自動化技術就是通過機器或者機械代替人類完成一定的工作，在沒有人或者人少的參與下，按照預定編寫的程序展開工作，并且達成預期的目標，從而提高生產總值。自動化技術使人們的工作更加輕松，減輕了各種繁重的工作，從而提高了社會生產的工作效率。自動化控制系統是自動化技術的核心，也是實現自動化技術的主要手段，它是完成自動化技術的必要條件。本文將從自來水行業自動化技術的研究角度出發，探究自來水行業自動化控制系統的發展現狀，并且針對當前自控系統中存在這的問題作出實質性的研究，并且提出一些建設性的意見，從而提高自來水行業自動化控制系統的水平。

關鍵詞：自來水；自動化控制系統；策略；要求

自來水在人們的社會生活中扮演著極其重要的角色，作為生活必須品是或不可缺的，也許與百姓生活息息相關的。自來水的出現使人們的生活居民用水變得更加方便，改善了過去挑水水儲水的生活狀況，隨著社會的發展和進步，人們對于自來水的質量問題的關注程度也在同步增加。因此，自來水廠必須跟隨時代發展的腳步，將過去傳統陳舊的控制方法必須摒棄，采取現代化的自動化控制系統，從而加大對自來水的處理效果，為居民提供高質量的自來水，從而保證居民的用水健康。自動化控制系統在自來水廠里主要運用到水質的檢測、自來水的流量控制以及變頻節能等幾個方面。本文主要從自動化控制系統在自來水行業的應用角度出發做出分析，分析其工作原理和發展現狀，并且提出今后發展的需求，從而提高我國居民生活用水的自來水的質量。

一、自來水的生產過程和自動化控制系統的應用

自來水在人們的社會生活中占據著重要的地位，而且它還是人們社會生活的必需品，其作用和價值是無法替代的。隨著社會的進步和發展，人們對于自來水的質量問題也愈加重視，尤其是在當今全球正面臨著嚴重的環境污染的時候，尤其是最近我國各省市暴露的河流、地下水污染嚴重的情況，保證自來水的質量顯得更加重要。接下來，本文將介紹自來水的生產步驟和自動化控制系統的應用，讓廣大民眾能夠對自來水的生產過程有一個大致的了解。

（一）自來水的生產過程。因為建造位置和自來水生產設備的不同，各個自來水廠的自來水制作過程也存在許多不同的地方，但是其基本原理和基本步驟大致相同，并沒有太大的區別。其基本操作步驟可以概述為以下幾類：取水、制備、投取藥劑、混凝、沉淀、過濾、送水。隨著現代化技術的發展，自來水廠已經逐步采取了深度制水工藝，從而提高了自來水的質量，達到了國家對自來水的管理標準。現代制水工藝將自動化控制儀表和計算機網絡技術結合起來，加大了對自來水生產過程中的監督和管理，從而提高了自來水廠的工作效率，生產出更加符合社會生活居民用水的高質量的自來水。

（二）自來水自動化控制系統的組成元素。在自來水自動控制系統中將會存在許多控制站，這些控制站分散式的位于自來水廠的各個地方，共同作用。本文將以西門子S7-300一級控制站作為研究代表，從硬件和軟件方面對自來水自控系統的組成部分展開細致的分析和研究。該控制站在硬件上主要可以分為五個組成部分：CPU、電源適配器、數字量、模擬量和通訊設備。其中，電源適配器、CPU和通訊設備分別安裝在控制站的一號到三號位置，其他組成元素的安裝位置可以隨機化，并沒有明確的要求。每個控制站上最多只能安裝八個數字量或者模塊量，如果想要安裝更多的模塊量和數字量，就必須采用擴展組態進行數字量和模塊量的擴展。

（三）控制方案。在自來水控制方案中，自動化控制系統得到了大力的應用，本文接下來將從三個方面對這些自動化控制方案作出細致的分析和研究，主要包括以下控制內容，單閉環自動控制方式、加氯和漏氯控制方式、濾池沖洗和反沖洗控制方式。

在自來水處理的加藥過程中，基本上采取的就是單閉環自動控制方式。 自來水處理的加藥過程就是根據自來水的特性，達到自動加藥的目的，同時通過自動化技術將藥品攪拌混合在一起，實現自動化控制的目的。具體的操作過程可以概述為，將一個預先設置的SCD值置于中央控制系統中，然后利用SCD檢測儀檢測水質，將檢測好的結果轉化為4-20MA的信號形式，再將此模式的信號傳遞給PLC，并將檢測值和預定設置值進行比較，從而實現自動化控制。根據合理的比較值，做出合適的調整，在自動加藥的過程中展現出合理的自動化過程。

接下來就是對加氯控制系統和漏氯控制系統做出簡單的介紹和概述。加氯系統主要分為前加氯系統和后加氯系統，并且具有各自的工作內容和職責。前加氯控制方式主要是對原水采取加氯，用來除去原水中的微生物，達到初步除雜的效果。后加氯系統是根據濾池中流出的出水量和剩余氯量的比例來確定加氯量，PLC是根據濾池氯量監控系統做出嚴謹的加氯控制。如果濾池中流出的自來水中的氯量超出了設定的預定值，就會啟動漏氯控制系統，從而吸收濾池中多余的氯量，從而提高自來水的質量。

濾池過濾沖洗和反沖洗在自來水自控系統中也占據著重要的地位，發揮著積極的作用。他們主要分為定量處理和定時處理兩種類型。定量處理是按照自來水通過濾池的流量來決定沖洗和反沖洗控制，而定時處理是按照時間來執行控制過程。不管是定時還是定量處理，在水廠開始走入穩定發展過程后，對自來水的質量上產生的積極效果都是一樣的。

目前，我國在居民生活供水上基本上采取的還是恒壓供水方式，與之前提到的加藥控制方式具有相似的自動化原理。將實際檢測的自來水壓值與預先設定的標準值進行比較，從而有依據的改變變頻器的頻率，進而改變水泵的轉速達到調壓的目的，與此同時，通過PID調節參數設定保持水泵穩定在一個頻率區間以至于穩定供水壓力，保障住戶正常用水，從而實現恒壓供水控制。

二、自動化控制系統運用的要求

自動化控制系統要想在在自來水行業得到更好的應用，不僅僅只是需要依靠先進的科學技術，而且還要加強對自來水廠工作人員專業素質和專業技能的提高，定期的組織相關自動化技術知識的培訓，提高他們的綜合素質和自動化技術的運用能力。

在城市供水中，自來水廠表現出了重要的作用和地位。因此，自來水廠自動化控制技術的運用程度可以直接反應一個城市供水系統的先進化水平，可以直接左右普通老百姓的生活居民用水的質量。因此，在自來水的生產過程中，加大自動化控制技術的利用率，提高自來水生產效率，對自來水的各個生產環節加強有效的控制和監督，能夠生成出高質量的自來水，提高居民生活滿意度，提高社會生活的質量和環境。

隨著自動化控制技術的大量運用，對于自來水廠工作人員的綜合素質也要展開同步的提高，不僅僅只是局限于自動化技術，相關的計算機技術和現代化控制技術都必須熟練掌握。并且在自來水廠的生產過程中，可以利用自己專業的知識和超高的個人能力解決各種困難，提高自來水廠的工作效率。

三、結語

自從國家頒布了《生活飲用水衛生標準》之后，自來水廠在供水系統上和生產過程中增加了許多自動化控制技術，在很大程度上提高了自來水的質量，保證了居民用水的質量。但是，自來水廠并不能滿足這種成績，應該緊跟現代化社會發展的步伐，不斷的完善自來水的生產過程，積極創新，不斷進步，使居民用水質量得到更大層次的提高。（作者單位：曲阜師范大學工學院）

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