探究自來水廠生產過程自動化系統的設計與實現

焦琨

摘 要：隨著自動技術的發展，自來水廠的生產過程逐漸走向自動化、智能化，自來水的生產加工效率與質量得到不斷地發展和提高。文章分析了自來水廠自動化系統的構建要素，以及自動化系統的設計與實現。

關鍵詞：自來水廠；生產過程；自動化系統；設計；實現

自來水廠的建設與發展得益于自動化技術的支持，自來水生產加工操作中需要控制、管理雙向互動，自動化技術支持下的自來水自動化系統具有多重功能優勢，從而確保自來水生產、加工的高效化、自動化，提高水體生產加工質量。

1 自來水廠自動化系統的構建要素

1.1 數據采集系統

數據采集系統是構建自動化控制系統的基礎，因為自動化控制最根本上是通過數據控制來實現的，數據采集系統主要負責數據信息采集、儲備、記錄與處理，自來水廠自動化系統中有數據采集設備，關于自來水的各種信息、數據等將會被數據采集系統所采集、收錄，主要的信息包括：水體流量、水質、水位、濁度、pH值、氯添加劑量等多種數據信息，這些信息數據被采集后將進入信息系統，經過數據分析軟件的統計分析，最終得出結論，例如：自來水體濁度是否達標、pH值是否合格等，并將這些數據信息統一歸納整理，使其進入與自動化系統相連接的其他系統，例如：監控系統等，為水體的自動化監控提供依據。

1.2 監視控制系統

監視控制系統具有自動化功效，主要是對自來水生產加工過程等的自動化監督與視頻化監控，監視控制系統的運行主要依托于來自數據采集系統中的數據、信息，憑借數據的分析、統計等來對所生產的自來水以及生產過程等進行監督與控制，一般會形成一個可視化的視頻，對水體的處理過程中進行全方位的可視化監控，不允許任何非法行為影響到安全、健康生產，同時，著重對消毒劑的添加量進行控制監控，當自來水中的氯添加量超過科學標準時將發出警示性信號，從而敦促工作人員來重新作出調整。

1.3 集散型控制系統

集散控制系統，英文簡稱：DCS。主要依托于微型計算機的全新過程化控制系統，能夠妥善地把通訊系統、集中操作、信息管控等集中起來，從整體上達到一種最優控制。集散控制系統主要由過程控制系統與監控系統構成，并憑借通訊網絡來進行信息傳輸，其中融入了計算機技術、通訊技術、控制技術、顯示技術等。能夠有效適應自來水廠的現代化生產管控。集散控制系統能夠巧妙地將計算機系統、儀表以及電控技術等有效聯合，依托于特定的軟件系統來達到數據信息的自動化采集、加工、處理與傳輸等，同時具備參數抄表警示功能，當自來水生產加工過程中出現異常故障、問題時，則將自動化發出警示性信息，并對應做出科學的調整，采取解決性對策措施。

2 自來水廠自動化系統的設計與實現

2.1 自動化控制系統設計

2.1.1 現場控制

自來水廠現場控制主要源自四大方面，例如：視頻終端控制，具體控制方式為：將攝像頭配設于自來水廠、泵房、控制室等處。獲知而在控制室內部配設供水監控系統，動態地監督、檢查送水泵等設備的工作狀態。加強對自來水廠消毒的檢查與監督，其中消毒藥劑的投放量必須科學把握。自來水深井泵中水體的監督與控制。

2.1.2 主控制

主控制也是自動化控制系統中的一個關鍵部分，具體是針對自來水生產加工中不同站點所實施的監控與管理，主控制居于核心地位，具體的控制設備包括：GPS、UPS、交換機、數據庫服務器、水源監測設備等，主要負責不同站點數據信息等的動態采集，同時，對所采集的數據信息等實施動態分析、計算，達到對自來水生產過程的遠距離、全程化監督與控制，同時，也要強化調度、指揮等功能，形成自來水的現代化生產、加工與質檢，同時，把一些科學、有價值的信息數據傳輸至管理層。

2.1.3 管理控制

管理控制主要指的是管理層的諸多控制性活動，管理主要依賴于管理控制系統，無需直接深入自來水生產、加工以及監控的各個環節，僅僅通過監控視頻就能夠查詢信息、獲取數據，從而達到遠距離監督、控制與指揮等過程，確保自來水能夠安全、穩定地被生產、加工與運行。

2.2 水質監測系統的自動化設計

自動化技術推動著水質檢測的自動化發展，以自動化儀表為代表的設備應用于自來水的壓力、溫度、流量、水質各個方面的監測中，常見的檢測設備包括：水質濁度檢測儀、漏氯警報設備、酸堿值檢測儀等。還要負責流量測試的儀器，例如：電磁流量計，水位測量儀等。其中自來水水質的自動化檢測成為重要選擇，多選配智能化自動檢測儀表，確保檢測精度、準確度。

2.3 水處理控制系統設計

自來水的處理也正在逐漸走向智能化、現代化，各種新型的技術、工藝與設備等被引進構建起水處理控制系統，提高了自來水的處理能力，自動化水處理控制系統依然有待發展與完善，要積極借助于科學的控制理論，形成全自動的控制系統，其中處理添加劑，例如：氯的添加量必須做出合理把握。由于現代自動化技術、機械加工與制造技術等的不斷發展，各種水處理自動化控制系統被不斷研發出來，質檢搭建起了自動化水處理控制模型，能夠對水處理過程中的用藥量進行自動化控制。

2.4 變頻節能設計

自來水廠實際的自來水生產、加工、處理以及水質檢測等過程中最為棘手的問題就是能源的消耗問題，特別是用水高峰期，用戶對水體的需求量持續增加，此時自來水廠則要通過增加電能消耗來服務用戶，為他們提供所需水量，最主要的是用水量是一個動態浮動的過程，在一年時間內不同的季節、不同地域等都可能影響用水量，通常不同季節之間形成較大差距，在用水高峰期與低谷期之間需要自來水廠來實施變頻調控，也要遵照用戶實際的水體需求量來實施科學地變頻調控。變頻器屬于典型的調速裝置，可以將其利用在變頻調節工作中，能夠妥善發揮其節電、節能功效，通過選擇變壓、變量等模式可以達到變頻節能的目標，也可以參照用戶的實際用水需求量來對應靈活調控變頻設備水體轉換的壓力、轉速等，最終實現節能的目標。

2.5 機電一體化系統

自來水廠機電一體化系統實現了機電一體化設計，也就是把最初的過濾、沉淀等環節聚焦于統一的設備來實現，節省了設備占用的空間，同時，檢修也更加便捷、簡單。同時，自來水生產加工中也增設了自動反洗、排污功能，其他的一些特殊工藝技術，例如：復合過濾等也參與其中，為以往的水體凈化帶來了新的出路，削減了復雜的生產加工流程，達到自動化控制的目標。

3 結束語

自來水生產過程的自動化系統建設與發展提高了自來水生產加工質量，提高了自動化生產水平，有效確保了自來水廠的高效運行，提高了自來水質量，隨著自動化技術的不斷發展，自來水廠生產過程自動化水平將不斷提高，水體質量也必將得以提高。

參考文獻

[1]游睿.探究自來水廠生產過程自動化系統的設計與實現[J].電子技術與軟件工程，2016（5）.

[2]江衛平.自來水廠生產過程自動化的設計與實現[J].中國科技縱橫，2014（14）.

[3]左敦晨.自來水廠生產過程的自動化設計研究[J].電子技術與軟件工程，2015（3）.

[4]楊廣寧，許德強.水廠變配電系統綜合自動化的運用[J].電力自動化設備，2012，22（5）.

[5]薛穎.昆山市第三、第四自來水廠生產自動化工程中的主要技術應用[J].城市公用事業，2011，03：41-42.