自動化控制系統在水廠應用中存在的問題及解決措施

姚榮

摘 要： 隨著社會經濟的發展和城市化進程和工業園區開發的加快，人們在城市中的生活離不開潔凈的安全水源，自來水廠為人們的生活提供了便利，自動化系統在自來水廠的應用為水廠帶來收益。基于此，本文以自動化系統在自來水廠中的應用問題與解決措施作為研究對象，通過自動化在自來水廠的特點與問題進行分析，結合實際發展情況找出問題的存在，分別從合理利用自動化加強水質監測和水處理、自來水廠自動化設備維護以及自動化人才培養等方面詳細闡述自動化在自來水廠的問題解決措施。

關鍵詞： 自動化；水廠；解決措施

引言：在城市、農村、工業園區的開發建設與發展進程中，自來水廠是城市、農村、工業園區的服務基礎設施，與企業生產活動、人們的日常生活息息相關，伴隨著社會經濟的進步與科學技術的發展，在自來水廠中應用電氣自動化已經成為普遍的現象，也是科學技術發展必然的趨勢，人們通過對自動化系統的研究與控制，保證自來水廠的水質安全，提供優質的水源，體現出自來水廠的自動化現代化生產模式，在提高水的質量的同時，實現無人或少人值守，提高供水系統運行安全可靠性，本人就PLC自動化控制系統在太陽山水廠實際應用中存在問題及解決措施論述如下：

1水廠自動化控制系統概況

1.1 工程建設基本情況

太陽山供水工程位于寧夏吳忠市鹽池縣境內，該工程是寧夏自治區重點項目之一。太陽山供水工程凈水、輸水工程總設計規模10.0萬m3/d，其中一期工程設計規模5.0萬m3/d，工業凈水廠供水水質滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》中規定的循環冷卻水的水質標準，其中懸浮物低于20mg/L。生活用水水質采用衛生部頒發的《生活飲用水水質衛生規范》，要求給水中混濁度低于1NTU。凈水、輸水工程包括劉家溝工業水廠，太陽山生活水廠。

本工程工業水廠、生活水廠自動化控制系統工程，設計的主要目的實現水廠從水庫至凈配水車間到送水泵房加壓完成送水過程的綜合自動化控制。生活水廠自動化控制主要實現1#、2#機運行，完成制水及供水。自動化控制系統工程目標是實現各水廠的遠程監控、調度指揮，將各系統的運行信息在調度中心進行統一存儲管理。做到無人或少人值守，通過安全監控系統，監控水廠的設備運行狀態。

1.2自動化系統主要設備的構成：

工業水廠：

1）屏柜包括：1#，2#，3#，4#，5#，6# PLC站共六面屏，電源柜3面，操作臺2個，安裝在綜合樓中央控制室。

2）站控級計算機系統包括：控制主計算機3臺、工控機1臺、硬盤錄像機，顯示器5臺，硬盤錄像機1臺，安裝在中控室操作臺上。

3）光纖局域網設備的包括：控制主計算機到PLC站光纖的敷設。

4）自動化儀器儀表包括：送水泵房泵組管道壓力變送器4臺、工業清水池、生活清水池水位計、濁度儀各1臺，出口余氯在線檢測儀1臺。凈水車間濁度儀5臺，PH計1臺，超聲波明渠流量計2臺，配水井液位計1臺。輸水塔壓力式液位計1臺。聯合閘室超聲波明渠流量計2臺，液位計1臺。

生活水廠：1個PLC站

2.自動化在自來水廠的應用特點與問題分析

隨著信息化技術等科學技術的進步與發展，自動化程度在自來水廠中不斷在提高，自來水廠的生產效率在提高的同時，也降低了生產過程的能耗，實現了自來水廠信息化與網絡化管理，減輕了工作人員的工作壓力，提高了工作效率，實現了自來水廠的持續性與安全性生產，為企業安全生產帶來了優化，節省了寶貴的水資源和電資源，促進自來水廠綜合效益增長，在自動化技術的幫助下，實現經濟效益、社會效益與生態效益的三者統一。

針對當前社會發展狀態，分析自來水廠運營中對于自動化存在的問題，具體如下：

（1）自來水廠中配套設備存在問題，很多設備都會存在質量和不相兼容方面的問題，無論是控制系統，還是主控制設備都會在運行的過程中出現上位命令執行不到位的狀況，嚴重影響了自來水廠的正常運行，其次是自控系統或主控設備在安裝的時候沒有達到質量要求，以及自來水廠運行以來沒有對設備進行定期的維護或數據的校對，導致自來水廠自動化系統無法正常運行。很多水廠使用的都是先進的進口設備，技術要求比較高，很多控制功能的設計和實際工藝需求達不到設計要求，這就對自來水廠工作人員造成了一定的維修、維護的難度，也降低了自來水廠應用自動化系統的合理性。

（2）自來水廠技術管理方面存在問題，很多自來水廠的管理運行人員素質和水平無法滿足現代化自來水廠發展的需求，許多自來水廠工作人員所具備的水廠運行專業素質層次不齊，沒有扎實的理論基礎支撐，對于自動化設備的使用和技術知之甚少，只能進行一些簡單自來水廠日常管理。隨著科學社會的進步和發展，自來水廠的自動化程度應用更加廣泛，具備高素質、高技能的水廠運行維護人員是未來水廠管理的一種趨勢。因此，自來水廠需要在當前社會環境下培養一支具備現代化技術型隊伍，利用技術型人才對自來水廠自動化系統進行維護和保養工作。

（3）部分自來水廠缺乏完善的自動化管理規程，自來水廠實現自動化的目的就是為了優化自來水廠的處理流程，使其達到安全高效的生產目的，實現低能耗，降低人力、物力資源的浪費，實現能源的合理利用，但是當前自來水廠管理中，自從自來水廠自動化系統建立以來，無論是運行方面的管理，還是維護方面的管理，力度都無法達到預期效果，運營的工作人員無法真正掌握自動化設備的操作，人員和設備不匹配，生產設備再先進，生產工藝再先進也無法滿足水廠設備的實際能力。自來水廠講求效益最大化的時候，卻忽視了自來水廠自動化功能完全實現目的和意義，導致運營管理水平落后，無法適應現代化自來水廠自動化的需求[1]。所以，建立和完善水廠自動化系統運行、維護規程，是實現自動化系統高效運行的基礎。

3.自動化在自來水廠的問題及解決措施

3.1合理利用自動化控制系統的監測與供水系統安全

真正意義上實現水廠自動化控制，簡單的說就是通過設定一種水質日供水總量，通過自控系統中樞系統給輸水流量控制單元、凈水車間加藥控制單元、送水泵組控制單元發送命令，使系統實現“一鍵操作”，實現真正意義上自動化生產。要想提高自來水廠自動化系統的功能，使自動化更好的應用在自來水廠中，就要合理利用自動化設備進行對自來水廠的水質、水壓、供水系統故障檢測和巡檢工作，大量新型自動化檢測儀表被應用在自來水廠自動化控制系統中，提高了自來水廠的效益。通過相應的傳感器檢測技術可以檢測到供水以及故障情況，來實現對制水、供水系統以及故障處置自動化控制，而不是通過人為適時干預供水系統的安全生產。

3.2自動化系統在水廠中常見問題

自動化系統在水廠供水系統的常見的問題主要有以下；一是主控組態畫面不能完全顯示供水系統運行狀態，如配電系統和供水系統不能完全在一個畫面呈現，需切換完成。二是選用的檢測設備和傳感器精度值與專業儀器檢測儀器數據誤差較大，使系統連鎖反映，造成系統誤判運行。三是選用的主控設備與自動化控制系統不能完全對接，不能實現精準控制，如流量、壓力的控制。四是自控系統安裝受安裝人員的技術水平和現場施工條件限制，未能將強電和弱點隔離或有效屏蔽，造成數據傳輸遲緩或延時動作。五是其他設備提供廠家所提供設備無與自動化系統對接的數據端口，使一些重要的設備不能實現數據上傳或自動控制。六是選用的PLC設備本身功能不全或運行穩定性不高，造成部分自控功能不能實現，或造成誤動作引起重大事故。

3.3自動化系統在水廠中常見問題解決措施

應對解決的措施：一是選用正版的組態軟件，讓主控換面更接近生產實際，反映生產實際，防范運行值班人員視覺疲勞。二是對于重要的生產環節，需選用高精度在線監測和檢測設備，提高在線監測數據的真實性，避免造成誤判增加供水系統的能耗。三是水廠對于主控設備，如大型的變頻設備、流量控制設備、加藥設備等，選用知名品牌或知名配套控制設備，以實現對主控設備的完全自動化控制。四是加強現場自動化施工人員和運行管理人員的培訓力度，提高自動化施工人員的技能水平，同時在自動化設計階段，一定要結合土建設計，做到同時設計、同時施工、同時投入運行。五是對一些重要的設備如電機、變配電設備、自控設備等，在設備招標和采購階段要有符合自動化控制的技術要求和協議。六是選用功能比較完善的PLC設備及輔助設備，以應對惡劣生產環境和頻繁的操作使用，不出現誤動或不動作現象。

3.4對水廠自動化設備的維護一些建議

自來水廠自動化系統屬于先進的智能化控制系統，在自來水廠的長期生產過程中可以提高自來水廠的生產能力，減輕工作人員的工作壓力，保證自來水廠的生產穩定性和安全性，但是設備在長期的運行中難免會出現老化或者操作不當的故障，這個時候就會導致自來水廠自動化系統變為半自動化系統，應該加強對自來水廠自動化設備的維護。自動化設備中各個部位的配件十分關鍵，配件的更新速度比較快，如果配件出現故障就會導致配件無法購買到相同的型號與規格，市場上流通的配件又無法滿足該自來水廠的設備要求，因此，建議加強對自來水廠自動化設備的維護，通過監測設備及時對設備的運行情況進行監測。安排專門的工作人員負責監測設備運行，如果設備存在故障或者隱患，故障信息會在第一時間發送給管理人員，從電腦系統中得到消息，系統可以為故障進行分析與排查，方便工作人員對自來水廠的自動化設備進行有效的維修，定期對自來水廠自動化設備進行保養，延長設備的使用壽命，減少不必要的成本支出。

3.5對水廠自動化人才培養建議

從上文中的敘述可知，無論是水質檢測技術的應用還是自動化設備的維修，都離不開自動化人才，隨著社會的進步和市場的變化，自來水廠想要在激烈的市場競爭中脫穎而出，就要廣納先進的技術型人才，自來水廠自動化系統安裝完成以后，后期的運行和使用十分關鍵，對于設備的監測和維護工作就是需要技術人員加以掌控。因此，建議安排技術型人員與安裝人員一起進行自來水廠自動化設備的安裝，了解安裝的流程和設備調試的過程，幫助技術人員提高對設備的認識，了解設備的整體情況。方便當自來水廠設備出現故障的時候，工作人員可以在第一時間內知道如何應對。要求，企業加強對工作人員的技能培訓工作，培養工組人員不僅要掌握自來水廠自動化控制系統的相關理論，同時了解自來水廠自動化控制系統的設計方法，具備關于自動化設備安裝、調試以及維修的能力。

總結：總而言之，隨著城市人口的不斷增長和城市經濟的快速發展，人們對水質量的需求有所提高，因此，自來水廠在日常的工作中需要加強自動化建設，應用自動化設備，提高生產的自動化水平，從而為廣大市民、企業提供優質化服務，實現企業的經濟增長，完成社會效益與生態效益的有機統一。

參考文獻

[1]梁超.自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用[J].價值工程，2017，36（08）：140-142.

[2]孔生，薛峰，張魯寧.電氣自動化在自來水廠中的應用[J].裝備制造，2009（08）：222.