現代化水廠自動控制和監控系統升級改造

范圃元

摘要：水廠的開發，使得對水廠的管理越來越重要，隨著時代的發展，水廠的自動化管理趨勢也越來越明顯，為了能夠對自動化管理系統有一個整體系統的研究，本文從SCADA系統特點入手，主要針對現場設備的控制與監視控制系統進行分析，最后對水廠管理的主要內容加以分析，希望對實際的水廠自動化系統的開發有引導作用。

關鍵詞：現代化水廠自動控制；監控系統；升級改造

1 現代自來水廠自控系統的主要內容

在我國，我國的水廠的自動化控制系統一直處在不斷的發展之中，所以對于整個技術的發展階段可以大致分為三個方面，第一是對水廠的自動化的分散控制階段，這一階段之中主要采取的方式是對水廠的各個部門進行分散管理和分別控制，各個部分和系統之中不加參與，互為一支；第二個階段就是將水廠的自動化管理進入一個綜合管理的階段，在這一階段之中，主要是對系統的綜合管理，將各個分散的系統統一起來，使得所有的系統能夠進行合作，所分析的數據和信息能夠共享，共同促進了水廠的高效發展，這一階段的特征正是反映了大多數水廠的特征。還有一個階段是現在很多的中小型的水廠還未達到的階段，在這一階段之中，主要的系統特征是供水系統的全自動化的方式，這一方式對水廠的控制系統要求很高，對于技術的要求也很高，只有在對于先進的技術設備和科學儀器的掌握有很全面的情況下，才能夠對水廠的系統管理有很大的改進和提高。SCADA系統由于具有眾多的優勢和不同的限制因素，而SCADA系統的組織結構非常多，所影響的范圍比較大，在信息的輸送和信息的共享方面比較靈活便捷，這極大的方便了水廠的信息處理。但是SCADA系統也存在著一定的技術難度，不能夠對大范圍的處理和控制有良好的管理作用。所以在一定程度上，SCADA系統主要是采用的是分級的處理方式，這種處理方式主要能夠針對所產生的信息進行分散處理，這大大方便了數據的管理，也能夠彌補SCADA系統的不利于大規模管理的弊端。在IPC+PLC系統之中，通過兩個系統的聯合處理，有利于將其中的開發和維護的時間縮短，對于工作的進行有很大的推動作用，而且，在一定的程度上可以將兩個系統的優勢結合在一起，能夠將其中的組網、編程和維護的有效性結合在一起，對于當今水廠的管理方式具有不可或缺的作用。這種處理方式也成為當今水廠自動控制系統的主要結構形式。在水廠的處理方式之中，針度水廠的水質檢測是極為重要的，要能夠將其中的水質安全檢測到位，才是為人民的安全起到良好的保證作用，所以在對于水廠的檢測技術之中，要能夠與時俱進，只有把供水和排水水質有所保證，才能夠將所有的處理系統進行進一步的升級和優化，而且隨著各種設備儀器的發展，對于水的處理方式也多種多樣，在自動化技術、機械制造技術逐漸提升的階段，新型的自動化的檢測設備已經越來越多。在針對水的處理方式上，自動化的處理方式越來越明顯沒，針對水的流量和水位、溫度、壓力儀表以及水質的檢測儀器都越來越多，在這之中，一些傳統的儀器設備如pH測量儀、流動電流檢測儀、漏氯報警儀、余氯分析儀、高低濁度在線檢測儀，對于水的處理過程具有良好的規范作用，而在新型的設備方面，各種流量和測量的分析數據表，也對水的處理有很好的示范作用。流量方面的檢測儀器要結合濾池、清水池、格柵配水井、配礬共同使用，可以達到更好的示范效果。

2 水廠智能監控系統分析

2.1 井群監控系統的分析

水廠的水井有很多，針對井群的監控系統主要從兩個方面進行分析，分別是單水井的控制和水源地值班室的控制。單水井控制是對提水水泵的控制，以保證其正常工作，它檢測的參數有水泵的電壓、電流、出水壓力、水流量等，可以在井群的周圍建設值班室，及時提取水井的數據，并進行存儲，以提升系統的通訊和升級管理。對調度中心需要數據時，可以通過RTU通信將數據傳輸給調度中心，這樣大大提高了系統的穩定性，避免各種通訊的延時。對于不能正常控制的井群，可以在值班室進行調試，這樣就保證了調度中心的正常工作。對于水源地值班室則可以設置一個操作員站，利用監控軟件及時地監測水井中的數據，并通過通信技術轉發給調度中心。井群可以采用遠程或者就地的控制方式，監測水泵的工作狀態，對系統進行啟動和停止，保證系統能夠正常運行。

2.2 水廠監控系統的分析

對于水廠中的水泵，可以通過控制柜分別進行控制，變頻器拉動控制柜進行工作。控制柜中的PLC程序是整個監控系統的核心，它通過RS485和上位機連接，接收控制信號，根據設備的情況進行變頻調速。通過PLC實現電機的啟動、停止和復位，實現電機頻率、電流、壓力等數據的采集和轉換，實現電機的過電壓保護和過電流保護。水廠的智能監控系統要實現恒壓供水，就是管網中的水壓不隨用戶用水量的大小而變化，始終保持水壓的恒定，這樣就能實現用戶對需求，還能保證電機不運行在空轉的狀態下，避免電能浪費。對系統中管網的水壓可以通過水泵的啟動和停止以及變頻調節實現其數值的穩定，保證用戶水量和輸水泵中的水量一致，實現變頻恒壓供水。

2.3 通訊系統

在供水系統中，起連接作用的主要是通訊網絡，需要保證通訊系統的質量，才能將供水系統中的各項參數發送給調度中心，對整個供水系統進行監控。目前常用的供水系統通訊方式有有線和無線兩種網絡，可以單獨使用也可以將這兩種網絡混合使用，以保證通訊的順暢。在通訊過程中各個設備之間要使用正確的通訊協議，以保證設備正常工作。水廠的監控系統設備和信息的控制主要是通過網絡通信來實現的，它包括取水、水處理和供水三個控制站，這三個控制站可以通過通訊網絡來實現水廠監控中的集中監控，由于水廠中的數據比較多，需要保證系統通訊的連續不問斷。控制器和PC機之間也要通過通信網絡進行聯系，要實現快速的傳輸和交互，保證系統的正常運行，這就需要通信網絡的可靠性。對于廠區內的水處理和供水兩個控制站，由兩層網絡連接，廠區外是PLC設備，由三層網絡連接，通過這些網絡保證了整個水廠智能監控系統的通訊網絡質量。

3 結語

隨著人們對水質要求越來越高，需要加強水廠的集中供水控制，實現對水廠水質和流量的控制，滿足人們對水資源的需求。智能監控系統能夠對水廠的供水進行監控，能及時發現供水過程中出現的各種問題，保證水廠供水的質量。

參考文獻：

[1]趙士琦.水廠加氯系統自動控制的設計與實現[J].工業控制計算機.2012（07）.

[2]張連忠.現代自來水廠自動化控制系統的研究應用[J].中國石油和化工標準與質量.2012（07）.

（作者單位：浙江正泰中自控制工程有限公司）