自來水廠自控網絡系統的改進措施研究

張成龍

摘要：近年來，隨著我國經濟的快速的發展，人們的生活得到了很大的改善。自動監控網絡系統的整體性能，直接影響著自來水廠的生產與供應情況，好的自控網絡系統有利于企業提高市場競爭力。通過對漢沽自來水廠自動監控網絡系統現狀的介紹和不足之處的探討，來提出對其改進措施的幾點建議。

關鍵詞：自來水廠;自控網絡系統;改進措施

引言

城市現代化發展，對供水行業的要求不斷提升，為改善水廠出水水質，減少能源消耗，提高水廠運行管理水平，增加運行經濟效益，需要技術的支撐。在水處理系統中，引入自動控制技術，比如PLC技術，能夠有效提高系統運行的性能，增強系統運行的可靠性，降低處理成本。現結合具體實踐，對自動化控制技術的應用進行分析。

1我國自來水廠自控網絡系統的應用現狀

我國自來水廠自控網絡系統的應用工作雖起步較晚，但發展卻十分迅速，先后經歷了由傳統的水位自動控制逐步發展為熱工儀表與集中巡檢裝置。改革開放使我國工業化水平得到了顯著提升，而大批外資的注入和西方國家先進自控技術和設施的引入，則加快了我國自來水廠自控化的進程，是我國自來水廠的重要轉型期。但由于種種歷史與現實的原因，目前，我國自來水廠自控網絡系統的總體應用水平還不高，區域發展失衡。雖然大中型發達城市的自來水廠自控化程度相對較高，但欠發達地區的自來水廠自控化程度仍相對較低，有的地方甚至還是一片空白。即使在自控化的自來水廠中，仍沒有將自控網絡系統應用得淋漓盡致，有的成了擺設，有的則將其改為手動，更有的甚至處于半癱瘓或完全癱瘓的狀態，導致自控網絡系統資源的浪費。自來水廠自控網絡系統的改進可分為分散自控化、綜合自控化及綜合化、自控化和網絡化三個階段。分散自控化階段是將水廠各部分進行分別控制，各系統之間沒有關聯;綜合自控化階段是將水廠作為一個整體的自控化系統進行生產，且第一階段的各子系統可獨立運行，此時的系統共享水廠的所有信息，并具有分散控制的可靠性;綜合化、自控化和網絡化階段就是在一個區域的所有水廠實現整個區域的信息化，從而實現共享水廠的綜合化、自控化和網絡化。目前，我國只有小部分大型自來水廠進入了第三階段的初級階段，其余的自來水廠均處于第一階段或第二階段，而國外很多發達國家自來水廠都達到了全程自控化，這就需要我們不斷改進自來水廠的自控網絡系統。

2自來水廠自控網絡系統的不足之處

經過多年的操作與實踐，我們發現在工程實施的整體過程當中雖然雙環網絡能夠很好地與各子站關聯，但因自來水廠廠區內的電纜溝是經過整體設計并統一布置的，造成構建雙環網絡的兩條光纖被“同溝、同邊、同槽”敷設，并且整個廠區內部的電纜溝并沒有形成暢通的環狀。正常情況下，雙環設計是為了使一個環可以作為另一個環的備份，當其中一環出現故障時，另一環仍然能夠正常完成數據傳輸的功能。但是，由于自來水廠的雙環路同溝同邊同槽，導致其與單環無異，無法很好地解決通訊光纖被、物理損壞所帶來的通訊中斷等問題。這個問題已經在以往的項目實施過程當中出現過多次，廠區在緊急維修與保證通暢方面也付出了大量人力和物力。另外，目前自來水廠的各個控制設備采用的是來自不同供應商的產品，也就是說，整個系統中同時存在有幾種不同品牌的PLC設備。為了實現廠區主干網絡通訊總線協議的統一，就需要對各品牌設備進行不同轉換接口的匹配，由于TCP/IP協議對各大品牌兼容性較好，因此目前該廠區選用的是此網絡協議。雖然目前看來整體的系統兼容性不是什么大問題，但從長遠的眼光看，設備及接口總會遭受磨損并進行更新換代的，在更換設備或接口時，常會出現因為相關零部件換代而造成的不匹配不兼容問題，這會為廠區的設備維護與更換帶來很多麻煩，甚至造成短時間的工作中斷。因此，實現設備的統一與全面兼容勢在必行。

3自來水廠自控網絡系統的改進措施

3.1雙環路網絡的應用改進

自來水廠的網絡拓撲，是由PLC中央監控系統連接到雙環路網絡上，而雙環路連接著多個網絡交換機并串聯到子站各設備上。也就是說，中央監控系統發出指令，通過雙環路和網絡交換機的信息處理與分配，發送給指定的子站設備，而各子站設備的相關信息，也經由雙環路反饋給中央監控系統。可見雙環路網絡是整個信息流通過程中的必經之路。串聯在雙環路上的子站一旦出現故障，極易引起整個環路的中斷，進而造成自動控制系統的癱瘓。在盡可能小地對整個系統進行改造和修繕的前提下，我們建議放棄雙環網絡，采用星形拓撲網絡結構。星型拓撲網絡實際上是以某一個中心點為基準，向四面八方進行互聯與拓展，從而使每一個二級站點都與一級有所關聯，卻又相對獨立，一旦個別二級站點出現故障，不會影響到其它站點的操作與使用。采用星形拓撲網絡結構，能夠很有效地防止系統因部分損壞而全面停轉，可以說是將設計思想定位在“集中控制，分散處理”。

3.2改進設備的兼容性

自來水廠的自動監控網絡系統是由多個網絡部件和連接設備共同作用而成的，設備越多，其中的兼容問題越值得關注。特別是目前很多水廠自控系統采用的是多個不同品牌的產品，需要通過不同的接口設備來達成各個節點的暢通，使整個系統處在相互兼容的工作環境中。但這種接口轉換的方法也不是長久之計，個別接口出現故障，可涉及到更換和重新兼容的問題。因此，建議廠區在各設備逐漸更新換代的過程中，盡可能地用同一品牌，以達到功能和使用的有效兼容。

3.3 PLC的功能拓展

對自來水廠而言，單純的本地擴展眼光還是相當局限的。PLC網絡可以提供足夠的本地拓展范圍和容量，但一旦自來水廠需要擴大規模并涉及到遠程操作時，就需要在設計和施工使用上綜合考慮多方面的因素，在多個方案中選擇出最適合自身企業現狀的方案去實施。鑒于目前漢沽自來水廠已經完成了自動監控系統的敷設和使用，為節約成本，我們建議廠區采用點對點的通訊方式來進行遠程的網絡拓展。這種方法相對簡單有效，就是通過一個存在于局域網當中的電腦來實現本地PLC與遠方PLC的點對點通訊。遠程拓展，不僅能夠幫助自來水廠實現與其它同行業或相關企業的遠程協作，還能夠達到拓展視野、相互學習的目的，使自來水廠的生產與供應更好地為人民服務。

3.4生產工藝流程

自來水廠生產流程如下：（1）取水。利用多臺大型離心泵裝置，將江河地表水，抽入到水廠內。（2）投藥。按照處理工藝要求，投入一定量的混凝劑和消毒劑，實現混凝以及消毒處理。（3）絮凝。在源水中，投入一定量混凝劑后，會出現絮凝反應，同時排出沉淀的污泥。（4）平流沉淀。經過絮凝反應后，以低速經過平流沉淀池裝置，沉淀懸浮顆粒，或通過氣浮系統排除懸浮顆粒。（5）過濾。利用石英砂，去除水中懸浮雜質，使得水更加清澈，定時反沖洗石英砂。（6）儲水。廠區內設置清水庫，保證一定的清水儲貯量。（7）輸水。利用多臺大型離心泵裝置，將清水庫中的清水，送至各用水戶。

結語

總之，在自來水廠自控網絡系統的改進過程中，應注意信息的收集與整理、分析與反饋，并將自控網絡系統與水廠的生產經營、水質監測等技術進行有機地結合，從而降低成本，提升競爭實力，實現效益最大化，以更好地服務于社會。

參考文獻

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