某凈水廠原水濁度在線檢測、監測預警系統

楊浩

一、摘要

1.1現狀

某凈水廠于1987年投產使用，采用絮凝、沉淀、過濾、消毒的常規水處理工藝，原水濁度變化范圍大，常有水質突變，一直以來沒有源水在線儀表的監測，化驗人員每隔兩小時手動檢測，致使制水人員對源水濁度的把握不準，信息不及時，給制水生產加料加藥量的控制帶來一定的困難。另外，沒有實時監測和預警，導致高濁度水進廠時，往往處理不及時，給制水生產帶來一定的不利影響。

1.2目的及意義

本項目對進廠原水濁度進行實時監測和預警。一方面化驗人員手動檢測的原水濁度數據可與在線儀表作比對分析;另一方面方便制水人員對加料加藥量的控制，利于精細化的生產管理;另外，本項目設置高濁度水報警功能，制水人員可以及時發現高濁水進廠，做好加料加藥準備。該監測、預警系統適用于所有水處理企業和單位，能夠有效提高制水生產安全性和生產效率。

二、系統簡介

原水經供水管路進入1720E在線濁度儀內，濁度儀內的發光組件照射流動的水樣，水中懸浮物產生散射光，經光電傳感器轉換為電信號，傳輸到SC200控制器，SC200經信號線與西門子s7-1200PLC連接，再通過TCP/IP協議與計算機實現通訊，PLC運算結果通過組態軟件實現在人機界面（觸摸屏與計算機顯示器上顯示水樣濁度的實時變化）。

三、系統硬件結構組成

3.1系統硬件整體架構

如圖所示，該系統硬件由1720E探測器、SC200控制器，西門子PLC，計算機與觸摸屏構成。

3.2 PLC的選型

如上圖所示，本系統選用西門子s7-1200PLC。由電源模塊、CPU通信模塊、輸入輸出接口以及信號模塊構成。擁有高速的輸入輸出模塊和功能強大的通訊方案，并且具有操作簡便的硬件和軟件。

3.3濁度儀的選型

在線濁度儀選用HACH1720E低量程在線濁度計，可應用在自來水廠濾前、濾后、沉淀和出廠水的濁度監測，市政管網水質監測，工業過程水質監測，循環冷卻水、活性碳過濾器出水、膜過濾出水的濁度監測等，是一款性能穩定、應用廣泛的在線濁度計。其工作原理為，從傳感器光源組件發出的白熾光，向下進入在線濁度儀內，遇到樣品中的懸浮顆粒產生散射光。傳感器浸在水樣中的光電檢測器能夠檢測到與入射光束呈90°角的散射光，最終輸出4-20mA的電信號。

1720E配備HACH SC200控制器。該型號控制器為兩路輸出，擁有MODBUS及Profibus等多種通訊方式。

3.4觸摸屏的選型

觸摸屏也叫人機界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。本系統采用步科觸摸屏，步科觸摸屏工業人機界面在中國的市場份額已經領先國際同行位居前列，支持PROFIBUS，CANopen，以太網等多種現場總線技術，實現了高可靠性高速度的通訊傳輸。

3.5供水管路

供水管路由原沉淀池崗位供水管路改造。如下圖所示。

四、系統軟件開發及功能實現

4.1系統功能需求分析

本系統實現原水濁度的在線實時監測和預警。要求實時顯示原水的濁度數值，和實現高濁度水達到一定上限時的報警功能，為更好的制水生產提供更加直觀的數據信息支持。

4.2輸入輸出I/O口定義

基于以上功能需求分析，設置以下類型的變量，并作對應I/O口的定義。如下表。

4.3程序開發及通信

本系統PLC 與上位計算機采用工業以太網TCP/IP通訊協議。程序利用西門子集成自動化軟件博途編寫，創建數據類型點表，創建AI塊，利用判斷比較程序判別濁度設定值與采集數據比對結果，給出報警信號。程序開發，如下圖：

4.4安全措施

從軟件和硬件上同時設置錯誤報警功能，通過濁度判斷異常zd_H，對高濁度水做錯誤判斷;通過濁度測量異常zd_YC對PLC本身故障及線路接線錯誤、線頭脫落等硬件故障作錯誤報警。以上錯誤報警通過聲光報警器zd_SD報警，為濁度檢測提供了安全保障。

五、調試及運行

5.1供水管路調試

水樣進入1720E探頭的管路裝有閥門，該在線濁度儀要求水樣流速在250-750ml/min，通過改變閥門的開度實現流量調節，最終滿足濁度儀對水流的要求。

5.2系統調試

通過組態軟件對程序進行編譯，修改錯誤程序，模擬運行。對報警功能進行測試，拆掉接線頭測試“濁度測量異常”功能的實現，設置“濁度”變量大于上限設定值，測試“濁度判斷異常”功能。編譯、調試完畢，系統運行。

六、結語

該系統有效可靠的實現了源水濁度遠程實時在線監控、原水高濁度上限報警等功能，為制水生產和準確把握凈水劑投加量提供準確、直觀、高效的數據信息支持！該監測、預警系統將對水處理企業有效提高制水生產安全性和生產效率產生重要意義。