—— 普寧蓮花山水廠自動(dòng)化系統(tǒng)介紹

王都喜
順德科力給排水工程發(fā)展有限公司

　　摘要:本文介紹了由國(guó)內(nèi)自控公司自行研制開(kāi)發(fā)的普寧市蓮花山水廠自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)中的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行了說(shuō)明，最后詳述了水廠自控系統(tǒng)的幾個(gè)主要控制單元的功能，并對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞:水廠、自動(dòng)化、PLC、控制單元

　　一、概述

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水對(duì)人民生活與生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，對(duì)供水的質(zhì)量與安全可靠性的要求不斷提高。自80年代以來(lái)，隨著微電子等現(xiàn)代科技高速發(fā)展，水工業(yè)專用檢測(cè)儀表與裝備不斷發(fā)展與完善，大大地推動(dòng)供水系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。濁度、pH值等水質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)的在線檢測(cè)質(zhì)量過(guò)關(guān)，微電腦控制器、計(jì)量泵、調(diào)節(jié)閥等控制、執(zhí)行設(shè)備性能良好，加之西方發(fā)達(dá)國(guó)家雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力與技術(shù)基礎(chǔ)，國(guó)外供水系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控已得到普遍應(yīng)用，一些水廠己實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。這種高度自動(dòng)化運(yùn)行的模式是符合西方國(guó)情的。我國(guó)自80年代中后期起，陸續(xù)有一些較大型的水廠利用外資建設(shè)，同時(shí)引進(jìn)了成套的水廠現(xiàn)代化監(jiān)控儀表與設(shè)備。一些水廠自動(dòng)監(jiān)控基本照搬西方的模式，雖然采用了龐大的自動(dòng)化系統(tǒng)、投資很大，然而在一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)上的調(diào)控功能并不強(qiáng)，供水管網(wǎng)沒(méi)有管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，不能全面實(shí)時(shí)監(jiān)視水廠及管網(wǎng)運(yùn)行情況，給供水企業(yè)的運(yùn)行和管理造成困難。研制開(kāi)發(fā)城市供水系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，必須考慮到中國(guó)供水行業(yè)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)力量，我國(guó)水廠目前的基本現(xiàn)狀是；水工業(yè)整體裝備基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)水平低，多數(shù)水廠面臨缺資金、少技術(shù)，成套國(guó)外監(jiān)控設(shè)備買不起。這一實(shí)際情況決定了發(fā)展中國(guó)供水行業(yè)的現(xiàn)代化不能全盤照搬西方發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)引進(jìn)，學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國(guó)情研究開(kāi)發(fā)出適合國(guó)情的水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)。我們?cè)谄諏幧徎ㄉ剿畯S自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中，引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的加藥、加氯、閥門設(shè)備，在工藝處理的關(guān)鍵部位安裝在線式智能儀表，發(fā)揮國(guó)內(nèi)自控公司的技術(shù)力量，建設(shè)了一個(gè)較為先進(jìn)的自動(dòng)化水廠。

　　二、普寧供水局情況

　　普寧地處粵東經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)地區(qū)，至八十年代末，全市僅有一個(gè)平頭嶺水廠日供水能力3．2萬(wàn)m3，1995年又建成了日供水能力3萬(wàn)m3湯坑水廠市區(qū)建設(shè)規(guī)模從1985年的10．5平方公里擴(kuò)展至21．34平方公里，市區(qū)自來(lái)水用戶從1985年的15000戶增加到1995年的41000戶，市區(qū)迅速擴(kuò)大與供水滯后的矛盾異常突出，市區(qū)很多區(qū)域供水不足，水壓水質(zhì)偏差，徹底改變普寧市區(qū)及周邊地區(qū)的供水問(wèn)題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展成為當(dāng)前市領(lǐng)導(dǎo)的重大事情，在市政府的直接領(lǐng)導(dǎo)下，于1996年4月成立供水局，普寧蓮化山水廠工程建設(shè)指揮部正式成立。通過(guò)政府貸款、華僑捐款、國(guó)債、企業(yè)自籌多渠道籌措資金建設(shè)一個(gè)日產(chǎn)20萬(wàn)m3(首期10萬(wàn)m3)蓮花山水廠。水廠自動(dòng)化工程于1999年5月進(jìn)行公開(kāi)招標(biāo)，幾經(jīng)篩選，最后由廣東順德科力給排水工程發(fā)展有限公司中標(biāo)承建該項(xiàng)工程，于2000年3月普寧蓮花山水廠自動(dòng)化系統(tǒng)正式投入運(yùn)行。

　　三、自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成

　　普寧供水局下屬有三家水廠：即平頭嶺水廠、湯坑水廠、蓮花山水廠(新建)，分布在市區(qū)25公里范圍內(nèi)。通過(guò)建立蓮花山水廠自控系統(tǒng)，使蓮花山水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)、供水局無(wú)線電供水調(diào)度及供水局的管理信息系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)，組成供水管理局的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)。自控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)所采集到三間水廠和幾個(gè)管網(wǎng)壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送供水管理局管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，被供水局企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)中的所有子系統(tǒng)共享，在供水管理局內(nèi)部網(wǎng)上任何一個(gè)終端在授權(quán)情況下能監(jiān)視到平頭嶺水廠、湯坑水廠、蓮花山水廠和管網(wǎng)的運(yùn)行情況，對(duì)水廠的各類生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，動(dòng)態(tài)掌握三間水廠及管網(wǎng)的運(yùn)行情況，做到心中有數(shù)、合理調(diào)度，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，提高生產(chǎn)效益，提高管理局和水廠的生產(chǎn)管理水平，自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
　　自動(dòng)化系統(tǒng)分成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)是供水局與蓮花山水廠通過(guò)一對(duì)HUB構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊與供水管理局組成的以太局域網(wǎng)，另一個(gè)是新建的蓮花山水廠作為一個(gè)獨(dú)立的自控系統(tǒng)，建立水廠的工業(yè)控制網(wǎng)一Mondbus plus網(wǎng)。從圖1中可以看出，共有七個(gè)SCADA節(jié)點(diǎn)和一個(gè)查看節(jié)點(diǎn)以以太網(wǎng)構(gòu)成LAN，蓮花山水廠中控室一臺(tái)電腦配置Fix Sewer，供水局調(diào)度室配置一臺(tái)Fix Client查看節(jié)點(diǎn)，提供共享數(shù)據(jù)。
　　1、蓮花山水廠與供水局通訊
　　蓮花山水廠與供水局大樓僅一墻之隔，相距約100米，直接將水廠中控室兩臺(tái)電腦接入到公司的網(wǎng)絡(luò)中，在水廠中控室與供水局調(diào)度室各配置一對(duì)HUB接線器構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的以太局域網(wǎng)，采集水廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送到供水局服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
　　2、無(wú)線電供水調(diào)度系統(tǒng)
　　供水局無(wú)線電供水調(diào)度系統(tǒng)于九七年建成，該系統(tǒng)投入三年以來(lái)，基本到達(dá)原設(shè)計(jì)要求，但隨著普寧供水管網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，蓮花山水廠的建設(shè)、供水局辦公大樓的搬遷，以及近年來(lái)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化及遙測(cè)技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的出現(xiàn)，原有的無(wú)線電供水調(diào)度系統(tǒng)不能適應(yīng)新的形勢(shì)發(fā)展的要求。需要對(duì)無(wú)線電調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造擴(kuò)容。為了節(jié)省資金，保留原有的普寧市供水管理局無(wú)線電供水調(diào)度系統(tǒng)端機(jī)和電臺(tái)設(shè)備，在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了4個(gè)管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)，將調(diào)度中心遷至供水局新辦公大樓。

　　3、蓮花山水廠與里湖泵站通訊
　　里湖泵站與蓮花山水廠18Km，實(shí)現(xiàn)兩地之間的通訊有無(wú)線和有線兩種方式，采用無(wú)線擴(kuò)頻通訊方式與水廠自控系統(tǒng)通訊，具體有兩種方案：第一種方案在水廠自控系統(tǒng)中配置一個(gè)Modbus到Modbus Plus網(wǎng)橋，在里湖泵站PLC接一臺(tái)無(wú)線擴(kuò)頻收發(fā)設(shè)備，在網(wǎng)橋BM85上接一臺(tái)無(wú)線擴(kuò)頻收發(fā)設(shè)備實(shí)現(xiàn)里湖泵站與水廠PLC之間的數(shù)據(jù)通訊。第二種方案是在里湖泵站計(jì)算機(jī)接一臺(tái)無(wú)線擴(kuò)頻收發(fā)設(shè)備，在水廠中控室電腦上接一臺(tái)無(wú)線擴(kuò)頻收發(fā)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)兩地計(jì)算機(jī)之間通訊。第一種方案將里湖泵站PLC通過(guò)網(wǎng)橋直接接入水廠自控網(wǎng)絡(luò)， 成為一個(gè)分控站，整個(gè)水廠自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較好、可靠性高，但需要增加網(wǎng)橋設(shè)備，成本較高。第二種方案實(shí)現(xiàn)兩地計(jì)算機(jī)之間通訊，無(wú)需增加設(shè)備，造價(jià)較低，但可靠性較差。在蓮花山水廠自控系統(tǒng)的實(shí)施過(guò)程中，兩種方案都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，由于普寧地區(qū)地處出區(qū)，兩地相距較遠(yuǎn)，中間被山相隔，接收的信號(hào)經(jīng)常出現(xiàn)中斷數(shù)據(jù)，解決這一問(wèn)題的辦法是需在兩地之間的山上建立一個(gè)信號(hào)中繼塔，工程造價(jià)太大。系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間后改為租用電信局專用電話線，很好地解決了兩地之間的通訊，但租用專用電話線存在著月租費(fèi)用較高，依賴于電信局線路可靠性有限的問(wèn)題。
　　4、水廠自控系統(tǒng)PLC選型及網(wǎng)絡(luò)
　　目前國(guó)內(nèi)外水廠自控系統(tǒng)比較常見(jiàn)的型式是工業(yè)計(jì)算機(jī)(IPC)和可編程序控制(PLC)組成的分布式控制系統(tǒng)。其性能已達(dá)到DCS的要求，價(jià)格比DCS系統(tǒng)低，且開(kāi)發(fā)方便。普寧蓮花山水廠的自控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)-PLC控制系統(tǒng)。FLC自控產(chǎn)品種類很多，水廠應(yīng)用較多的PLc產(chǎn)品有美國(guó)AB公司的PLc—5、德國(guó)SIEMENS公司的S5、S7以及法國(guó)施耐德公司的Quantun等產(chǎn)品，各家公司同檔次的PLC性能大同小異，其價(jià)格也相差無(wú)幾，考慮到在廣東粵東地區(qū)施耐德公司的產(chǎn)品應(yīng)用較廣，工程技術(shù)人員對(duì)該公司的產(chǎn)品比較熟悉，對(duì)將來(lái)的維護(hù)和使用帶來(lái)方便，我們選用了Quantun43412高性能PLC產(chǎn)品。編程軟件為ConCept2．1，上位監(jiān)控軟件為Intellution公司Fi7.O
　　水廠控制網(wǎng)絡(luò)采用Modicon公司的Modbus Plus網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)是一種對(duì)等的令牌網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為1Mbit/s，不使用中繼器傳輸距離達(dá)450米，水廠網(wǎng)絡(luò)總長(zhǎng)約1000米，網(wǎng)絡(luò)上配置兩個(gè)中繼器NWRR85。
　　蓮花山水廠按照水廠的工藝配置、測(cè)控點(diǎn)的位置、數(shù)量，兼顧使用和維護(hù)的方便，水廠共分成五個(gè)分控站。即里湖泵房分控站、投藥消毒分控站、濾池分控站、二級(jí)泵房分控及水廠中央控制室。

　　四、自動(dòng)化的幾個(gè)主要控制單元

　　1、投藥棍凝單元
　　加藥是水質(zhì)凈化最重要的環(huán)節(jié)，而準(zhǔn)確投加所需要的藥量則是取得較好混凝效果的關(guān)鍵。影響藥劑投加量的因素極為復(fù)雜，除混凝過(guò)程的水力條件外，還有原水懸浮物含量、粒徑組成、肢體顆粒性質(zhì)，因此混凝投加控制是水廠控制的重點(diǎn)。
　　加藥控制普遍應(yīng)用計(jì)量泵控制投加，國(guó)內(nèi)有些水廠利用原水流量?jī)?yōu)化控制投加泵的頻率，計(jì)量泵沖程由現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)或電腦上遙控；也有一些水廠采用流動(dòng)電流儀內(nèi)置的PID功能閉環(huán)控制投加泵的頻率，計(jì)量泵沖程由現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)或電腦上遙控。這兩種控制方法簡(jiǎn)單，投資省，在水質(zhì)和原水流量比較穩(wěn)定時(shí)控制混凝投加效果較好，但當(dāng)雨季原水濁度較大時(shí)就很難控制加藥量，特別是當(dāng)原水流量發(fā)生突變，加藥量不能迅速響應(yīng)原水流量的變化。蓮花山水廠加藥控制系統(tǒng)采用原水流量比例控制計(jì)量泵頻率，加藥混凝后的sc值反饋閉環(huán)控制投加泵的沖程。亦即：粗調(diào)頻率、微調(diào)沖程，領(lǐng)率和沖程均由加藥分控站PLC自動(dòng)控制，確保原水流量發(fā)生階躍變化或原水濁度大幅變化時(shí)，控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，最大限度地?cái)U(kuò)大控制范圍，保證投加效果，節(jié)約藥耗，其系統(tǒng)更具有靈活性。加藥控制系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。

　　加礬計(jì)量泵控制頻率和沖程的數(shù)學(xué)模型如下：
　　I_f=K_f·Qm
　　其中:　I_f—頻率控制量
　　　 　　I_s—沖程控制量
　　　 　　B—輸出補(bǔ)償或前饋
　　　　　 E—偏差(SCD的設(shè)定值SP-過(guò)程變量PV)
　　　 　　K_p—比例增益參數(shù)
　　　 　　K_i—積分增益參數(shù)
　　　 　　K_d--分調(diào)節(jié)參數(shù)
　　　 　　Q_m—原水流量瞬時(shí)值
　　加礬計(jì)量泵共三臺(tái)，根據(jù)加藥量一用二備，或二用一備，計(jì)量泵為美國(guó)Miltroy公司產(chǎn)品。計(jì)量泵頻率和沖程控制直接由PLC控制。在水廠自動(dòng)化研制過(guò)程中，用一個(gè)國(guó)產(chǎn)手操器作現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)節(jié)控制沖程，不需配置計(jì)量泵沖程控制器，每臺(tái)計(jì)量泵沖程控制器價(jià)格一般在800美元以上，可大大減少設(shè)備成本。
　　2、加灰控制單元
　　原水為河水，水質(zhì)偏酸性，增加投石灰控制單元，控制原理由原水流量作前饋和混合后的pH值作反饋，組成帶前饋和反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，由PLC控制器內(nèi)置PID功能經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制加灰泵的頻率，沖程由電腦遙控或現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制。
　　加灰計(jì)量泵共三臺(tái)，根據(jù)加灰量—用二備，或二用一備，計(jì)量泵為美國(guó)Miltroy公司產(chǎn)品。加灰控制計(jì)量泵頻率的數(shù)學(xué)模型同加礬控制計(jì)量泵沖程相同。
　　3、加氯消毒單元
　　加氯分前加氯和后加氯，前加氯作預(yù)處理，有效殺死藻類、魚(yú)類，避免其在沉淀池和濾池里大量繁殖；后加氯的作用直接關(guān)系到出廠水的水質(zhì)指標(biāo)，保證供水管網(wǎng)含有一定氯，避免細(xì)菌繁殖。
　　前加氯機(jī)兩臺(tái)，美國(guó)W＆T公司提供的V2020柜式真空加氯機(jī)，帶SCU控制器，互為備用。加氯機(jī)本身帶有比例控制單元(SCU)用于現(xiàn)場(chǎng)控制，自動(dòng)控制直接由PLC控制器完成。
　　前加氯控制原理：按原水流量比較控制前加氯，其控制的數(shù)學(xué)模型如下：
　　　　　 I_f=K_f·Q_m
　　其中: I_f—前加氯控制量(由原水流量確定)
　　　　　K_f——比例系數(shù)
　　　　　Q_m—原水瞬時(shí)流量
　　比例系數(shù)Kf的設(shè)定根據(jù)原水水質(zhì)情況一般在1．5—2．5mg/L之間，這個(gè)參數(shù)設(shè)置成可調(diào)系數(shù)，在上位機(jī)上由操作人員設(shè)定。
　　特別需要說(shuō)明的是，加氯機(jī)的真空度必須在400——-800mbar之間才能較好地控制加氯，由于水壓或水射器原因，經(jīng)常造成加氯機(jī)的真空度差，導(dǎo)致加氯量與控制器的給出量不一致，在實(shí)際運(yùn)行中，這種情況還不易發(fā)現(xiàn)，因此，僅僅用原水流量開(kāi)環(huán)控制前加氯量還不夠準(zhǔn)確，為了確保加氯機(jī)給出的加氯量與要求的一致，在工程中我們對(duì)前加氯也采用閉環(huán)控制，用原水比例值I0作設(shè)定值，加氯機(jī)的開(kāi)度即加氯量作反饋組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制加氯機(jī)的開(kāi)度。
　　后加氯機(jī)兩臺(tái)，美國(guó)W＆T公司提供的V2020柜式真空加氯機(jī)，帶PCU控制器，互為備用。
　　后加氯控制原理：以濾后水流量作前饋，濾后水在清水池入口處混合后的游離余氯作反饋，通過(guò)PID調(diào)節(jié)控制后加氯量，使游離氯控制在一定的范圍內(nèi)。要控制出廠水余氯，按嚴(yán)格的要求應(yīng)該直接控制出廠水余氯。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于濾后水在清水池滯留時(shí)間長(zhǎng)，清水池內(nèi)游離氯少，會(huì)造成清水池腐蝕，實(shí)際生產(chǎn)證明，通過(guò)控制清水池入口處的余氯，亦即控制了出廠水余氯，也就沒(méi)必要再控制出廠水余氯，節(jié)省工程造價(jià)。
　　在水廠自動(dòng)化研制過(guò)程中，加氯機(jī)本身帶有過(guò)程控制單元（PCU）用于現(xiàn)場(chǎng)控制，后加氯直接由PLC控制器自動(dòng)完成。由于工藝配置時(shí)，消毒投藥設(shè)備一般都集中加藥間，與濾后水投加點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，控制系統(tǒng)存在一個(gè)時(shí)間滯后的問(wèn)題，解決滯后的問(wèn)題方法有幾個(gè)，將濾后水余氯分析儀設(shè)置在濾后水采樣點(diǎn)附近，縮短采樣時(shí)間，配置增壓泵、還可以加大加氯管的直經(jīng)，大大減小了投加時(shí)間。在控制系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，后加氯由PLC控制器來(lái)控制投加，由濾后水流量作前饋，濾后水余氯值作反饋信號(hào)，組成一個(gè)帶前饋和反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖3所示。加氯機(jī)開(kāi)度的數(shù)學(xué)模型：
　　　　 I_f=K_f·Q_m
　　　　 I_O=K_p.E+K_i∫_o^tEDT+K_d.d(E)/dt+B
　　其中：I_f——后加氯最小值(由濾后水流量確定)
　　　　　I_O——后加氯控制量
　　　　　B——輸出補(bǔ)償或前饋

　 　　　　E—偏差
　　　　　 Kf—比例系數(shù)
　　　　　 KP—比例增益參數(shù)
　　　　　 Ki—積分增益參數(shù)
　　　　　 Kd——微分調(diào)節(jié)參數(shù)
　　　　　 Qm—濾后水瞬時(shí)流量

　　由加氯機(jī)自帶的比例控制單元(SCU）和過(guò)程控制單元(PCU)與直接由PLC控制器經(jīng)優(yōu)化PID控制兩種控制加氯方式比較，從控制效果上來(lái)講，PLC控制加氯效果更好，通過(guò)調(diào)試，找到最佳的FID參數(shù)：比例因子、積分因子、微分因子，以及前饋量，而且控制系統(tǒng)更具靈活性，隨著水質(zhì)參數(shù)的大幅變化，僅需在中控電腦上對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修正，特別是每臺(tái)加氯機(jī)節(jié)省了一個(gè)SCU或PCU控制單元，每臺(tái)SCU或PCU單元造價(jià)一般在1000美元以上，大大節(jié)省了設(shè)備成本。
　　4、濾池控制單元
　　過(guò)濾是水處理工藝的最后的把關(guān)環(huán)節(jié)，其控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制也是水處理工作者多年來(lái)一直研究的課題之一。目前濾池的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式大致有兩種，其一是整個(gè)濾池由一臺(tái)PLC集中完成濾池的過(guò)濾和反沖洗控制，其二是每格濾池由一臺(tái)小型PLC控制，公共反沖部分由一臺(tái)較大的PLC完成控制，濾池系統(tǒng)組成自成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。這兩種控制系統(tǒng)形式在水廠比較常見(jiàn)，各具特點(diǎn)。前一種方式，控制集中、簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，但整個(gè)控制系統(tǒng)的由一臺(tái)PLC完成，程序、調(diào)試工作量大，而且一旦PLC損壞，造成整個(gè)濾池不能自動(dòng)控制，可靠性差；后一種控制系統(tǒng)，每格濾池控制分散，可靠性高，而且每格濾池的程序編制一樣，僅需編制、調(diào)試好一格濾池即可，大大地減少了工作量，但系統(tǒng)配置復(fù)雜，成本高。蓮花山水廠濾池控制系統(tǒng)采用后一種控制方式，由公共PLC和每格濾池PLC組成濾池控制網(wǎng)絡(luò)，每格濾池操作臺(tái)內(nèi)置一臺(tái)小型的Momentum系列PLC，完成每格濾池的過(guò)濾控制和數(shù)據(jù)采集，并與公共PLC交換數(shù)據(jù)信息。由公共PLC負(fù)責(zé)反沖洗控制和與其它分控站及中控室通訊。從蓮花山水廠運(yùn)行一年多來(lái)看，實(shí)現(xiàn)了濾池的恒水控制，自動(dòng)反沖洗控制，實(shí)現(xiàn)三臺(tái)沖洗水泵和三臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)輪循控制。
　　5、泵站控制單元
　　里油泵站和送水泵站設(shè)備配置相同，有四臺(tái)10kV送水泵機(jī)組和高、低壓配電設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)高、低壓設(shè)備和水泵機(jī)組的遙控、保護(hù)，并對(duì)水質(zhì)及運(yùn)行參數(shù)的的在線監(jiān)測(cè)。
　　6、中控室
　　水廠中控室配置兩臺(tái)電腦，一臺(tái)用于操作，另一臺(tái)用于監(jiān)視，互為備用，提高系統(tǒng)的可靠性。
　　基于Windows NT平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的Intellution公司監(jiān)控軟件Fix7．0，具有良好的人機(jī)界面功能，功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單易開(kāi)發(fā)，非常適合水廠開(kāi)發(fā)監(jiān)控畫(huà)面。在水廠工藝總平面監(jiān)控畫(huà)面上點(diǎn)擊某一點(diǎn)，自動(dòng)顯示該單元的控制畫(huà)面；在設(shè)備畫(huà)面上點(diǎn)擊，自動(dòng)顯示設(shè)備操作畫(huà)面，對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟、停操作和優(yōu)化參數(shù)設(shè)定；在水廠工藝流程畫(huà)面上點(diǎn)擊，自動(dòng)顯示工藝參數(shù)趨勢(shì)曲線。在蓮花山水廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，我們開(kāi)發(fā)了一套適合于水廠生產(chǎn)要求全套監(jiān)控畫(huà)面，畫(huà)面立體設(shè)計(jì)，形象逼真，簡(jiǎn)便，易操作。
　　為了保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確，生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)均由PLC采集并處理，生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)均由PLC運(yùn)算處理，直接產(chǎn)生小時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、日生產(chǎn)數(shù)據(jù)、月生產(chǎn)數(shù)據(jù)、季生產(chǎn)數(shù)據(jù)、年生產(chǎn)數(shù)據(jù)，—般情況下PLC是不會(huì)中斷運(yùn)行的，F(xiàn)ix7．0監(jiān)控軟件還具有數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)功能，即使有某些數(shù)據(jù)丟失，還可以補(bǔ)調(diào)回來(lái)，避免了電腦數(shù)據(jù)因關(guān)機(jī)、停電、或電腦故障等原因，造成數(shù)據(jù)丟失，無(wú)法產(chǎn)生完整的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。蓮花山水廠開(kāi)發(fā)了適合生產(chǎn)管理的生產(chǎn)日志、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、生產(chǎn)月報(bào)表、生產(chǎn)季報(bào)表、生產(chǎn)年報(bào)表、生產(chǎn)年臺(tái)賬，水廠自動(dòng)化投入運(yùn)行一年多來(lái)，生產(chǎn)報(bào)表準(zhǔn)確，給水廠生產(chǎn)管理提供了極大的方便，大大地減少了過(guò)去繁重的數(shù)據(jù)處理工作。
　　7、供水局調(diào)度室
　　供水局調(diào)度室與水廠中控室構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的以太局域網(wǎng)通信，調(diào)度室配置一個(gè)2．5米高、10米寬大型模擬屏，一邊顯示蓮花山水廠的工藝流程和平頭嶺水廠、湯坑水廠的主要工藝水質(zhì)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，另—邊顯示供水調(diào)度系統(tǒng)管網(wǎng)圖，顯示各測(cè)壓點(diǎn)的壓力。將水廠工藝流程和供水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在同一個(gè)模擬屏顯示，使整個(gè)供水局生產(chǎn)情況，一目了然，管理非常方便。調(diào)度室作為供水管理部門，只對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度，但不能對(duì)蓮花山水廠設(shè)備進(jìn)行操作。
　　8、系統(tǒng)的安全性
　　供電電源的可靠性：雙電源市電保證供電可靠，另外公司調(diào)度室和水廠中控室及各分控站配置有在線式UPS電源，能確保PLC、儀表等自控設(shè)備不會(huì)因市電短時(shí)停電中斷工作。系統(tǒng)后備；水廠控制室內(nèi)兩臺(tái)電腦和調(diào)度室內(nèi)兩臺(tái)電腦可互相備用。
　　防雷擊措施：普寧城區(qū)屬多雷發(fā)區(qū)，經(jīng)調(diào)查水廠附近的電信、電視廣播中心等幾家單位經(jīng)常遭遇雷擊，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在蓮花山水廠自動(dòng)化實(shí)施過(guò)程中，系統(tǒng)的防雷措施顯得格外重要。自控公司和佛山富蘭防雷研究所反復(fù)討論防雷方案，首先做好防直接雷的措施，對(duì)各建建筑物裝設(shè)避雷帶和接地系統(tǒng)，保證接地電阻小于1歐姆；同時(shí)對(duì)自控系統(tǒng)供電電源采用雷電波波前零秒響應(yīng)裝置防雷，克服國(guó)內(nèi)外避雷器在對(duì)特別尖銳雷電脈沖因沖動(dòng)延時(shí)的瞬時(shí)(ns級(jí))設(shè)備被毀的弊病，滯后雷電波到達(dá)的時(shí)間；儀表信號(hào)傳輸線、PLC及計(jì)算機(jī)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)線是傳輸、擴(kuò)展雷電波雷害的主要途徑之一，為了杜絕由信號(hào)線引入的感應(yīng)雷和雷電“二次反擊”造成的損毀，在信號(hào)線的進(jìn)出端串接安裝防感應(yīng)雷的信號(hào)避雷器。經(jīng)過(guò)兩個(gè)雷雨季節(jié)的考險(xiǎn)，自控制系統(tǒng)未到雷擊破壞，保證了自控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　普寧蓮花山水廠自動(dòng)化系統(tǒng)自2000年3月投入運(yùn)行，一年多來(lái)出廠水濁度控制在1．0NTU以內(nèi)，達(dá)到一級(jí)水司的標(biāo)準(zhǔn)，其它水質(zhì)參數(shù)如余氯、PH均控制良好。通過(guò)不斷摸索和提高，逐步掌握了其運(yùn)行規(guī)律，生產(chǎn)管理日趨成熟，下面就蓮花山水廠自動(dòng)化作一個(gè)簡(jiǎn)單總結(jié)。
　　1．實(shí)現(xiàn)供水局對(duì)下屬幾家水廠全盤調(diào)度，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、可靠。
　　2.實(shí)現(xiàn)加礬、加氯自動(dòng)控制，濾池恒水位過(guò)濾、反沖洗控制，泵站設(shè)備的遙控，大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作條件，提高工作效率。
　　3．實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的優(yōu)化控制，強(qiáng)化工藝處理效果，確保出廠水水質(zhì)。出廠水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均符合或優(yōu)于國(guó)標(biāo)。
　　4．先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)提高了凈水生產(chǎn)的穩(wěn)定性、連續(xù)性與供水的安全性、符合供水行業(yè)現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的要求。
　　5．系統(tǒng)采取的防雷擊措施，通過(guò)幾個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)，證明是有效的。
　　6.通過(guò)國(guó)內(nèi)自控公司自行開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)，在工藝關(guān)鍵部位采用進(jìn)口的在線智能儀表和設(shè)備與國(guó)產(chǎn)設(shè)備相結(jié)合，大大節(jié)省了工程造價(jià)。
　　我國(guó)水廠遍布全國(guó)各地，普遍需要建立自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，但長(zhǎng)期受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素困擾而難以實(shí)現(xiàn)，蓮花山水廠通過(guò)國(guó)內(nèi)自控公司自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)取得成功，大大地減少了系統(tǒng)的造價(jià)，對(duì)全國(guó)各地水廠尤其是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)水廠建設(shè)提供了成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。