周文軍
(浙江省溫嶺市長潭引水工程指揮部，溫嶺 317500)

　　摘要　 介紹了溫嶺水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件組成和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，及各個(gè)子系統(tǒng)的控制原理和主要功能。并進(jìn)一步闡述了該自控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況及應(yīng)用體會。
　　關(guān)鍵詞 　水廠　 自動(dòng)控制　 應(yīng)用

　　溫嶺水廠二期續(xù)建工程設(shè)計(jì)日處理能力4.5萬立方米，工程總投資1200多萬元。工程于1998年7月10日動(dòng)工興建，1999年7月15日建成投產(chǎn)。其處理工藝流程為：

　　為保證供水系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，達(dá)到優(yōu)質(zhì)供水節(jié)能降耗的目的，推進(jìn)城鎮(zhèn)供水事業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。溫嶺水廠二期續(xù)建工程引進(jìn)了先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使該廠自動(dòng)化程度達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，該系統(tǒng)被評為優(yōu)良工程。

1、系統(tǒng)概況

　　溫嶺水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和可編程邏輯控制器組成的集散型控制系統(tǒng)組成。其原理框圖如下：

　　分別在加藥間設(shè)加藥加氯子站（1#PLC），在濾池設(shè)V型濾池子站（2#PLC）。1#PLC、2#PLC與中控室2臺計(jì)算機(jī)構(gòu)成MB+工業(yè)控制網(wǎng)。每個(gè)濾格設(shè)一個(gè)PLC，2#PLC與濾格PLC間實(shí)現(xiàn)Unitelway工業(yè)總線通訊。
　　該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可完全實(shí)現(xiàn)過程控制自動(dòng)化與信息管理自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)中控室、現(xiàn)場子站和現(xiàn)場手動(dòng)操作的三級控制模式。
1.1 中控室
　　在廠部中心控制室配置兩臺運(yùn)算速度高、儲存量大的多媒體電腦。通過網(wǎng)絡(luò)適配器與PLC的工業(yè)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，把PLC采集到的實(shí)時(shí)工況、過程變量、水質(zhì)指標(biāo)、工藝參數(shù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)彩色畫面顯示，故障聲光報(bào)警和數(shù)據(jù)處理。打印管理生產(chǎn)報(bào)表、故障實(shí)時(shí)報(bào)表。制作濁度、余氯、PH、壓力、水位、流量等等的歷史變化趨勢曲線。提供充分方便的人機(jī)界面，起到集中管理的功能。并通過鼠標(biāo)或鍵盤下達(dá)各種調(diào)度指令，進(jìn)行工藝參數(shù)的設(shè)定。
1.2 加藥加氯子站
　　加藥加氯子站設(shè)PLC站1個(gè)，采用TSX-P5720型CPU，配一個(gè)12槽機(jī)架，完成加藥、加氯設(shè)備的自動(dòng)控制和故障保護(hù)，源水水質(zhì)檢測，氯氣源自動(dòng)切換，礬液池自動(dòng)切換，漏氯報(bào)警等功能。
1.2.1加藥自控系統(tǒng)
　　全廠加藥系統(tǒng)采用德國sera全套加藥設(shè)備，選用多參數(shù)復(fù)合環(huán)控制方式。即根據(jù)源水流量、濁度、溫度和PH進(jìn)行前饋控制，同時(shí)又根據(jù)濾后水濁度（因我廠采用微絮凝直接過濾工藝）復(fù)合環(huán)控制。這樣既能迅速響應(yīng)源水的變化，快速調(diào)整投藥量，又能自動(dòng)跟蹤濾后水濁度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。從而保證濾后水濁度指標(biāo)達(dá)標(biāo)，并節(jié)約藥耗。
　　自動(dòng)加藥復(fù)合環(huán)控制的原理框圖：

1.2.2 加氯自控系統(tǒng)
　　全廠加氯系統(tǒng)采用美國F&P公司全套加氯設(shè)備，分為前加氯、后加氯。
1.2.2.1 前加氯
　　PLC根據(jù)采集到的源水流量和設(shè)定的投加率成比例去控制加氯機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控制回路如下：

　　考慮到溫嶺水廠源水采用水庫水，并含有較多藻類物質(zhì)。因此，我們將投加率設(shè)置成可調(diào)型，可以根據(jù)由季節(jié)變化而引起的藻類數(shù)量變化情況相應(yīng)修改投加率的設(shè)定值，以取得最佳效果。
1.2.2.2 后加氯
　　后加氯采用復(fù)合環(huán)加氯控制，其原理為：將后加氯設(shè)在濾池的出水管通過一段管道混合后，在充分混合處用取樣泵取樣至余氯分析儀，測量余氯值并將余氯值信號反饋給PLC，PLC計(jì)算出這個(gè)余氯值與設(shè)定余氯值的差值，對這個(gè)差值PID運(yùn)算后，得出相對應(yīng)的控制增量，去控制加氯機(jī)的投加裝置，使得余氯值始終向設(shè)定值逼近。

1.3　 V型濾池子站
　　V型濾池子站包括濾池2#PLC及6個(gè)濾格PLC。濾池2#PLC由MODICON TSX-P5720型PLC組成，主要是完成沖洗泵、鼓風(fēng)機(jī)及其閥門的聯(lián)動(dòng)控制及故障保護(hù)，它還擔(dān)負(fù)著與濾格PLC交換數(shù)據(jù)，管理濾格自動(dòng)沖洗的任務(wù)。濾格PLC由6個(gè)MODICON　 TSX-3721型PLC組成，主要完成濾格的自動(dòng)沖洗及恒水位控制以及故障保護(hù)。
　　濾池的控制運(yùn)行方式分為自動(dòng)、中控、手動(dòng)三種。在自動(dòng)狀態(tài)下，PLC根據(jù)濾層阻塞程度和沖洗周期判斷濾池是否滿足沖洗條件。如沖洗條件滿足，PLC就自動(dòng)完成濾池的氣水反沖洗全過程，并對鼓風(fēng)機(jī)、沖洗泵、閥門等被控設(shè)備進(jìn)行故障保護(hù)控制；在中控狀態(tài)下，PLC接受中控室計(jì)算機(jī)下達(dá)的控制命令，完成濾格的順序控制（啟用、停用、沖洗控制），并對設(shè)備進(jìn)行故障保護(hù)控制；在手動(dòng)狀態(tài)下，PLC處于“監(jiān)測”運(yùn)行，設(shè)備保留原有現(xiàn)場手動(dòng)開關(guān)操作。

2、運(yùn)行狀況

　　溫嶺水廠自控制系統(tǒng)自1999年投產(chǎn)以來，至今已運(yùn)行四年多，表現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性、可靠性和先進(jìn)性，系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，具體表現(xiàn)在：
2.1 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠
　　該系統(tǒng)主要設(shè)備均從國外進(jìn)口，質(zhì)量可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡便、手動(dòng)、遙控切換方便。四年以來從未因控制系統(tǒng)故障而影響生產(chǎn)運(yùn)行。
2.2 自動(dòng)化程度高
　　溫嶺水廠采用先進(jìn)的集散型控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了制水工藝的全自動(dòng)生產(chǎn)。整個(gè)自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)。通過計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，并能自動(dòng)打印出全中文化的生產(chǎn)報(bào)表，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度?，F(xiàn)在除濾池、泵房各一個(gè)值班外，各車間已實(shí)現(xiàn)無人操作。
2.3 出廠水水質(zhì)大大提高
　　自控系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，對穩(wěn)定水質(zhì)起了關(guān)鍵作用。出廠水濁度均低于0.5NTU，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于3NTU的國家標(biāo)準(zhǔn)。出廠水余氯合格率為100%，可比指標(biāo)達(dá)到了歐共體標(biāo)準(zhǔn)。在歷次臺州市衛(wèi)生局組織的水質(zhì)檢查中，出廠水合格率均為100%。
2.4 節(jié)能效果顯著
　　由于實(shí)現(xiàn)了加藥加氯的自動(dòng)控制，從根本上改變了以往工作人員僅憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)投加藥劑的落后狀況，將投加量控制在最佳水平，降低了藥耗氯耗。藥耗由原來的平均1.5kg每千噸水降為0.8kg每千噸水，氯耗由平均2.82kg每千噸水降為1.2kg每千噸水，制水成本大大降低。

3、應(yīng)用體會

　　我們從溫嶺水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐中深深體會到，要使一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在水廠成功地運(yùn)行，并充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，必須注意以下幾個(gè)方面。
3.1 選擇合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　合理的結(jié)構(gòu)是自控系統(tǒng)能夠成功運(yùn)行的基礎(chǔ)，就目前生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，主要有集中型、分散型、集散型和分布式。從我們應(yīng)用的實(shí)踐中體會到，集散型控制系統(tǒng)比較適合于水廠自動(dòng)控制。
　　所謂集散型控制就是集中管理、分散控制，注重于功能分散以求危險(xiǎn)分散，但又能夠集中監(jiān)控和管理，便于實(shí)現(xiàn)中央控制室、車間、就地現(xiàn)場三級控制。對于水廠生產(chǎn)來說，三級控制能最大限度地保證控制系統(tǒng)的可靠性，也便于維護(hù)和管理。
3.2 選擇可靠的設(shè)備
　　我們在二期續(xù)建工程中立足于設(shè)備的“先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)”，優(yōu)中選優(yōu)。對于涉及到檢測、控制系統(tǒng)的主要設(shè)備，如PLC、閥門均采用國外進(jìn)口。過于國內(nèi)質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品盡可能國產(chǎn)化，避免了設(shè)備的盲目引進(jìn)。
3.3 做好控制系統(tǒng)的維護(hù)工作
　　因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所設(shè)想的工況與實(shí)際運(yùn)行的工況不一定完全一致，即使投運(yùn)時(shí)一致，過一段時(shí)間后也會有所變化；另外經(jīng)過一段時(shí)間實(shí)際運(yùn)行后，系統(tǒng)所存在的某些缺陷會逐漸暴露出來，這就要求我們對系統(tǒng)進(jìn)行修改，以使系統(tǒng)更加優(yōu)化。因此，水廠必須配備精干、穩(wěn)定的維護(hù)人員，做好控制系統(tǒng)的消化吸收和維護(hù)工作，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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