水廠自動控制系統(tǒng)的改造設計方案

1、水廠自動控制系統(tǒng)的改造設計- 機械制造論文水廠自動控制系統(tǒng)的改造設計張婉青（南京工業(yè)職業(yè)技術學院機械工程學院，江蘇南京 210046 ）【摘要】水廠自動化迅速發(fā)展和問題不斷出現(xiàn)是近年來水廠自動化最顯著的特點。本文在對江蘇某水廠原有自控系統(tǒng)和中控室主要功能分析的基礎上，詳細闡述了新增PLC 站的主要功能，提出了自動控制系統(tǒng)的升級改造方案。改造后的系統(tǒng)具有較好的實際應用價值。關鍵詞 水廠；自動控制；改造設計0 引言水廠實現(xiàn)自動化的根本目的是提高生產(chǎn)的可靠性和安全性，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗和高效供水 ,獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。而在20 世紀 90 年代初，在水廠自動化設計中，過分依賴進口設備，導致系統(tǒng)

2、投資居高不下，性價比不高，在生產(chǎn)運行中也沒有得到很好的實施。同時在自動化運行過程中， 常常出現(xiàn)設備誤動作或故障的現(xiàn)象， 需要自動化設計工作中加強控制系統(tǒng)可靠性，提高控制程序智能化程度。因此，目前國內(nèi)的許多水廠都面臨著升級改造的建設任務。本文針對以上問題，對江蘇某水廠的自動化控制系統(tǒng)提出了改造方案，并付諸實施。1 自控系統(tǒng)主要功能描述水廠自控系統(tǒng)采用分布式集散控制系統(tǒng)，即由中控室操作站組成的上位管理級，和由現(xiàn)場各PLC 站分控站及現(xiàn)場在線測量儀表組成的現(xiàn)場管理級?，F(xiàn)場各種數(shù)據(jù)通過分控室分布式集散控制系統(tǒng)采集，并通過高速工業(yè)以太網(wǎng)傳送到中控室操作站集中監(jiān)視和管理。 同樣，中控室監(jiān)控主機可通過高速工

3、業(yè)以太網(wǎng)傳送控制命令到分控室現(xiàn)場分布式集散控制系統(tǒng)的測控終端，實施各單元的分散控制。現(xiàn)場設備設三級控制：就地、現(xiàn)場PLC 站（包括工藝設備配套控制設備） 、水廠中控室?，F(xiàn)場PLC 站、水廠中控室級均設有“手動/ 自動”兩種控制方式，就地控制級設有“就地 / 遙控”兩種方式?，F(xiàn)場PLC 站與中控室控制優(yōu)先權，以“申請優(yōu)先”的方式，通過程序確定，為無擾動切換。當中控室監(jiān)控設備發(fā)生故障， 不影響水廠的運行，操作人員可通過各現(xiàn)場PLC站按預先設置的運行模式來監(jiān)控水廠的運行；當現(xiàn)場PLC 站發(fā)生故障時，可通過就地控制級上的“就地/ 遙控”選擇開關切換實現(xiàn)就地手動操作。當廠級數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，各現(xiàn)場

4、PLC 站可獨立完成本站的監(jiān)控任務，使水廠的凈水生產(chǎn)流程仍能正常運行。2 中控室主要功能（1 ）信息處理功能：即生成全廠工藝流程、變配電系統(tǒng)實時動態(tài)圖，提供實用、清晰、友善、中文化的人機界面，生動形象地反映工藝流程、變配電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，完成報警、歷史數(shù)據(jù)、歷史趨勢曲線的儲存、顯示和查詢。生成、打印各類生產(chǎn)運行管理報表。（2 ）設備的控制功能：即在基于圖形和中文菜單的方式上，操作人員在中控室操作員站通過鍵盤或鼠標對現(xiàn)場PLC 站的控制參數(shù)進行在線修改。在下級釋放控制優(yōu)先權的情況下， 對生產(chǎn)過程進行廠一級的控制。具有計算機輔助調(diào)度功能，可根據(jù)出廠壓力自動提出配泵方案。（3 ）通訊功能：中控室監(jiān)控

5、系統(tǒng)與其它系統(tǒng)進行通訊，如與各現(xiàn)場控制單元、與自來水公司調(diào)度中心、與水廠MIS 系統(tǒng)（預留）之間的通訊。（4 ）故障處理和報警功能：本系統(tǒng)具有監(jiān)視生產(chǎn)過程、設備狀態(tài)及運行參數(shù)變化的能力，并對越限超時等報警進行相應的安全處理。3 新增 PLC 站主要功能3.1PLC 站功能概述現(xiàn)場各 PLC 站自動連續(xù)監(jiān)測所轄區(qū)域各儀表檢測參數(shù)和設備運行狀況，并通過中間繼電器或現(xiàn)場工業(yè)總線，對系統(tǒng)的工藝設備進行開停、流量變化等控制。通過現(xiàn)場工業(yè)總線與主要工藝設備配電回路電力智能儀表通訊，接收主要設備運行時的電流、有功功率、有功電度等電氣參數(shù)信號。在現(xiàn)場 PLC 站所配彩色觸摸屏上動態(tài)實時顯示相關工藝流程、各主要

6、工藝設備運行狀態(tài)、工藝參數(shù)，使生產(chǎn)管理人員掌握當前生產(chǎn)運行情況。現(xiàn)場 PLC 柜負責向所轄區(qū)域內(nèi)的儀表供電。PLC 站主要包括提升泵房PLC 站、活性炭濾池 PLC 主站及各濾格 PLC 子站、臭氧車間 PLC 主站及預臭氧池遠程站等。由于篇幅關系，重點介紹活性炭濾池PLC 主站及各濾格 PLC 子站的設計。3.2活性炭濾池 PLC 主站及各濾格 PLC 子站主要功能活性炭濾池 PLC 主站主要包括對氣沖鼓風機、出口閥門、沖洗泵、沖洗泵出口閥門等監(jiān)控。 對鼓風機出口壓力、 總管壓力、沖洗水泵出口壓力、 吸水池水位、出水總管流量的實時檢測。上述I/O 信號通過活性炭濾池PLC 主站的輸入 / 輸

7、出模塊接入，智能電量表可接入該站的MODBUS 通訊模塊。濾格 PLC 子站主要包括對各濾格進水閥、出水閥、水沖閥、氣沖閥、排水閥、排氣閥等監(jiān)控。 對液位計、 出口壓力表及整個濾池出水水質(zhì)儀表的實時檢測。上述 I/O 信號通過活性炭濾池各濾格 PLC 子站的輸入 / 輸出模塊接入。3.3 鼓風機系統(tǒng)及沖洗泵系統(tǒng)切換調(diào)度控制程序鼓風機及其閥門協(xié)調(diào)連動運行： 啟動開放空閥至全開啟動鼓風機至正常運行打開出口閥門至全開關閉放空閥至全關連動啟動完成；停止停鼓風機關閉出口閥全關開放空閥至全開連動停泵完成。水泵及其出口閥門協(xié)調(diào)連動運行：啟動關閉閥門至閥門全關啟動水泵至水泵正常運行打開閥門至全開連動啟動完成；

8、停止關閉閥門至閥門全關停水泵連動停泵完成。鼓風機及其閥門的連動控制一步化開啟流程如圖1 所示。4結束語本項目是在江蘇某水廠自控系統(tǒng)的基礎上，增加深度處理的控制系統(tǒng)，并且融入原有的控制系統(tǒng)， 使之成為一個有機的整體。 整個改造設計包括在水廠原有中控室增加一臺工程師 / 操作員站，負責擴建系統(tǒng)的后臺管理,并對中控室原有后臺系統(tǒng)進行完善，滿足擴建后全廠的運行需求。在生產(chǎn)現(xiàn)場新增提升泵房PLC1，炭濾池 PLC2，臭氧車間PLC3；在炭濾池PLC2 下掛濾格子站 PLC10 個，在臭氧車間 PLC3 下掛預臭氧遠程 I/O 站。經(jīng)過改造后的自動控制系統(tǒng)， 遵循了安全可靠及經(jīng)濟的原則，將自動化技術和制水工藝有機地結合，較大地提高了該水廠的自動化水平。參考文獻黃永松.