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自动化控制系统在自来水厂中的实践
作者：高嘉顺 周曦英
来源：《科技风》2017年第06期
摘 要：现如今，人类社会的发展与人们日常的生活已经离不开自来水的支持，然而随着社会的快速发展，人们生活水平与质量的不断提高，对自来水供给质量的要求也越来越高，传统的自来水厂控制方式已经无法满足需求，实现自动化自来水厂势在必行，而这就需要水厂应用到自动化控制系统。基于此，本文就自动化控制系统在自来水厂中的实践进行分析与探讨。 关键词：自动化控制系统；自来水厂；制水工艺；系统组成；控水方案
自动化控制系统、自动化技术、系统控制设备、机电仪表是实现自来水厂自动化的主要因素。其中自动化控制系统是最为关键的核心所在，以下本文就从自来水厂制水工艺、自动化控制系统的组成以及控制方案三个方面进行了简要介绍。 1 自来水厂制水工艺介绍
我国地大物博，人口众多，根据不同地区实际情况的需求，所建设的自来水厂也有所不同，这些自来水厂之间存在着一定的差别，主要体现在工艺流程、设备等方面，但是也存在共通点，就是基础的制水流程是相同的。自来水厂的制水工艺流程分为以下几个步骤：取水→制备→投入药剂→混凝→平流沉淀→过滤沉淀→入管道送水。
自来水厂制水中所采用的深度处理工艺会随着国家制定的新标准而不断升级革新，以便充分符合要求。自动化控制设备与仪表的系统为分布式集散控制系统，同时结合网络信息技术和计算机技术，以此实现自来水厂制水工艺的自动化管控，进一步提升自来水厂的生产效率及供水质量。
2 自来水厂自动化控制系统组成介绍
自来水厂中的自动化控制系统是一个复杂的整体，具有多个控制站，且还存在级别之分。以任意一个一级控制站为例，对控制站中PLC在软、硬件中的设置情况进行重点分析。PLC硬件配置由多个配置共同组成，包括：基架、CPU模块、数字量输入输出模块、通讯模块、模拟量模块、电源模块等配置。其中基架采用拓展型基架，在基架上CPU模块和电源模块的位置是固定的，两者通常插在基架最左端的插槽中，其他模块能够随意进行安装，但是应注意一点，就是这些模块一旦安装好后就不能再次进行改动。硬件中的基架拨号需要根据实际情况进行设置。基架中有四个拨码，通常采用16进制，但是应注意0号主基架拨码不是采用16进制，并将其余拨码设置为“off”状态。 3 自来水厂自动化控制方案
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3.1 加药系统控制方案
在自来水厂加药系统中采用单闭环自动控制方案，自来水加药过程是一个反馈控制的过程。自来水加药系统控制方案具体体现为：首先，参考原水特性参数，在中央控制系统中设定一个SCD值；其次，进行自动加药，将加药后混合的水进行搅拌；然后，由SCD对水质进行检测；最后，将检测结果转化为信号形式4-20MA向PLC进行反馈，将反馈结果与预设值相对比，利用PID进行计算并控制变频器频率，以便合理的调整计量泵，从而形成一个整体的循环控制体系，最终实现对自动加药量的合理控制。 3.2 加氯系统控制方案与漏氯控制方案 3.2.1加氯系统控制方案
一是前加氯控制方案；以PLC3处理后得到的4-20MA信号为依据对原水进行加氯操作，该信号主要由中央控制器设定的一个前加氯值和原水的瞬时流量共同决定。
二是后加氯控制方案；相较于前加氯控制方案，后加氯控制方案与前者不同的是其获取的信号是通过PLC4处理获得，而不是PLC3，PLC4处理获得的信号由实际测量得到余氯值和中央控制器对余氯的设定值所决定。 3.2.2漏氯控制方案
对于漏氯情况的控制，首先是由PCL3对漏氯进行检测，若是经过PCL3检测后所得出的氯气量值超过预先设定值，就会自动做出警示，与此同时还会自动启动漏氯吸收中和设备。 3.3 滤池过滤与反冲洗控制方案
首先在滤池中设定一个液位，利用PCL控制滤池液位，为了使恒液位得到保障，利用现场液位变送器对滤池液位进行检测，并将检测结果与预设值相对比，若是现场液位值超出预设液位值，则PCL会自动开大出水阀门，若预设值高于现场液位值，则PCL会自动关小出水阀，以此形成一个持续循环反馈系统，对滤池恒液位起到保障。 3.4 恒压供水控制方案
当前，大多数自来水厂主要采用恒压供水控制方案进行供水，利用闭环反馈控制系统来稳定水压，最终使得恒压供水得以实现。恒压供水控制方案与加药控制方案较为相似，先利用PCL预设一个水压值，然后将现场测定水压值与预设的水压值相对比，进而合理调整变频器频率，改变水泵转变，实现调节水压的目的，以此形成一个持续循环调节系统，最终实现恒压供水。
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自动化运行的水泵在运行过程中往往会遇到各种不同情况，从闭合变频器开关开始，利用PCL对水池水位进行检测，若水池水位与预先设定水位相符，则变频器输出频率会从0Hz向上提升，而后水压能够反馈出变频器输出频率，若是水压不足，则变频器输出频率会持续上升至49Hz，这时就需要使用工频泵。若是用水量变小，水压高于预设值，则输出频率也会降低，出水量会变小，使得出水压保持恒定。但若是出现水压高而输出频率却降低的情况，PCL就会进行计时，当计时到一定时间之后，若水压降低至预设值，则停止计时，继续变频器的正常调速运行；若计时到一定时间之后，水压没有降低至预设值，则PCL会独自运行一台变频泵以此降低出水量，这时应停运工频泵。利用中央控制系中的PC机能够对现场进行实时监控，为了达到这一目的就需要对现场进行相关检测并将检测所得数据输入PC机中。 4 结语
总而言之，通过在自来水厂中长期实践自动化控制系统，实践结果表明自动化控制系统非常适用水自来水厂的生产运营，商业潜力非常大，将自动化控制系统应用于自来水厂中，有效提高了自来水厂的生产效率，出水质量，更加稳定，耗能也更低，值得大力推广。 参考文献：
[1] 丁宝忠.自动化控制系统在自来水厂中的应用浅析[J].科技资讯，2014，29：48. [2] 徐冰.现代自来水厂自动化控制系统的应用[J].科技展望，2014，11：26.
[3] 沈辉峰.自动化控制系统在自来水厂中的应用浅析[J].数字技术与应用，2014，05：34+36.