丁华 杨超
广东科创工程技术有限公司 广东省东莞市 523808
摘要：随着我国经济的飞速发展和国民生活水平的提高，人类日常的生产生活已经不能离开自来水的支持。而在人们对生活质量的高要求和对健康更加重视的今天，对与自来水质量的要求也变得越来越高。在这种形势下，自来水厂的自动化控制系统也随之发展起来。本文就自来水厂的发展、结构、组成、制水工艺以及自来水厂的自动化控制系统应用进行分析。
关键词：自动化控制系统；自来水厂；制水工艺；系统组成；
水资源，是人类赖以生存的基本元素。当今社会发展速度快，人口数量逐步增长，无论是生产和生活，传统的制水工艺和自来水控制系统已经无法满足需求。如何提高用水质量，提高供水能力和高效节能的制水供水。这就要求自来水厂的水处理系统要不断更新和升级，以满足人们不断提高的用水需求。
1 .现代自来水厂自动化控制系统发展
1.1自来水自动化控制的发展
我国自来水自动化控制的发展可以大致分为三个阶段
1.1.1分散控制阶段
在使用分散控制自动化控制系统时，水厂的各个运转系统都能够进行机械化处理。每个运转系统又是独立而互不干扰的。
1.1.2综合性自动化阶段
在实行综合性自动化控制系统时，水厂的各个运转控制系统既可以独立运行，也可以同时执行生产和运转。在这个时期，水厂运转已经具有相对的安全性、稳定性以及可靠性。
1.1.3自动化控制阶段
在实行自动化控制阶段时，使用该控制系统在一定区域内，对所有水厂都能够实现资源的共享。通过自动化控制系统的运行，可以对一定区域内所有的自来水厂进行统一自动化的管理和控制。而我国目前的现状是，一些大型自来水厂已进入自动化控制的阶段，而一些中小型自来水厂还在使用分散控制系统或综合控制系统。
1.2 水厂采用自动控制系统的结构形式
现代自来水控制系统，是指由计算机和逻辑控制器构成的运转系统。具备了数据采集和自动监控以及自动集散控制的功能。经过使用和研究，发现如果使用ＳＣＡＤＡ 系统，尽管可以在相对大的区域内实现网络共享，通信互动也比较快捷。但是却出现了实效性差的弊病。这就使得大规模控制和相对复杂的控制难以实现。经实践，DCS系统却有着良好的表现，DCS采用分级分布式的控制系统，这样就实现了分散控制的目的，DCS系统也在实际操作中呈现出很好的实时性。但是在应用中需要对其进行大量的编辑工作，这使得DCS系统暴露出开发周期长和维护难度大的缺陷。而通过使用和分析IPC+PLC 系统，我们发现，该系统不但能够实现分级分布控制，还能够集中管理分散控制。在IPC+PLC 系统中，PLC技术本身就具有非常高的可靠性以及稳定性，在组网、编程和维护方面都很方便。也不需要很长的开发周期。IPC+PLC 系统的应用可以实现将自来水厂工业现场信号直连，使得机电一体化得以实现。所以经比对，IPC+PLC 系统在目前优于其他控制系统，已逐渐成为自来水厂主要的结构形式。
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2自来水厂制水工艺介绍
我国幅员广阔，人口众多。不同地区有具有取水源不同和生产生活用水需求不同的特点，于是各地所建的自来水厂也不尽相同。这主要体现在设备和制水工艺方面的差异，但基本相同的是制水流程和步骤，即：取水、制备、药剂投放、混凝、平流沉淀、过滤沉淀和管道送水等步骤。未来，水厂制水的处理工艺和技术会随着国家制定新标准的出台而不断革新和提高。所以，自动化控制技术和互联网技术的发展也将为自来水厂制水工艺提供越来越高级的技术保障，是自来水的制水供水效率和供水质量进一步得到提高。
3 自来水厂自动化控制
3.1自动加药控制方案
在自来水生产的过程中通常会在原水中加入药物，以此实现沉淀杂质和稳定水质的目的。自来水加药过程是一个很重要的环节。要先对原水的参数进行分析，然后在设备中央系统中预设一个所需的SCD值，接下来进行药物投放，对已经投放药物后的水充分搅拌混合。这时由SCD对其进行检测，检测后的结果被转换为4-20MA信号，信号被发送到PLC进行反馈。反馈后的数据被自动与中央系统预设的SCD值进行比对。使用PID系统自动计算所需药量，并改变变频器的频率，计量泵被相应合理调整。从而实现了自动加药，达到节省药物、稳定水质和减轻劳动强度的效果。
3.2加氯系统控制方案与漏氯控制方案
近年来，由于环境的污染，导致水源中的细菌和有害物质大量滋生，对人民的健康构成了威胁。为了抑制和杀灭水中的细菌以及有害物质，所以在处理水过程中要加入氯进行消毒处理。自来水加氯消毒也是水处理过程中很重要的环节。要使自来水在出厂后的余氯保持在一个合理的范围之内。余氯太少就无法达到自来水在管网中持续消毒的目的。余氯过多则自来水中的杂质可能会与过高的氯气生成致癌物质，危害人类的健康。这就要求必须有一个稳定的氯气投放系统，用以保证投放的氯气在自来水中处于一个稳定安全的含量。通常自来水厂的加氯工艺分为两部分，即“前加氯方案”和“后加氯方案”。（1）前加氯方案：以使用PLC3得到的4-20MA信号作为依据，对原水进行加氯，这个信号是由中央控制器预设的前加氯值并结合原水在瞬间的流量而决定的。（2）后加氯方案：后加氯控制方案与前加氯控制方案相比，其不同之处在于，后加氯控制方案所获取的信号并不是来自于PLC3，而是通过PLC4处理而获得的，PLC4得到的信号是来自于前加氯之后，实际测量水中所含的余氯值和中央控制器对余氯设定值而决定的。（3）漏氯的控制方案：经由PLC3检测是否漏氯，如果PLC3检测后的氯气含量值大于预设值，PLC3会自动发出警示信号，氯气吸收中和设备将被启动，并进行氯气吸收和中和氯气的工作。
3.3滤池过滤与反冲洗控制方案
要先在过滤池中预设所需要的液位，使用PLC控制过滤池的液位，为了保证过滤池处于一个恒液位，就要使用液位变送器检测过滤池的液位。将检测到的结果同预设值做对比，如果液位超过了之前的预设值，PLC会发出指令自动工作，开大阀门以增加出水量。反之，如果过滤池中液位低于液位预设值，PLC就会自动关小阀门，以减少排水量。通过此系统的工作，过滤池中的液位可以保持在恒定位置。
3.4 恒压供水控制方案
恒压供水，目的是控制用户管网水压，达到供水与用水平衡的目的，出水压力低就无法满足用户正常用水，出水压力过高，则供大于求，就会造成水资源和电力的浪费。所以恒压供水也是自来水厂控制系统中非常重要的部分。通常自来水厂使用闭环反馈控制系统稳定水压，以此控制系统来实现恒压供水。同样，需要在PLC电脑中预设一个所需的压力值，实际水压力值与PLC中的预设值会被自动对比，由对比值决定调节变频器的频率。改变水泵转速，进而实现自动调节水压，起到恒压供水的效果。
结束语：
水是万物生命之源，人类在实际生产生活中都离不开水资源的支持。提高用水质量，节水节能是一项需要长期推广宣传和深入研究的工作。而水资源的供应离不开自来水厂运营。随着世界水资源的减少和人民生活用水量的增加，提高供水质量、加强自来水厂自动化控制的水平和研究，积极学习、引进和开发先进的自来水自动化控制技术，是一项长远的工作。与此同时，通过近年来自来水厂自动化控制的实践结果，证明自来水自动化控制系统不仅可以提高水厂的出水质量、出水流量、同时也降低了能耗，减少资金投入，从而提高自来水厂的经济效益，具有很大的商业潜力。
参考文献：
[1]高嘉顺,周曦英.自动化控制系统在自来水厂中的实践[J].科技风,2017,(6):125.
[2]黄波.浅谈现代自来水厂自动化控制系统的应用[J].低碳世界,2016,(28):265-266.
[3]肖尧.浅谈现代自来水厂自动化控制系统的应用[J].技术与市场,2017,(5):141-142.
论文作者:丁华,杨超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/20
标签：自来水厂论文; 自来水论文; 系统论文; 控制系统论文; 氯气论文; 方案论文; 水厂论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;