摘要：近年来，我国经济快速发展，各个领域的用水需求大幅上涨，而大范围的水质污染，也使得自来水厂生产过程的自动化设计更加紧迫。在自来水厂中应用电气自动化工程控制系统，是实现自来水厂控制系统改革的关键所在，这样不仅能够有效提升自来水厂的生产效率和出水质量，还能够有效缓解水资源短缺问题，促进水资源的可持续发展。基于此，本文主要对自来水厂电气自动化工程控制系统的构建策略进行分析探讨。针对水厂中的各个位置，都能很好地遵守就近原则实施监控，然后再通过通讯网络使各个PLC 站点之间进行数据传输，最终实现整个水厂的自动化控制。这种监控模式极大地节省了水厂的人力，自动化模式也能在工厂运行的过程中减少因人为原因出现的问题，有效地保证了水厂的运转，减少了水厂的经济支出。
关键词：自来水厂；电气自动化；工程控制系统；构建策略
1、前言
自来水作为人们生活中不可缺少的一部分，它的提供就成为现在科学研究的重要一部分，因此这就涉及到自来水厂生产过程中。在自来水厂的建立过程中，要处理好其综合自动化系统，并能够合理的对自来水生产过程中的管理和控制相互结合，从而更大可能地提高自来水生产质量和生产效率，降低能耗，推动社会的可持续发展。
2、自来水厂电气自动化工程控制系统的组成
自来水厂的制水工艺程序繁多，具有相对性的特点，每个环节都是相对的却又独立存在的，所以控制系统也必须充分遵循相对性这一特点，进而最大程度的降低故障带来的影响，即便一个环节发生故障也不会连累到其他的环节，其余环节仍能正常运作，降低了水厂的经济损失，最大限度的保障了水厂的经济利益。
自来水厂制水工艺环节的控制系统由多个处理系统共同构成，包括：取水泵控制系统、送水泵控制系统、加药自动控制系统、加氯自动控制系统等。对于自来水厂制水工艺控制系统所采用的模式为PLC+IPC控制系统模式。PLC+IPC控制系统模式由多组主站和副站共同组成形成，且我国任意地区的一个自来水厂都能成为一个网点，通过将这些网点进行连接以此形成网状结构，能够为我国水资源的管理、统筹、分配提供极大的便利。随着我国社会经济的快速发展，自动化技术也得到了迅猛的发展，自动化技术在智慧城市中得到了良好的应用，为了方便水厂的内部控制，在水厂的所有工艺环节中都设有控制系统，通过应用通讯技术实现了水厂水资源传输过程数据的传递，一旦水厂有水资源进行传输，则传输数据就会及时、精确的向监管总部传递，从而达到全面自动化监控水厂的目的。
自来水厂的自动化控制系统由多个控制站点共同组成，包括了：中央控制站点、配电室控制站点、取水泵控制站点、送水泵控制站点、滤池控制站、反应沉淀池控制站点等。其中中央控制站点是整个自动化控制系统的核心，亦是监控总部，主要功能就是对整个自动化控制系统所采集的数据进行分析，统筹调节并作出最终指令，最后由中央控制站点工作人员来总结及分析最终的结果。配电室控制站点的主要功能就是实时监控水厂电压，自动进行合理调节，以此保证水厂电压的稳定，为水厂的正常运作提供保障。取水泵控制站点的主要功能就是对取水泵房的工作状况进行监控，并自动进行操控，以此保证水泵房的正常运作。
3、自来水厂生产过程的自动化设计
3.1总体设计
图1
自来水厂生产过程的电气自动化控制系统主要分为现场控制层、主控层和管理层。现场控制层又包括：其一，视频终端，主要是指安装在自来水厂厂区、水厂泵房、水厂中控室、水源地井群等位置的摄像机。其二，位于自来水厂控制室内的供水监控系统，实时监控送水泵和变频调速器的运行情况，通过PLC监控设备监控电气参数、管网压力、水泵流量、水质参数等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其三，位于自来水厂消毒室的消毒监控系统，实时监控发生器的启停状态，通过PLC监控设备监控电压、电流、阀门启闭以及药剂投放量等；其四，位于自来水厂深井泵配电室的水源监控系统，实时监控深井泵的启停状态，通过检测设备监控电压、电流、水泵电动机、水泵流量、深井水位等。
主控层主要负责自来水厂生产过程中对各个站点的实时监控，其是整个控制系统信息控制和采集的核心部门，包括GPRS、UPS、多串口服务器、外围设备、交换机、水厂监测站、水源监测站、数据库服务器等，根据现场设备分布情况和控制要求，系统组网方案按照“无人值班、少人值守”的原则，采用以PLC为核心，结合GPRS无线通讯的开放、分层分布式计算机监控系统。综合应用了数据自动采集、远程控制、网络通信、数据存储与处理等技术。为实现水厂自动化控制提供了一个可视化、智能化的技术支持平台。网络拓扑结构如图1所示。
3.2水质检测自动化技术
水质检测技术是保障自来水厂送水质量的重要基础手段，自来水厂水质检测技术直接决定着送水质量，影响着人们的生命健康安全。而在自来水厂中应用水质检测自动化技术是对人们生命健康安全的负责的有力表现。自来水厂中水质检测自动化技术需要应用到以下几种设备：水质PH检测仪、漏氯报警仪、电流检测仪等。在自来水厂中最常用的是水位监测仪，进行水处理的所有环节中都会用到，检测仪是自来水厂中非常重要的自动化基础设备之一，而且检测仪形式繁多。
3.3自动化水处理控制系统
近年来，各个地区的用水形势严峻，对于水处理效率和水质控制提出了更高的要求。各种新设备、新工艺在自来水厂的应用，提高了自来水厂的水处理能力，同时对于自来水厂整个生产过程的协调控制也面临着巨大的考验。当前，传统的控制手段和控制技术已经难以满足自来水厂的水处理要求，现代化自来水厂需要建立自动化水处理控制系统，应用经典控制理论，构建自动化水处理控制模型，全面控制加氯和药剂投放过程，实现时变、非线性的水处理控制系统。
3.4变频控制技术
受市场经济变动以及地区实际情况影响，自来水厂的水量需求也会出现波动，为了解决该问题，节约资源，变频控制技术应运而生。变频控制技术就是根据检测仪提供的水量、水位、水压等数据，通过自动控制取水水泵的方式合理调整水厂送水量。变频控制技术在自来水厂中的应用，有效改善了水厂的工作标准和功率因素，不仅提高了水的利用率，提升了送水质量，还实现了节能的目的。应不断加大对该技术的研发力度，这能够有效缓解水资源短缺状况。
3.5机电一体化
自来水厂生产过程的机电一体化设计，顾名思义，就是将机械工程和自动化进行相互结合的一种方式，由于信息技术的飞速发展，网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透。机电一体化方面的研究与应用虽然起步比较晚，但是面对全球经济竞争的市场，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。关于形成的信息自动化管理系统，测控中心将采集的数据经过汇总、统计、分析等进行正常的运行，同时提供的数据等有用信息供管理中心操作人员实时掌握各部门的运行情况。更重要的是，在必要的时候，还可以通过机电一体化的作用实现远程控制，这样更是极大地提高工作效率。
4、结语
水资源的缺乏以及水体污染是我们面临的紧迫问题。随着科技的不断发展，自动化的功能已经逐渐涉及到了信息网络领域、智能领域、以及管理控制一体化领域，自动化的发展极大地促进了我国当前工业的发展力度，进一步推动了自来水行业的步伐，因此，自来水厂依然应当以自动化控制系统为主力方向发展，可以肯定的是，建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享，这也必然是我国水行业自动化控制技术发展的总趋势。
参考文献：
[1]江卫平.自来水厂生产过程自动化的设计与实现[J].中国科技纵横，2014（14）.
[2]左敦晨.自来水厂生产过程的自动化设计研究[J].电子技术与软件工程，2015（3）.
[3]董泽伟.电气自动化控制系统在水厂中的运用[J].低碳世界，2013（07X）
论文作者:孙中建
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：自来水厂论文; 水厂论文; 控制系统论文; 生产过程论文; 水质论文; 站点论文; 水泵论文; 《电力设备》2017年第23期论文;