摘要：自控系统在净水厂的作用是满足工艺运行监控要求，满足运行管理收集处理信息需要，保证运行效果和出水质量，提高工作效率，减少运行人员，降低劳动强度。这里结合自身经验，力求全面合理进行系统实现探究。
关键词：自控系统；净水厂；建设和管理；应用
1模型概述
图１为传统的水处理工艺流程。原水经过取水泵房和输水管道进入净水厂，然后进入管式混合器，在经过加氯和投加混凝剂的处理之后进入絮凝池沉淀，以此来氧化降解原水中的有机物，之后经过过滤、加氯才算是把原水处理成了清水，可以经过送水泵房将清水送至城市的各个管网进行供水。
图２为新型模块化水厂工艺流程示意图。新型模块化水厂工艺流程提高了效率，改善了水质，增加了可靠性，加强了实时性。
图１ 传统水处理工艺流程
图２ 新型模块化水厂工艺流程示意
2 水厂整体ＤＣＳ自动控制设计
2.1 设计原则
全厂计算机自控系统采用工业界目前流行的控制模式，即开放的计算机网络系统加上流行通用的组态软件以及可靠通用的ＰＬＣ模块。系统配置和功能设计按各工艺处理阶段少人值守的原则进行并遵循如下要求。
（１）高可靠性：选用稳定可靠的工业控制系统产品，硬件上采用备用冗余技术，简化系统结构，减少出错环节。
（２）先进性：控制系统应适应未来现场总线的技术的发展，性能价格比高。
（３）灵活性：网络通讯方式和系统组态灵活，扩展方便，可用性、可维护性好。并具有开放的软件通讯协议。
（４）实时性：控制系统对工况变化适应能力强，控制滞后时间短。
（５）安全性：控制系统采用密码保护、程序所有人认定、程序文件／数据表格保护、存储器数据文件覆盖／比较／改写保护、通讯通道保护锁定等手段确保控制系统安全正常运行。
2.2设计系统思路
在自动控制和信息传输方面，中央控制系统采用ＤＣＳ控制方式，将各个独立性能或功能的控制分解到各个子系统中自行控制，各个子系统之间彼此独立，各个子系统通过485总线方式将自己的数据上传到中央控制系统，中央控制系统将数据进行集中管理，根据数据反馈情况协调控制各个子系统运行｡
各个独立的子系统通过485总线将控制请求及数据上传给中央控制系统，中央控制系统根据各子系统的控制请求情况，将控制请求依据净水工艺流程的要求进行排序，依次对各子系统发布控制命令，协调控制各子系统的有序合理的运行｡
中央控制系统在数据的采集､传输､通讯上采用485总线方式，各个子系统通过485总线将自己的数据上传到中央控制系统，中央控制系统将数据进行集中管理，根据数据反馈情况协调控制各个子系统协调运行｡中央控制系统在数据共享上采用有线网络或无线GPRS传输方式，将采集整理后的净水厂系统数据信息上传至上级主管机关，上级主管机关通过净水厂管理软件接收数据，显示净水厂系统的运行情况，同时可以对净水厂系统的各个控制对象实施远程遥控。
模块化净水厂整体系统的全自动控制采用基于485总线的DCS分散控制方式，各个子系统内部的过程控制采用闭环控制方式｡上级主管信息中心与净水厂中央控制系统､中央控制系统与净水控制主站系统､中央控制系统与其他控制系统（一级提水控制系统､二级供水控制系统､反冲洗控制系统､消毒控制系统等）､净水控制主站系统与净水控制从站系统之间的控制采用了DCS分散控制方式的485总线技术｡
3控制方式设计
3.1功能及控制水平
模块化净水厂自动化系统的每个子系统都具有自动运行的功能，在控制性能上有了进一步优化，功能进行了加强。采用一对一控制法，控制针对性强，其控制效果比同一等级下相当水平的传统控制方式要好，节能较明显，安全性能也有很大的提高及保证。
3.2入水系统设计
图３为入水系统设计流程图。由图３分析可知，模块化净水厂系统的入水系统的控制方式可分为手动、自动控制。手动状态下，可以根据实际需要处理要求，手动调节入水流量控制器，使每台设备的入水量达到需要量即可。自动状态下，入水系统会自动根据净水系统的工作情况需要，流量在线检测仪表返回的流量信息，确定每台净水设备的入水流量。入水控制系统根据控制软件程序设定程序控制入水流量调节阀构件，达到系统自动设定的入水量。
图３ 入水系统设计流程
3.3自动变频供水系统
图４为变频控制供水示意图，图５为ＰＬＣ和变频控制原理图。由图４和图５可以看出，变频供水系统采用全自动双闭环控制原理，通过变频器对工频５０Ｈｚ平滑调节，实现对水泵的平滑无级调速，从而实现供水量的恒压变流量供水。
本控制控制主变量为供水管网压力，此变量通过远传压力检测仪表时时对管网压力检测，并返回压力模拟信号，与变频供水系统内部智能主控制单元可编程控制器实际设定压力值进行时时比较，比较计算结果，由变频供水系统内部智能主控制单元可编程控制器对变频器输出控制调速信号，实现通过对变频器的调速来调整水泵的转速，从而调节供水压力和流量的大小。
本系统采集的管网流量、水池液位为本系统的运行辅助信号，管网流量的采集，可以返回到变频供水系统内部智能主控制单元可编程控制器进行时时计算，分析瞬时供水流量，累计天／月／年总供水量，进而把结果传输到上位中央控制微机，进行显示。采集的水池液位信号，为本系统运行的前提信号，即为水位保护信号：水池无水或液位达不到设定可供水液位，本系统自动停止运行，当水池有水即液位达到可供水要求，本系统会进行供水。
图４ 变频控制供水示意
图５ ＰＬＣ和变频控制原理
3.4 净水系统
主、从站系统控制方式为：全自动，单元净水模块工艺的全自动控制。单元净水模块运行的主要工艺流程为：净水过程和反冲洗过程两部分。其中根据反冲洗对象不同又将反冲洗过程划分为三部分：单独反冲洗石英砂滤料、单独反冲洗活性炭填料及同时反冲洗石英砂及活性炭。
3.4.1模块化净水控制从站设计
针对模块化净水厂中的净水系统的特点———多个标准化的单元净水模块的组合，进行净水控制系统的设计，采用一对一的模块化控制观念即单台控制设备控制单台单元净水模块，有利于实现控制系统的标准化、通用性及一致性。
3.4.2模块化净水控制主站设计
由于模块化净水厂中的净水系统是由多个标准化的单元净水模块的组合，而每个单元净水模块配置一套模块化净水控制从站完成单体设备的净水处理过程控制，为使多台单元净水模块的模块化净水控制从站有机的协调运行，运用了模块化净水控制主站系统。协调两台及两台以上的模块化净水控制从站运行的上位控制系统称之为模块化净水控制主站系统。
结束语
总的来说，近年来，城市区域化供水发展迅猛，新建水厂供水规模更大，覆盖区域更广，服务人口更多，净水厂的安全稳定运行显得尤为重要。如何保障净水厂自控系统的可靠稳定运行是水厂安全保供的重要一环。本文结合具体实例，就自控系统在净水厂建设和管理中入水系统设计、净水系统以及自动变频供水系统的应用进行了分析。
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论文作者:郭春花
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/14
标签：净水厂论文; 净水论文; 系统论文; 控制系统论文; 子系统论文; 自控论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第12期论文;