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羊額水廠位于順德市倫教鎮(zhèn)，擔(dān)負(fù)著為順德市中心城區(qū)供水的任務(wù)，供水能力為40×104m3/d。

1　自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　羊額水廠的水處理系統(tǒng)由源水泵站、加藥間、反應(yīng)沉淀池、濾池、送水泵站等主要構(gòu)筑物組成，是由中央控制室和相應(yīng)的分控站組成的一個(gè)全廠范圍的計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)。
　?、儆布到y(tǒng)

　　硬件系統(tǒng)是一種典型的總線分布式集散型控制網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)分控站配備一套PLC系統(tǒng)和一臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)。中央控制室配備三臺管理計(jì)算機(jī)和一個(gè)模擬屏。各分控站之間以及分控站和中控室之間通過高速數(shù)據(jù)通道DH＋(Data Highway Plus)進(jìn)行通訊。
　?、?a href="http://m.hbrpxr.com.cn/sort/Soft/" target="_blank">軟件結(jié)構(gòu)
　　在美國AB公司的PLC系統(tǒng)中，一般向用戶提供兩個(gè)軟件平臺，一個(gè)是在PLC處理器中運(yùn)行的PLC5編程控制軟件，另一個(gè)是在監(jiān)控計(jì)算機(jī)或管理計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的人機(jī)接口監(jiān)控軟件。羊額水廠根據(jù)工藝控制的需要在這兩個(gè)平臺上自行開發(fā)了計(jì)算機(jī)自動控制應(yīng)用軟件。
　?、圩钥叵到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)
　　主要采用AB公司的DH＋控制通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)。出于商務(wù)上的考慮選用了兩種不同的PLC，采用AB公司PLC的分控站可以直接上DH＋網(wǎng)，而采用TE公司PLC的分控站則必須首先自行聯(lián)成一個(gè)TELWAY子網(wǎng)，然后通過MODBUS協(xié)議借助于AB公司的1771-DB模塊與DH+網(wǎng)相聯(lián)。

2　分控站的自動控制功能

2.1 源水泵房分控站
　　源水泵的自動控制分為遠(yuǎn)程控制和全自動控制兩種。不管采用哪種形式的控制，在對某臺泵進(jìn)行啟動前，均會檢查該泵是否滿足啟動條件。在泵的啟動過程中，還會不斷檢測啟動電流的變化曲線，比較是否與正常的啟動電流曲線相符，如不相符則立即停止該泵的啟動，并給出聲、光報(bào)警，顯示相應(yīng)的故障類別，以便操作人員或維修人員及時(shí)處理。
　　遠(yuǎn)程控制:在此狀態(tài)下，操作人員能根據(jù)需要，通過在中控室的計(jì)算機(jī)對任意一臺泵進(jìn)行啟、?？刂啤?br /> 　　全自動控制:在全自動方式下，根據(jù)清水池水位、出廠水流量和進(jìn)水量決定源水泵的開啟臺數(shù)。9臺潛水泵(8用1備)采用自然順序建立循環(huán)隊(duì)列，按隊(duì)列順序依次啟動泵，并按先啟動先停止、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間少的先啟動、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間多的先停止的原則輪換工作。
2.2　一號濾池分控站
　　一號濾池分控站全套引進(jìn)法國自動控制設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)由1個(gè)公共反沖洗PLC和10個(gè)濾格PLC組成。
　?、龠^濾控制
　　濾池的開啟個(gè)數(shù)由源水流量決定。由水位計(jì)和堵塞傳感器測出濾池的水位和水頭損失，并將濾后水閥門開度等參數(shù)送至PLC，經(jīng)運(yùn)算后由PLC調(diào)整其開度以使進(jìn)、出水達(dá)到平衡，從而實(shí)現(xiàn)恒水位自動過濾。
　?、诜礇_洗控制
　　a.反沖洗周期
　　凡滿足下列條件之一即自動開始反沖洗：過濾時(shí)間超過24h(可調(diào))；水頭損失超過10kPa(可調(diào))；手動強(qiáng)制請求反沖洗。
　　b.反沖洗程序
　　準(zhǔn)備階段:當(dāng)濾池請求反沖洗且公共反沖洗PLC又允許時(shí)，則先關(guān)閉進(jìn)水閥、打開排污閥，待濾池水面降低到排水面時(shí)再關(guān)閉濾后水出水閥。
　　氣沖階段:當(dāng)關(guān)閉濾后水閥后隨即起動一臺鼓風(fēng)機(jī)，并打開進(jìn)氣閥氣沖約2min。
　　氣水聯(lián)合反沖洗階段:氣沖約2min后再起動一臺鼓風(fēng)機(jī)、一臺水泵，并同時(shí)打開反沖洗進(jìn)水閥進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖洗。
　　水沖階段:氣水聯(lián)合反洗約6min后則自行停止風(fēng)機(jī)并關(guān)閉進(jìn)氣閥、打開排氣閥，再增開一臺水泵以進(jìn)行水沖洗。
　　停止反沖洗階段：水沖洗約5min后關(guān)閉反沖洗水閥，停止反沖洗水泵。
　　恢復(fù)過濾階段:反沖洗完后先關(guān)閉排水閥，然后打開濾后水閥和待濾水進(jìn)水閥進(jìn)行自動過濾。
2.3　二號濾池分控站
　　二號濾池分控站全套引進(jìn)瑞典自動控制設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)由一臺AB公司的PLC進(jìn)行控制。二號濾池的配置和控制過程與一號濾池基本相近。但對自動控制系統(tǒng)作了許多改進(jìn)，主要有：
　　①整個(gè)系統(tǒng)僅采用一套PLC進(jìn)行控制，大大節(jié)省了控制系統(tǒng)的投資，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并提高了可靠性，同時(shí)也節(jié)省了土建投資；
　?、谙到y(tǒng)可根據(jù)源水流量來自動決定開啟濾池的個(gè)數(shù)，在過濾自動控制方面更先進(jìn)；
　　③對反沖洗控制進(jìn)行了改進(jìn)，在關(guān)閉進(jìn)水閥后不是馬上打開排水閥，而是繼續(xù)進(jìn)行過濾，等濾池水位降低到一定程度后再打開排水閥進(jìn)行反沖洗，這樣可以減少反沖洗耗水量，使濾池運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。
2.4　清水泵房分控站
　　清水泵房分控站自動控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過自動控制清水泵的啟、停來控制送水壓力。
　　清水泵的自動控制分為遠(yuǎn)程控制和全自動控制。在遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，根據(jù)具體情況通過電腦操作對任一臺泵進(jìn)行啟動或停止操作。在全自動控制狀態(tài)，根據(jù)出廠水的壓力和流量決定清水泵的開啟臺數(shù)。
　　開啟順序：9臺泵(8用1備)按自然循環(huán)隊(duì)列輪換工作。
　　啟動條件：電壓正常(9.5 kV以上)，水泵出水電動蝶閥處于關(guān)閉位置，液壓緩閉止回閥處于正常狀態(tài)，啟動時(shí)間間隔＞15min。
　　保護(hù)措施：當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)電流超過38A、漏電、三相電流不平衡、低電流、低電壓、過載、超溫等情況時(shí)則跳閘。
2.5　加藥間分控站(包括反應(yīng)沉淀池和泥水池)
　?、偌勇瓤刂?br /> 　　前加氯采用與源水流量成正比例的開環(huán)控制方式；后加氯則以濾后水流量作為前饋量，清水池入口余氯值作為反饋量，在PLC中組成一個(gè)前饋—反饋閉環(huán)比例控制系統(tǒng)，以輸出量控制加氯機(jī)的流量。
　?、诩恿蛩徜X控制
　　采用SCD值來控制硫酸鋁的投加量。源水流量為前饋?zhàn)兞浚琒CD值為反饋?zhàn)兞?，?zhí)行部件是計(jì)量泵，通過PLC中的PID控制而組成一個(gè)前饋—反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　此系統(tǒng)的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快，可克服通過沉淀后濁度進(jìn)行控制時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)小時(shí)的滯后，隨時(shí)將加藥量調(diào)節(jié)到最佳量，可大大降低藥耗、穩(wěn)定水質(zhì)。

③加石灰控制
　　以源水流量和pH值作前饋值，以投加石灰后的pH值作反饋值，組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制計(jì)量泵從而控制石灰的投量。
　?、芗又齽┛刂?br /> 　　根據(jù)源水流量和濁度按比例投加。
　?、莺缥拍鄼C(jī)控制
　　根據(jù)源水濁度和流量確定排泥周期和行走路線。行走路線分為全程、1/3程、2/3程;排泥方式分為單向排泥和雙向排泥。由于泥水池容積和泥水泵的限制，最多允許兩臺排泥機(jī)同時(shí)排泥。排泥周期一旦確定，則由PLC安排每臺排泥機(jī)的啟動時(shí)間，按時(shí)啟動、自行排泥。
　　排泥機(jī)與PLC之間通過無線電臺進(jìn)行通訊，省去了多芯控制電纜；排泥車電控柜內(nèi)安裝一臺微型PLC進(jìn)行就地控制以代替繼電器控制電路；排泥車行走電機(jī)采用雙速電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)在沉淀池泥層不同地段的變速排泥。
　?、弈嗨每刂?br /> 　　由泥水池的水位高低來決定泵的開啟臺數(shù)，啟動順序由循環(huán)隊(duì)列決定。
3　控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　羊額水廠計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)是以PLC為核心控制部件，集計(jì)算機(jī)、閉路電視和無線電通訊技術(shù)為一體的綜合型控制系統(tǒng)。它具有以下特點(diǎn)：
　?、賹?shí)現(xiàn)了“就地控制、車間控制、中控室控制”的三級控制，從而最大限度地保證了系統(tǒng)的可靠性；
　?、诔晒Φ亟鉀Q了兩種不同PLC的互聯(lián)問題，并采用高速數(shù)據(jù)通道DH+將全廠各個(gè)控制站聯(lián)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間，從中控室或網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)分控站操作其他分控站的反應(yīng)時(shí)間在1s以內(nèi)；
　　③成功地應(yīng)用無線電通訊技術(shù)解決了水廠控制網(wǎng)絡(luò)和總公司管理網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題以及排泥車的無線電遙控問題；
　?、芫哂辛己玫娜藱C(jī)界面和完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，各車間數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)后，中控室的計(jì)算機(jī)可自動對各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并自動生成各種生產(chǎn)報(bào)表，大大提高了生產(chǎn)管理水平；
　?、菥S修方便，PLC系統(tǒng)具有功能較強(qiáng)的自診斷軟件，可以很快查出系統(tǒng)內(nèi)部的故障，且PLC的模塊都是插件，更換相當(dāng)方便，在檢修系統(tǒng)中的任一個(gè)分站時(shí)不會影響其他部分的運(yùn)行。

4　應(yīng)用效果

　　計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)投用8年以來一直穩(wěn)定運(yùn)行，效果明顯。
　?、俅蟠筇岣吡顺鰪S水質(zhì)。自控系統(tǒng)對穩(wěn)定水質(zhì)起到了關(guān)鍵的作用，出廠水濁度一直穩(wěn)定 在0.3NTU以下，余氯值也非常穩(wěn)定，達(dá)到了歐共體標(biāo)準(zhǔn)。由于自來水水質(zhì)優(yōu)良，順德市城區(qū)居民的腸道傳染病的發(fā)病率大大下降。
　?、诠?jié)約了能耗，降低了藥耗。與原來的老水廠相比，綜合電耗由0.298(kW·h)/m3下降到0.228(kW·h)/m3，平均礬耗由原來的0.035kg/m3降到現(xiàn)在的0.025kg/m3(7%的液體硫酸鋁)。
　?、厶岣吡藙趧由a(chǎn)率。每班只需要3個(gè)人即可完成整個(gè)水廠的生產(chǎn)運(yùn)行操作，生產(chǎn)管理和設(shè)備維修人員一共僅為35人。與傳統(tǒng)的水廠相比，大大節(jié)約了人力資源。
　　④提高了企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平。生產(chǎn)信息的傳送速度大大加快，將企業(yè)的管理水平提高了一個(gè)檔次。