引言
宜興水務(wù)集團(tuán)氿濱水廠位于江蘇宜興西氿邊，于1995年動(dòng)工建設(shè)，1996年建成通水，一期工程處理能力為10 萬(wàn)m3/d，主要供應(yīng)宜興市城區(qū)的生活和工業(yè)用水。由于西氿原水水質(zhì)不斷下降，市委市政府為提高人民群眾的生活飲水條件， 2003年9月，氿濱水廠水源改用
圖1 水廠工藝流程
氿濱水廠自控系統(tǒng)采用了AB公司的CompactLogix系列的PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制單元，采用Wonderware公司的Intouch工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了水廠的自動(dòng)運(yùn)行管理。
1、自控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
全廠設(shè)原水泵站、加氯加藥站、普通快濾池站、V型濾池站、二泵房站及中控室站等6個(gè)站?？紤]到系統(tǒng)盡可能分散的原則，普通濾池設(shè)置了兩個(gè)子站，分別控制南北濾池，而V型濾池因?yàn)榉謨善诮ǔ桑O(shè)計(jì)上考慮分了五個(gè)子站，其中一個(gè)子站負(fù)責(zé)反沖洗系統(tǒng)，另四個(gè)為濾池過(guò)濾系統(tǒng)。各PLC站均由電源單元、CPU模塊、通訊模塊和輸入輸出模塊組成，各PLC站與中控室之間采用以太網(wǎng)通訊。考慮到中控人員還擔(dān)負(fù)調(diào)度的職責(zé)，根據(jù)氿濱水廠實(shí)際生產(chǎn)狀況，原水泵站、加氯加藥站、普通快濾池站、V型濾池站、二泵房各站都有計(jì)算機(jī)配備，并且有操作人員在崗監(jiān)視，以便有故障時(shí)在盡短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。水廠自控系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖2。
中控室配置4臺(tái)IBM的服務(wù)器，分別負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和監(jiān)控工作站；計(jì)算機(jī)采用Windows 2003操作系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，形成工業(yè)以太網(wǎng)。其中監(jiān)控工作站采用Wonderware公司的Intouch V10.0可視化工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件，顯示氿濱水廠所有動(dòng)態(tài)模擬畫面，并可對(duì)系統(tǒng)的所有設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制，并具備顯示工藝布置圖、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)參數(shù)、設(shè)備的工作狀態(tài)及實(shí)時(shí)／歷史報(bào)警信號(hào)、在線儀表的實(shí)時(shí)／歷史趨勢(shì)曲線、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等功能，同時(shí)可進(jìn)行離線／在線編程及設(shè)定參數(shù)的修改、編制和打印生產(chǎn)與管理報(bào)表。其他所有在局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)可通過(guò)壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)水廠運(yùn)行情況，記錄歷史數(shù)據(jù)等，為制定生產(chǎn)計(jì)劃提供依據(jù)。
2 各工藝流程控制特點(diǎn)
2．1 原水泵站
因?yàn)闅馂I水廠從2003年開(kāi)始以橫山水庫(kù)的水為原水，所以一泵房只作為應(yīng)急預(yù)案啟用，故原水提升泵站為離氿濱水廠
2．2 加氯加藥站
原水經(jīng)蒲墅泵站加壓到氿濱水廠，通過(guò)在線儀表檢測(cè)原水的流量、濁度等，并將其轉(zhuǎn)換成4～20 mA的DC信號(hào)輸人PLC系統(tǒng)為加藥加氯系統(tǒng)提供控制參數(shù)。加藥系統(tǒng)采用6套計(jì)量泵(配西門子MM420變頻調(diào)速器)，變頻器的運(yùn)行頻率由流量信號(hào)控制，在原水水質(zhì)波動(dòng)較大的季節(jié)，也可通過(guò)上位機(jī)設(shè)定投加量系數(shù)。6套計(jì)量泵4用2備，當(dāng)正在使用的計(jì)量泵出現(xiàn)故障，PLC系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換。6套加藥系統(tǒng)取自2個(gè)稀釋礬池，每個(gè)礬池貯藥池均裝有超聲波液位計(jì)，可隨時(shí)檢測(cè)礬液高度，同時(shí)通過(guò)裝在稀釋池的攪拌機(jī)定時(shí)攪拌，可防止礬液藥液沉淀。加氯系統(tǒng)采用美國(guó)WT公司的加氯機(jī)，兩點(diǎn)投加，濾前濾后各2臺(tái)，備用方式同加藥系統(tǒng)。濾前按比例流量投加，濾后采用流量與余氯信號(hào)結(jié)合控制投加。余氯信號(hào)由余氯分析儀在線檢測(cè)。加氯間裝有漏氯報(bào)警儀，PLC若接收到漏氯報(bào)警信號(hào)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉所有加氯系統(tǒng)且開(kāi)啟泄氯回收裝置。
2．3 普通快濾池站
該P(yáng)LC站分兩個(gè)PLC子站，分別控制南北10格濾池的過(guò)濾、反沖洗過(guò)程及相關(guān)參數(shù)。每格濾池均裝有1個(gè)超聲波水位計(jì)和1個(gè)水頭損失儀，用來(lái)檢測(cè)濾池的液位和阻塞情況。濾池的濾后水閥為可調(diào)節(jié)比例閥(開(kāi)啟度為0～ 100％)，根據(jù)濾池的液位、阻塞度、濾后水閥現(xiàn)有開(kāi)度的反饋信號(hào)，通過(guò)PLC系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整閥門的開(kāi)度，從而確保濾池恒水位過(guò)濾。濾池反沖洗的控制方式有3種：①?gòu)?qiáng)制反沖；②根據(jù)阻塞值PLC系統(tǒng)自動(dòng)反沖；③根據(jù)過(guò)濾時(shí)間PLC系統(tǒng)自動(dòng)反沖?？筛鶕?jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況選擇濾池反沖洗的控制方式，普通快濾池反沖為水沖方式。
2.4 V型濾池站
該P(yáng)LC站分為五個(gè)PLC子站，主要監(jiān)控8格濾池的過(guò)濾、反沖洗過(guò)程及相關(guān)參數(shù)。每格濾池均裝有1個(gè)超聲波水位計(jì)和1個(gè)水頭損失儀，用來(lái)檢測(cè)濾池的液位和阻塞情況。濾池的清水閥為氣動(dòng)的可調(diào)節(jié)比例閥(開(kāi)啟度為0～ 100％)，根據(jù)濾池的液位、阻塞度、濾后水閥現(xiàn)有開(kāi)度的反饋信號(hào)，通過(guò)PLC系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整閥門的開(kāi)度，從而確保濾池恒水位過(guò)濾。濾池反沖洗的控制方式有3種：①?gòu)?qiáng)制反沖；②根據(jù)阻塞值PLC系統(tǒng)自動(dòng)反沖；③根據(jù)過(guò)濾時(shí)間PLC系統(tǒng)自動(dòng)反沖?？筛鶕?jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況選擇濾池反沖洗的控制方式。V型濾池反沖為氣沖-氣水沖-水沖方式。
2．5 二泵房站
該P(yáng)LC站主要監(jiān)控7臺(tái)水泵的運(yùn)行工況及相關(guān)參數(shù)。同時(shí)在出廠管線上裝有壓力變送器、流量計(jì)、濁度計(jì)、余氯分析儀等儀器儀表，用于在線檢測(cè)出廠水的水質(zhì)狀況。1#～3#泵機(jī)為低壓電機(jī)，控制電壓為380V。4#～7#泵機(jī)為高壓電機(jī)，除5#泵機(jī)為6KV，其他3臺(tái)為10KV。低壓電機(jī)中1#為變頻控制，高壓電機(jī)中5#為變頻控制，可以組合為恒壓變頻控制系統(tǒng)。二泵房在全自控模式下，通過(guò)安裝在出廠水母管上的壓力傳感器，把出廠水壓力信號(hào)變成4～20 mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入變頻器，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出調(diào)節(jié)參數(shù)，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，使出廠水的壓力保持在設(shè)定值上；針對(duì)目前宜興供水狀況，采用分時(shí)段恒壓供水。具體方法：將一天分為8個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段的恒定壓力由上位機(jī)程序自動(dòng)設(shè)定到PLC，PLC根據(jù)設(shè)定的壓力控制變頻器，實(shí)現(xiàn)該時(shí)段出廠水壓力在設(shè)定值。
2．6 中控室
中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)與各PLC主站之間通過(guò)TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通訊實(shí)現(xiàn)資源共享，各PLC主站之間通過(guò)TCP/IP除了對(duì)本站設(shè)備進(jìn)行操作顯示外，還可了解其他站的情況。所用監(jiān)控軟件Intouch V10.0人機(jī)界面好，功能強(qiáng)大，能根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)畫鏈接，比較直觀。中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)有原水泵站、加藥間、加氯間、普通濾池、V型濾池、反沖洗泵房、二泵房、自動(dòng)化總覽、10 kV一次系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)等監(jiān)控窗口。另外Intouch V10.0軟件還具有實(shí)時(shí)、歷史趨勢(shì)功能，可將數(shù)據(jù)歸檔儲(chǔ)存，能夠了解生產(chǎn)參數(shù)的動(dòng)態(tài)情況，便于生產(chǎn)調(diào)度管理。此外在中控室設(shè)有打印機(jī)，用于實(shí)時(shí)報(bào)警及生產(chǎn)報(bào)表打印。
3 軟件
建立Rslinx2.55網(wǎng)絡(luò)連接如下圖3：
圖3 建立Rslinx2.55網(wǎng)絡(luò)連接
還需要在DDE/OPC中建立與PLC子站的連接，設(shè)置好后，在Intouch V10.0中建立連接，如下圖4：
圖4 Intouch V10.0中建立連接
4 運(yùn)行情況
該水廠自控系統(tǒng)從2008年陸續(xù)改造，至2010年改造結(jié)束，運(yùn)行至今，原水泵站、二泵房的水泵機(jī)組能完全按程序自動(dòng)開(kāi)、停；濾池的各項(xiàng)控制指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)的技術(shù)要求；加藥、加氯系統(tǒng)能在不同水質(zhì)、水量情況下正常工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，出廠水濁度控制在0．2～0．5 NTU，出廠水余氯控制在0．5～0．7mg／L。整個(gè)自控系統(tǒng)運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)了全廠運(yùn)行自動(dòng)化，保證了優(yōu)質(zhì)、低耗、安全供水。
參考文獻(xiàn)：
1. PLC在昆明第六凈水廠的應(yīng)用——吳文蔚；中國(guó)給水排水1999(3)；
2. PLC在寧海臨港自來(lái)水廠自控系統(tǒng)中的應(yīng)用——李澤明，杜茂安；中國(guó)給水排水2007（10）；
