当代自来水厂自动化控制系统的研究与实现

现代自来水厂自动化控制系统的研究与实现

第1 章绪论

1.1 水厂自控系统简介

1.1.1 水厂制水工艺流程

各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程相似，如图1.1 所示。

图中主要分为以下几个工艺过程：

（1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。

（2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。

（3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。

（4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。

（5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。

（6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。

1.1.2 水厂自控系统组成

自来水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立，同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立，因此通常将整个工艺按控制单元划分，主要包括：取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加矾自动控制系统、加氯自动控制系统、格栅配水池控制系统、反应沉淀池控制系统、滤池气水反冲洗控制系统、配电控制系统、水厂中央控制室自动化调度系统，这些工艺单元内设备相对集中。根据这些特点，自控系统较多采用PLC＋IPC的集散控制系统(DCS)模式。

采用PLC+IPC 系统的水厂自动化控制设计一般采用多主站加多从站结构，能够较好的满足国内水厂自动化的监控、保护要求。控制点分布在水厂内不同的位置，采用就近控制原则，在设备集中区分别设置不同的PLC 站对该区域设备进行监

控，再通过通讯网络，各PLC 站之间进行数据通讯，实现整个水厂的自动化控制。在控制单元内，PLC 站实现对该单元内设备的自动控制。这样的优点是使控制系统更加可靠，当某一控制单元发生故障时不会严重影响其它单元的自动运行，同时由于单元内控制设备、检测仪表就近相连，减少了布线成本。

一般根据土建设计，将水厂自动化控制系统按设备位置情况及功能进行组织，分为如下一些控制站点。

（1）中央控制室站点：对整个系统进行监控和调度，同时留有四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）系统接口，与上层管理系统进行通讯。

（2）配电室控制站点：对高压及低压配电系统进行监控。

（3）取水泵房控制站点：取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控。（4）送水泵房控制站点：对送水泵、潜污泵等进行监控。

（5）格栅配水池控制站点：对快开排泥阀、格栅液位、格栅除污机、螺旋输送机等进行监控。

（6）反应沉淀池控制站点：对快开排泥阀、刮泥机进行监控。

（7）滤池公共部分控制站点：对反冲洗公共部分（反冲洗泵、鼓风机、干燥机及相关阀门）进行监控。

（8）滤池控制站点：根据单格滤池数量进行配置，每格滤池一个，对单个滤池设备进行监控。

（9）加矾控制站点：对加矾、自动配矾系统进行监控。

（10）加氯控制站点：对加氯系统进行监控。

在实际工程当中，当控制站点较近时，可以将某些站点合在一起，根据功能及控制规模大小，有些站点可以设为从站或远程站点。例如长沙榔梨水厂自控系统中，根据实际情况，按照功能分为5 大块：即取水泵房控制系统，加矾、加氯和格栅配水控制系统，滤池及反冲洗设备控制系统，送水泵及设备控制系统，中央控制室等。

1.2 我国自来水厂自动控制的现状

我国自来水厂的自动化工作起步较晚，但发展很快。从六十年代简单的水位自动控制发展到七十年代采用热工仪表和集中巡检装置，八十年代以后随着国家工业水平的整体提高，使水厂进入了大规模的发展年代，特别是随着外资的引入，大量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国，建成了一批全引进的水厂，使我国水厂自动化进程大大加快，自动化水平也快速提高。

由于历史和现实的原因，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，发展也不平衡。大中城市水厂，特别是发达地区大型水厂的自动化程度很高，而小城市和城镇水厂，特别是落后地区小型水厂的自动化程度较低，甚至还是空白。在一些已实现自动化的水厂中，虽然自动化系统和设备与其他行业，如化工、电力等相比并不差，甚至更先进，但是，其功能并未充分发挥出来。有的自控系统从未运行过，一直处于闲置状态；有的运行一段时间后变为了手动，甚至处于瘫痪状态，造成了自动化系统和设备的极大浪费。

国内实现水厂自动化控制的方法主要是新建和扩建工程。大型水厂建设项目依靠引进外资和全套技术设备，水厂工艺自动化水平高，但设备和控制系统投资很大。中小水厂自动化的设计、工程服务以国内为主，但系统中关键技术和设备仍以引进国外产品为主，在设备选型及工程服务上采取“土洋结合”的办法。这种“土洋结合”的办法不但大大降低了水厂在自控系统中的投资，而且实现了工程售后服

务的本地化，有利于该行业的长远发展。

1.3 现代自来水厂自控系统的主要内容

我国水厂自动化控制系统的发展过程可分为三个阶段：第一阶段是分散控制阶段，该时期水厂各部分分别进行自动控制，各独立系统互不相关；第二阶段是水厂综合自动化阶段，在该时期整个水厂作为一个综合自动化控制系统进行生产，同时各个独立子系统又可以独立工作，该系统共享整个水厂的信息，同时又有分散控制的可靠性。现阶段大部分水厂处于此阶段；第三阶段是供水系统的综合自动化阶段，该阶段要求在一个区域的供水企业共享信息，实现整个城市或地区供水系统的自动控制。目前我国的中小型水厂大部分处于第一或第二阶段，只有很少大型水厂达到了第三阶段。在国外，如加拿大、美国等发达国家基本实现了供水系统的全自动化，而且开始进行分质供水，同时对水厂内部的自控系统也在不断地进行改进和提高。

当前水厂采用的自动控制系统的结构形式，从自控的角度可以划分为数据采集与监视控制系统系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）、集散型控制系统(Distributed Control System，DCS)、IPC+PLC（Industrial PersonalComputer & Programmable Logic Controller）系统，即工业个人计算机与可编程逻

辑控制器构成的系统等。

SCADA 系统组网范围大，通讯方式灵活，但实时性较低，对大规模和复杂的控制实现较为困难。DCS 系统则采用分级分布式控制，在物理上实现了真正的分散控制，且实时性较好，但应用软件的编程工作量较大，对开发和维护人员要求较高，开发周期较长。IPC+PLC 系统既可实现分级分布控制，又可实现集中管理分散控制。而且PLC 本身可靠性高，组网、编程和维护很方便，开发周期很短，系统内的配置和调整又非常灵活，可与工业现场信号直接相连，易于实现机电一体化。因此，IPC+PLC 系统成为了当今水厂自动控制系统的主要结构形式。综合分析国际和国内水厂发展的各个阶段的特点以及现有的水厂自动控制系统可知，自来水厂主要的控制技术与核心组成基本相同，主要有水质检测技术、水处理控制技术、变频节能技术与综合自动化系统四个方面，可用图1.2 描述。

1.3.1 水质检测技术

水处理中的自动检测技术，即水质检测技术是保证供水和排水水质的重要手段，也是指导水处理工艺运行过程的重要依据，随着自动化技术、机械制造技术等方面的发展，出现了越来越多的新型自动化检测仪表。

目前使用的水处理自动化仪表包括流量、水位、温度、压力仪表以及水质测量分析仪表，如pH测量仪、流动电流检测仪、漏氯报警仪、余氯分析仪、高低浊度在线检测仪等。在流量测量方面，除了传统的电磁流量计外，还出现了大量非接触式仪表。

水位测量仪表是水处理中另一类使用广泛的检测仪表，滤池、清水池、格栅配水井、配矾等处都要用到，主要有差压式、静压式、吹气式、浮子式、静电电容式、以及超声波等类型。

检测仪表是实现水厂自动化的基础，在日本等发达国家不仅大面积使用现有成熟仪表外，还不断开发出新的检测仪表并发展相关的检测技术，不断扩大检测范围，提高检测精度。

1.3.2 水处理控制技术

随着电子技术、计算机技术以及光电技术等相关学科的发展，近十年来工业自动化在各个方面都发生了深刻的变化，包括自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等底层设备，以及自动回路调节器、自动控制单元、各种大小型装置控制系统乃至综合优化调度系统等。有关控制系统的研究和应用也一直是现代工业生产的重点工作之一，并且已经在控制理论和自动控制系统水平方面都发生了极大的变化。表1.1 给出了近三十年来水厂自控技术的发展变化。

随着水处理技术的不断发展，对于水质指标的控制与水处理效率的要求也在不断提高。新工艺、新设备的广泛应用一方面提高了水处理能力，另一方面也对整个系统的控制、协调提出了更加严格复杂的要求。常规控制手段已经成为水处理行业中的薄弱环节之一，需要在现有工业自动化已经取得的成果基础上研究、设计、投用适合于水处理行业的先进控制系统。

由于水处理系统（特别是混凝投药和加氯控制过程）是一个大迟滞、非线性、时变的复杂系统，系统建模困难，很难控制好。因此各种先进的控制算法不断提了出来。文献就设计了一种基于图像处理的自动加矾系统，文献则采用智能控制，如神经网络、模糊控制、遗传算法等来进行加矾或加氯控制，亦取得了较好的控制效果。

虽然各种先进的控制理论和算法不断被提了出来，但是在实际的应用过程中，尤其是中小型水厂自动化控制系统中，经典的控制理论仍有着广泛的应用空间。因此本文在研究水厂自动控制理论方面，侧重于经典控制理论及其应用。

1.3.3 变频节能技术

在水处理行业中，普遍存在着用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此水处理厂供水系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供水能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是水厂自动化技术的一项重要内容。

变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。变频调速控制技术，是指以变频调整原理为基础，在保证供水可靠性的前提下，根据供水系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。

它具有调速精度高、功率因数高等特点，使用它可以提高产品质量、产量，并降低物料和设备的损耗，同时也能减少机械磨损和噪音，改善车间劳动条件，满足生产工艺要求。

变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明显。在水处理行业变频器具有广阔的发展前景，有关其应用研究

也一直得到相关工程领域的重视。

应用变频器来实现变频节能供水，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。恒压变量供水系统通过调整变频器转速（即供水流量）来保证供水压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。变压变量供水系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供水流量）和供水压力，很明显该方案节能效果更好。但是由于水头损失等受各种因素影响，难以准确确定，实际应用的很少[。

1.3.4 供水综合自动化系统

在市场经济与信息时代的飞速发展中,企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大，现代工业企业对生产的管理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。迫切需要建立一个全集成的、开放的、全厂乃至整个供水系统的综合自动化信息系统，把企业的横向通信(同一层不同节点的通信) 和纵向通信(上、下层之间的通信) 紧密联系在一起，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义更广泛的综合管理系统。随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。对自来水公司而言，为了安全、稳定、可靠地管理好遍布全城的供水系统，要有一个满足企业特点的、现代化的、先进的的企业综合自动化系统(SAS)。

在该系统中，要实现对整个供水系统的现代化企业管理。主要包括社会服务系统，自来水管网地理信息系统（GIS），自动抄表收费系统（AMR）、生产过程数据采集与监控系统（SCADA），办公自动化系统（OAS），自来水管网优化系统，数据仓库中心数据管理系统，信息管理中心系统（IMCS）等。在美国和加拿大等发达国家，已经建立了不少现代化的水厂，实现了整个供水系统的自动化。

1.4 水厂自动化发展趋势

利用改革开放的机遇，通过引进国外的先进技术，经过近10 年的努力，以PLC 为基础的集散型控制系统已成为当今水工业自动化系统的主流，并具备了一定的技术和物质基础。

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，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。

1.4.1 控制系统的智能化、分散化、网络化

水厂的智能化包括智能设备、智能控制技术和现场总线技术等几个主要方面。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展[22]。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU 置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。

现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带，把挂接在总线上作

为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络，并按公开、规范的通信协议，使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，形成多种适应实际需要的控制系统，即所谓“网络化”；由于这些网上的节点都是具备

智能的可通信产品，因而它所需要的控制信息(如实时测量数据) 不采取向PLC 或计算机存取的方式，而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取，在现场总线控制系统( FCS) 的环境下，借助其计算和通信能力，在现场就可进行许多复杂计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。在水厂自动化系统中，通过采用开放式网络，如现场总线、工业以太网(Ethernet)等，把TCP/IP引入水厂现场，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。

1.4.2 控制系统管控一体化

水厂控制系统管控一体化就是要建立一个对生产现场状态的监视和控制，同时还把现场信息和水厂管理信息结合起来的具有水厂控制和企业管理功能的综合自动化系统。一般水厂控制系统网络结构如图1.3 所示：

企业信息网络是管控信息集成的基本条件，没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集，建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享，以及与外部世界的信息沟通。

管控一体化解决方案中的企业管理层由各种服务器和客户机等组成，用于集成企业的各种信息，实现与Internet 的连接，完成管理、决策和商务应用的各种功能。过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成，现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连，或者监控层直接由现场总线来担当；监控站可以完成对控制系统的组态，执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能。

现场控制层由现场总线设备和控制网段构成，把传统的集散系统控制站(如水处理企业的PLC分站) 的功能分散到了现场总线设备，此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络，充分发挥其使测控设备具

有通信能力的特点，为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础，现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路。

现场总线为开放式网络，可实现同类或不同类网络的互连以及网络数据库的共享，打破了传统控制系统的封闭性，使系统的开放性大大增强，既可实现水厂控制网络与其它网的无缝连接，也可把Internet引入水厂自动化，从而建成测控管一体化的综合自动化系统[。

1.5 项目背景

本课题来源于榔梨镇10 万吨水厂自动化系统新建工程。

该水厂分二期建设。首期工程设计供水能力为5 万吨，具体包括：配水池、絮凝池、平流沉淀池、叠合清水池、气水反冲洗滤池、送水泵房、吸水井、投药间等自动化系统工程以及一套视频监控系统。

本人主要负责上述工程软件部分的设计和实施。根据榔梨水厂制水工艺的特点和土建实际，可以将该工程分为自动送水控制系统，滤池控制系统，加药控制系统，取水控制系统等四个主要部分。

针对榔梨水厂取水泵房远离送水厂，而送水厂内部各工艺的设备和检测仪表相对集中，控制相对独立的特点，实际采用目前广泛使用的PLC+IPC 集散控制模式。该模式具有分散控制可靠性高的特点，又具有集中控制便于管理的优点。每一个功能控制系统均由一个PLC 进行单独控制，同时又连接到中央控制室的上位机上进行集中控制和管理。

取水泵房设备信号和图像信息通过数传电台送到中央控制室进行控制和显示。厂区内的加矾、加氯、滤池、变频供水系统分别通过光纤连接到上位机，组成水厂内部工业以太网。中控室计算机通过水厂内部局域网连接到水厂上级管理部门，构成水厂主干网。

在各分系统内部采用现场总线进行控制。

滤池控制系统由7 台CJ1M PLC，用欧姆龙公司的controller link 网络结构组成，控制6 个滤池的过滤和反冲洗。6 个滤池的操作相同，一个滤池由一台PLC控制，6 个滤池反冲洗的公共部分：反冲洗水泵、鼓风机和相应的阀门的控制单独采用一台PLC（主PLC，安装有以太网模块）。通过controller link 网络，6台滤池PLC 实现与主PLC 的信息共享，并通过主PLC 将信息传送到水厂中央控制室主机。中央控制室命令也通过主PLC 传送给滤池PLC。

对沉淀池和格栅配水井的控制则是通过Device Net 网络进行的。在控制现场安装有数个DRT2-ID16，DRT2-AD04 模块，负责现场数据的采集。在加药加氯间也装有一个PLC，它除了对加药加氯系统进行控制外，还负责传递沉淀池和格栅配水井的数据到中央控制室。在它上面安装有Device Net 的主站单元，负责从从站读取和传送数据。

在送水泵房有4 台大功率送水泵电机，通过送水PLC 控制ABB 公司的变频器来实现循环变频软启动。该方案不用再配制软启动器，节省了成本。同时采用循环变频的方式，有效的保护了水泵电机。送水泵房的设备，如潜水泵和排风机通过Device Net 网络进行控制，与沉淀池控制类似。上位机监控软件采用美国Wonderware 公司的InTouch 组态软件。数据库采用SQL Server2000，报表系统则用Excel，通过VB 来编写。

1.6 本论文的主要内容及创新点

本论文研究了水厂内部实现自动化的几个主要方面，并针对当前我国大部分水厂只考虑厂内而较少涉及管网的实际情况，提出了一种综合厂内与厂外、水厂与管网的供水系统网络方案，设计了数据采集终端。结合榔梨水厂的工程实例，详细讲解了供水企业生产过程中几个关键部分的自动控制系统构成和自动控制策略，如送水泵站的自动控制、滤池的自动控制、加氯加矾自动控制等，并针对加氯加矾自动控制系统中的问题，提出了一些改进方案。

论文章节内容包括：

第1 章绪论，对国内外供水自动控制系统的组成、现状、发展趋势以及项目背景进行了简要的分析、综述和讨论。

第2 章主要研究了水厂自动加药控制系统的自动化实现。对自动配矾子系统进行了详细的计算并绘制了流程图。同时对自来水厂采用的几种常规加矾控制方案进行了研究和分析，并针对实际情况提出了改进型自动加矾方案。

第3 章主要研究了水厂自动加氯控制系统的自动化实现。研究了比例、反馈、复合三种常规的自动加氯控制系统。针对水厂实际情况，将前馈+串级控制系统运用到滤后加氯控制系统中。在实现过程中，应用采样控制理论进行采样控制，并对采样控制进行了仿真研究。

第4 章主要研究了水厂变频供水的节能原理。简述了恒压供水的节能原理及实现框图；详细推导了变压变量供水的工程模型，对其节能原理进行了深入分析和研究。同时对循环变频软启动技术进行了分析和探讨。

第5 章对水厂综合自动化系统进行了研究。深入研究了数据采集终端，设计了该数采终端的软硬件图和网络结构图。

第6 章结合榔梨水厂的工程实际，运用上述理论详述了水厂各个部分自动化的实现。主要有水厂的工艺流程，网络结构，加药加氯自动化，滤池控制系统自动化，变频供水自动化和上位机监控等。

本文主要工作及创新点如下：

1．设计了改进型加药控制方案。该方案在前馈中考虑了取水量和浊度对投加量的影响，比只考虑取水量的方案更容易克服浊度扰动，且容易实现。同时该改进方案在流动电流检测仪测量不很准或是出现故障时仍可以进行有效控制。可以避免仪表故障时，要求人工投加的尴尬。

2．针对滤后加氯要求人工设定投加量的情况，提出了增加一级反馈回路进行自动设定的前馈+串级控制方案。该控制方案可以全自动连续调整投加量，实现自动有效投加。在实施的过程中采用了采样控制原理，并进行了仿真研究。

3．分析了变频供水的节能原理，推导了变压变量供水的工程模型，并在榔梨水厂的实际过程中加以运用。

4．设计了水厂管网参数监控系统的网络结构和数据采集终端，对供水系统综

合自动化进行了阐述。

5．对榔梨水厂进行了软件部分的整体设计和实现。包括取水，变压变量供水，过滤，反冲洗，加矾加氯，数据通信，网络构成，上位机监控，报表打印等在内的水厂自动化控制系统。

第2 章加药控制系统

加药自动控制必须根据水厂特有的源水情况和工艺设施配置情况来选择合适的控制和实现方式。该系统一般由自动配矾子系统和自动加矾子系统组成。前者主要实现矾液的自动配制，后者实现矾液的自动投加。

2.1 自动配矾子系统

2.1.1 自动配矾子系统的组成和功能

水厂常配备两个矾池，一用一备。用于投加矾液的池称为工作池，另一个称为备用池，两个矾池均独立运行。池中矾液的配制一般要求在投加前几分钟内启动并完成，称为配矾。在连续加药过程中，备用池配矾的启动是由工作池的配矾液位控制的。

每个矾池均有一个加浓矾阀，用于加入浓矾。一个进水阀，用于稀释浓矾。

一个出矾液阀，用于将矾液投加到水池中（用计量泵投加）。为保证矾液的连续供应，在工作池矾液低于停止投加液位设定值时，停止该池的投加，改用备用池投加，于是存在工作池与矾池的切换。以上工作及矾液的配比计算，相应故障诊断报警都是由自动加矾子系统完成。

2.1.2 自动配矾子系统的计算

配矾子系统需要完成两类计算：一是波美度与配比浓度的的换算；二是配矾比计算。

1．波美度与百分比浓度换算

对于矾液来说，一般用波美度来表示浓度，这就要进行浓度换算。一般有如

下公式：

假设某矾液质量百分比浓度为a,其中水的质量为X，矾的质量为Y，则有

2．配矾比计算

配矾其实就是在矾池原矾液基础上，配加一定浓度的高浓度矾液和水，使矾液浓度达到投加要求，以保证加药质量。

因此，配矾比计算实际上就是计算出加浓矾深度和配矾深度。如图2.1 所示。

水厂自动化控制系统

现代自来水厂自动化控制系统 1 水厂制水工艺流程 （1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。（2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。 （3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。 （4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。 （5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。 （6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。 2 水厂自控系统组成 主要包括：取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加矾自动控制系统、加氯自动控制系统、格栅配水池控制系统、反应沉淀池

控制系统、滤池气水反冲洗控制系统、配电控制系统、水厂中央控制室自动化调度系统。自控系统多采用PLC＋IPC的集散控制系统(DCS)模式。 （1）中央控制室站点：对整个系统进行监控和调度，同时留有四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）系统接口，与上层管理系统进行通讯。 （2）配电室控制站点：对高压及低压配电系统进行监控。 （3）取水泵房控制站点：取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控。 （4）送水泵房控制站点：对送水泵、潜污泵等进行监控。 （5）格栅配水池控制站点：对快开排泥阀、格栅液位、格栅除污机、螺旋输送机等进行监控。 （6）反应沉淀池控制站点：对快开排泥阀、刮泥机进行监控。 （7）滤池公共部分控制站点：对反冲洗公共部分（反冲洗泵、鼓风机、干燥机及相关阀门）进行监控。 （8）滤池控制站点：根据单格滤池数量进行配置，每格滤池一个，对单个滤池设备进行监控。 （9）加矾控制站点：对加矾、自动配矾系统进行监控。 （10）加氯控制站点：对加氯系统进行监控。 在实际工程当中，当控制站点较近时，可以将某些站点合在一起，根据功能及控制规模大小，有些站点可以设为从站或远程站点。例如长沙榔梨水厂自控系统中，根据实际情况，按照功能分为5 大块：即取水泵房控制系统，加矾、加氯和格栅配水控制系统，滤池及反冲洗设备控制系统，送水泵及设备控制系统，中央控制室等。

水厂自控系统方案

系统方案介绍 1概述 本工程是神华乌海能源公司西来峰工业园区供水工程，系统由配水泵站、调节池、调节泵站、水旋池、澄清池、排泥泵站、投药间、加压泵站等主要设备及工艺系统组成。 1.1工程主要原始资料 1室外环境温度：多年平均气温9.6℃ 极端最高气温(历年极端最高气温) 40.2℃ 极端最低气温(历年极端最低气温) -32.6℃ 2海拔高度：1124.35m 3安装现场地震列度：VIII度 4 室内环境湿度：最高100％，最低10％ 5污秽等级：III级（按Ⅳ设计） 2 规范和标准 应遵循的主要现行标准，但不仅限于下列标准的要求： NDGJ16-89 火力发电厂热工自动化设计技术规定 CECS81：96 工业计算机监控系统抗干扰技术规范 1998.09.30 火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定 GB 11920-98 电站电气部分集中控制装置通用技术条件 GB 4720-84 低压电器控设备 JB 616-84 电力系统二次电路用屏（台）通用技术条件

TEC 144 低压开关和控制设备的外壳防护等级ANSI 488 可编程仪器的数字接口 ISA --55.2 过程运算的二进制逻辑图 ISA --55.3 过程操作的二进制逻辑图 ISA --55.4 仪表回路图 NEMA --ICS4 工业控制设备及系统的端子板 NEMA --ICS6 工业控制设备及系统的外壳 DL 5028 电力工程制图标准 TCP/IP 网络通讯协议 IEEE802 局域网标准 05X101-2 地下通信线敷设 HG/T20509-2000 仪表供电设计规范 HG/T29507-2000 自动化仪表选型规定 HG/T20513-2000 仪表系统接地 HG/T 20508-2000 控制室设计规定 HG/T 20700-2000 可编程控制系统工程设计规定 GB50217-1994 电力工程电缆设计规定 HG/T20505-2000 过程测量和控制功能标志及图形符号 GB／T 50314—2000 智能建筑设计标准 DB32/191-1998 建筑智能化系统工程设计标准 CECS/119-2000 城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范GB/T50311-2000 建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范

水厂自动化控制系统

水厂自动化控制系统 一、适用范围： 该系统适用于供水企业远程控制管理水厂，水厂操作人员可以在水厂控制室远程监测厂内水池水位、进厂流量、出厂流量、出厂压力、水质等信息；远程监测加压泵组、配电设备及其它自动化设备的工作情况；可以远程控制加压泵的启停。水司调度中心工作人员及公司主管领导可以远程监测各水厂的工作情况及水厂操作人员的操作情况。 二、系统组成： 水厂自动化控制系统是水司生产调度管理系统的一个子系统，主要由水司调度中心、水厂自动化控制中心、通信平台、加压泵组测控终端、配电设备监测终端组成。 三、通信平台 水司调度中心、各水厂、各职能部门之间数据通信在局域网内完成；水厂与调度中心之间一般租用或铺设光纤。 四、水厂自动化控制终端的功能特点、产品结构及使用要求。 1、水厂自动化控制终端的功能特点：

◆采集进厂流量、蓄水池水位、清水池水位、出厂压力、出厂流量、出厂水质、安防报警等信息；可采集每台泵的出水压力、出水流量。 ◆采集每台加压水泵启停状态、运行时间、工作电流、工作电压、电能等电参数。 ◆采集配电室设备的开关状态、总电能等。 ◆监视水厂大门、制水车间、泵房等重要区域的图像。 ◆支持加压泵组控制柜手动控制、自动控制、远程控泵组设备的启停，控制模式可切换。 ◆电流过大、水位过低、压力过高、控制柜保护、配电故障、闲人进入状况发生时，立即上报告警信息。 ◆支持局域网有线通信，支持GPRS、短消息无线通信。 ◆存储、显示、查询水厂监测数据及工作参数。 ◆支持就地、远程测控设备维护。 2、产品结构 水厂需要监控的项目多，依据被监测内容，终端可分为：加压泵组远程测控终端、配电远程监测终端、进厂水量监测终端、视频监控终端。这些终端依据现场情况也可以合并成一个综合终端。 加压泵组远程测控终端水泵启动柜

当代自来水厂自动化控制系统的研究与实现

现代自来水厂自动化控制系统的研究与实现 第1 章绪论 水厂自控系统简介 水厂制水工艺流程 各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程相似，如图所示。 图中主要分为以下几个工艺过程： （1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。 （2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。 （3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。 （4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。 （5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。 （6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。 水厂自控系统组成 自来水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立，同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立，因此通常将整个工艺按控制单元划分，主要包括：取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加矾自动控制系统、加氯自动控制系统、格栅配水池控制系统、反应沉淀池控制系统、滤池气水反冲洗控制系统、配电控制系统、水厂中央控制室自动化调度系统，这些工艺单元内设备相对集中。根据这些特点，自控系统较多采用PLC＋IPC的集散控制系统(DCS)模式。 采用PLC+IPC 系统的水厂自动化控制设计一般采用多主站加多从站结构，能够较好的满足国内水厂自动化的监控、保护要求。控制点分布在水厂内不同的位置，采用就近控制原则，在设备集中区分别设置不同的PLC 站对该区域设备进行监控，再通过通讯网络，各PLC 站之间进行数据通讯，实现整个水厂的自动化控制。在控制单元内，PLC 站实现对该单元内设备的自动控制。这样的优点是使控制系统更加可靠，当某一控制单元发生故障时不会严重影响其它单元的自动运行，同时由于单元内控制设备、检测仪表就近相连，减少了布线成本。 一般根据土建设计，将水厂自动化控制系统按设备位置情况及功能进行组织，分为如下一些控制站点。 （1）中央控制室站点：对整个系统进行监控和调度，同时留有四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）系统接口，与上层管理系统进行通讯。 （2）配电室控制站点：对高压及低压配电系统进行监控。 （3）取水泵房控制站点：取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控。

自动控制系统在自来水厂应用

自动控制系统在自来水厂地应用 摘要：通过对自来水厂自控系统应用地介绍,说明了可编程控制器 PLC在工控中地重要地位.关键词：自控系统；PLC；自来水厂 1．系统网络结构 该方案采用光纤以太网组成, 以太网地速度可达到100Mb/ s.控制中心两台监控计算机通过以太网交换机与各PLC工作站相连接, 两台监控计算机互为冗余,按无人值班<少人值守）运行方式设计.网络上地各部分设备中任一部分不工作或故障,不影响系统其它部分地运行.b5E2RGbCAP 该方案由主控级(控制中心>和PLC1 、PLC2 、PLC3 、PLC4 、PLC5 、PLC6现地控制单元组成,主控级设有二台冗余工作地主机操作员工作站,作为控制中枢,非运行期间作为培训等.主控级除完成对被控对象地监视控制外,还具有与Internet通信及其他外部系统通信并留有与办公自动化联机接口,是整个监控系统地控制核心.现地单元级设6套现地测控单元LCU,直接面向生产过程,负责对现场数据地采集和处理,能够独立或按主控级地命令完成对所有被控对象地监视和控制.每台PLC柜上均配有触摸屏.主控级监控计算机之间以及与现地单元级各控制单元均可采用TCP／IP 以太网联接,采用以太网直接联接,传输速率高,安全稳定性好.系统网络拓扑见下图.p1EanqFDPw

PLC采用西门子S7-300系列产品,监控计算机在Windows xp 下使用Ifix 作为监控软件.两台监控计算机安装完全相同地系统软件和应用软件.由于两台监控计算机均同时与以太网相连, 因此它们可同时从PLC 得到相同地信号, 但是向PLC 发送命令及打印机地控制是互锁地.DXDiTa9E3d 2. 各分站描述 2.1 取水泵站PLC1 (1> 主要检测参数 原水PH 值、流量、温度、浊度。原水进水阀开度、原水进水阀超限位报警、原水进水阀限位开关、原水进水阀故障报警.RTCrpUDGiT (2> 主要控制功能 原水泵控制。接受并执行来自监控计算机地正确指令和参数设置。将原水泵及吸水井地运行状态及参数传送至监控计算机.5PCzVD7HxA 2.2 加药加氯PLC2 (1> 主要检测参数

水厂自控系统建设方案设计

专业资料 徐圩水厂自控系统建设方案 刘朋

目录 1.徐圩水厂自控系统的构成 (2) 1.1自控系统结构与目标 (2) 1.2控制方式 (3) 2.中控室 (3) 2.1运行监视 (3) 2.2运行控制 (3) 2.3数据管理 (4) 2.4报警处理 (4) 2.5报表及打印 (4) 2.6 Web数据服务 (4) 3.各子站控制 (4) 3.1原水泵房控制站 (4) 3.2高效澄清池控制站 (5) 3.3翻板滤池控制站 (6) 3.4加氯加药间控制站 (7) 3.5臭氧活性炭间控制站 (8) 3.6送水泵房控制站 (8) 3.7污泥脱水间控制站 (9)

1.徐圩水厂自控系统的构成 徐圩水厂自控系统网络拓扑结构采用光纤以太环网结构，在这种网络结构 下，每个子站都可以通过两条不同的通道与中控室进行通讯，即使网络中的一处光纤受到损伤，也不会影响中控室与主站之间的通讯。 徐圩水厂自控网络拓扑图 1.1自控系统结构与目标 徐圩水厂自控系统按照分散控制，集中管理的原则配置，全厂拥有一处中控室，管理整个生产过程，并且在取水泵站、高效澄清池、加药加氯间、滤池、活性炭处理间、送水泵房和污泥脱水间分别设置有PLC控制站，PLC控制站组成光纤以太环网，各控制站负责处理各站的数据采集和控制任务。 自控系统具有以下功能： 1）在线实时显示各工艺环节的生产数据，并根据工艺的要求对生产过程中的异常数据进行不同方式的显示及报警提示； 2）实时显示全厂生产过程中各重要设备的运行状态及参数，并对异常情况进行显示和报警提示； 3）根据进水流量、出水浊度和加药配比值来实现加药系统的自控控制； 4）采用自动调节实现滤池的恒水位过滤。反冲洗根据滤池水位、滤层上下差压和阀门开度实现运行、反冲洗到再运行的全过程控制，同时也可实 现在操作画面上进行人工强制反冲洗；

现代自来水厂自动化控制系统的应用分析

现代自来水厂自动化控制系统的应用分析 发表时间：2019-05-05T14:47:57.873Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：郭智雄[导读] 摘要：随着我国城市化进程的不断加快，城市人口对最资源的需求也越来越高，而且自来水工程在我国农村也得到了大范围的普及，因此对自来水厂的供水质量就提出了越来越高的要求，必须使用更先进的供水技术才能满足人们对水的需求，自动化控制系统在这样的背景下应运而生。 西安水务（集团）有限责任公司 710061 摘要：随着我国城市化进程的不断加快，城市人口对最资源的需求也越来越高，而且自来水工程在我国农村也得到了大范围的普及，因此对自来水厂的供水质量就提出了越来越高的要求，必须使用更先进的供水技术才能满足人们对水的需求，自动化控制系统在这样的背景下应运而生。本文首先介绍了自动化的控制系统的发展和构成，随后分析了现代自来水厂自动化控制系统的应用。 关键词：自来水厂；自动化控制系统；应用前言 水质自动监测、自动处理、自动调节供水流量等都是自来水厂自动化控制的内容，通过这项技术能够版主自来水厂提高供水质量和效率，并能够采取最优方式改善水环境，同时由于是自动化控制，因此人为因素造成的影响非常小，明显提高了自来水厂的工作准确性。通过以上分析可以得知，自动化控制系统对自来水厂非常重要，必须对这种技术进行深入研究，从而更好的让这套系统在自来水厂中进行应用。 一、现代自来水厂自动化控制系统概述 （一）发展历程 自动控制系统在自来水厂共经历三个发挥阶段，第一个阶段为分散控制，这个阶段的自动化控制和自来水厂的各部分构成不产生任何影响，同时各个构成部分之间也都相对都相对独立，无法为对方造成影响。第二个阶段为综合自动化，在这个阶段中自来水水厂的既可以形成互相影响的工作模式，又可以像分散控制阶段一样相对独立，同时这个阶段安全性和可靠性也比较高[1]。第三个阶段为自动化控制，在这个阶段不仅一个自来水厂内部可以实现综合化管理，更可以让一片区域内的所有自来水厂通过资源共享来实现综合管理，极大提升了区域内的供水效率。我国目前只有经济发达地区的大型自来水厂在使用自动化控制，对于经济较为落后的地区来讲，分撒控制和综合自动化的应用比较普遍。 （二）自动化控制系统的构成逻辑控制系统和计算机是自来水厂自动化控制的重要组成部分，其中逻辑控制系统指的自动采集数据、自动监测水质、自动集散等。如果我们仔细对自动化系统进行分析会发现，如果使用数据采集与监视控制系统来执行自来水厂的自动化控制，虽然可以是实现区域内自来水厂之间的便捷通信和资源共享，但是这种系统的时效性却比较差，会导致区域内自拉力水的自动化控制力度被削弱。和数据采集与监视控制系统相比，集散控制系统在保证区域内自来水厂零号通信基础上其时效性也比较高，但是集散控制系统也有工作量大的缺陷，为后期的系统维护以及自来设备的检修提供了不小的难度。因此进过不断的努力，计算机和逻辑控制系统的组合被应用到了自来水厂的自动化控制中，这样区域内的自来水厂在各自独立的同时也可以在系统的控制下进行统一管理，而且逻辑控制系统可以让区域内的自来水厂时间便捷通信和资源共享，同时其时效性也比较优秀，最重要的是这套系统的运行和维护都比较简单，在后期进行维护和检修时不需要投入太大的精力，因此计算机和逻辑控制系统的组合得到了广泛应用。 二、现代自来水厂自动化控制系统的应用 自动化控制系统控制过程可分成闭环控制系统和开环控制系统。前者又叫做反馈控制系统，也就是通过输出量和期望值之间的差距来实施控制，后者又叫做顺序控制系统，由检测元件、执行机构以及被控对象所构成，广泛应用于化工、机械等领域。从给定信号上来看，自动化控制系统又可分为程序控制系统、随动控制系统和恒值控制系统。自动化控制系统应用范围也从机械和化工等领域扩展到了医学、生态学等领域，不仅对整体社会的发展具有极大推动作用，而且对于社会组织机构以及个人均有一定影响。 （一）管理和控制系统的集成自来水厂自动控制系统集成了水位、流量、水质、压力、温度等水环境数据的自动监测，以及包括水中溶解氧、导电率PH值等信息的自动采集，通过在自动化控制，自来水厂的信息化水平得到了明显提升，并且极大提升了水厂的管理效率和人们的用水需求。经过研究发现，在对水环境实施的管理中，自动化系统主要分为了设备管理、控制管理以及综合管理三部分，设备管理主要针对的是用于自动化系统的各种设备，控制管理指的是对水做出的沉淀、过滤、供应等处理，综合管理是在协调以上两种管理内容的一种方式。可以得知，自动化控制系统覆盖了自来水厂的各个发面，各个部分集成在一起有序的运行，使整个自来水厂成为了一个整体。 （二）逻辑控制系统的应用利用逻辑控制系统可对自动控制进行标准化编程，这样系统的兼容性也会更好，这套系统共有运动控制功能模块、扩展功能模块等六个功能模块，而每个功能模块都有其特定的控制程序，自来水厂的工作人员只需要对每个不同的功能模块下达控制指令就可以完成对系统的控制[2]。另外在目前的工业领域中，对DH+网络的使用非常广泛，这种网络能够自动查询系统存在的各种故障，进而采取相应措施消除故障，因此在目前很多使用了自动化控制系统自来水厂都使用了DH+网络。使用了自动化控制系统的自来水厂，其所有设备产生的数据都可以利用逻辑控制系统进行控制，同时还在逻辑控制系统中引入了人机结构，这样自动化控制系统的可靠性得到极大提升。自动化控制系统运用于自来水厂中，可以有效提高节能降耗效率，所以自来水厂应非常重视自动化控制系统的应用与推广。利用自动化控制系统可实现对自来水厂制水工艺中取水、制备加药、沉淀排泥和送水各个环节中电能、药剂量、水量等的控制，减少能耗，提高工作效率，改善自来水厂的运营管理水平，提高水质。 结束语 综上所述，我国的经济建设正在快速进步，城市人口数量在逐渐增加，同时随着农村发展水平的不断提高，我国的自来水厂供水压力也在不断增加，在这样的背景下的自来水厂必须采取更有效的有段才能满足人们不断增长的用水需求。本文从自来水厂自动控制系统的发展和具体构成出发，对其集成和逻辑控制系统应用做了分析，希望我国的自来能够深化对这套系统的应用，并积极创新技术，从而为供水工作提供有力保障。

水厂自控系统建设方案

. .. . . 徐圩水厂自控系统建设方案 刘朋

目录 1.徐圩水厂自控系统的构成 (2) 1.1自控系统结构与目标 (2) 1.2控制方式 (3) 2.中控室 (3) 2.1运行监视 (3) 2.2运行控制 (3) 2.3数据管理 (4) 2.4报警处理 (4) 2.5报表及打印 (4) 2.6 Web数据服务 (4) 3.各子站控制 (4) 3.1 原水泵房控制站 (4) 3.2 高效澄清池控制站 (5) 3.3 翻板滤池控制站 (6) 3.4 加氯加药间控制站 (7) 3.5 臭氧活性炭间控制站 (8) 3.6 送水泵房控制站 (8) 3.7 污泥脱水间控制站 (8)

1.徐圩水厂自控系统的构成 徐圩水厂自控系统网络拓扑结构采用光纤以太环网结构，在这种网络结构下，每个子站都可以通过两条不同的通道与中控室进行通讯，即使网络中的一处光纤受到损伤，也不会影响中控室与主站之间的通讯。 徐圩水厂自控网络拓扑图 1.1自控系统结构与目标 徐圩水厂自控系统按照分散控制，集中管理的原则配置，全厂拥有一处中控室，管理整个生产过程，并且在取水泵站、高效澄清池、加药加氯间、滤池、活性炭处理间、送水泵房和污泥脱水间分别设置有PLC控制站，PLC控制站组成光纤以太环网，各控制站负责处理各站的数据采集和控制任务。 自控系统具有以下功能： 1)在线实时显示各工艺环节的生产数据，并根据工艺的要求对生产过程中 的异常数据进行不同方式的显示及报警提示； 2)实时显示全厂生产过程中各重要设备的运行状态及参数，并对异常情况 进行显示和报警提示； 3)根据进水流量、出水浊度和加药配比值来实现加药系统的自控控制； 4)采用自动调节实现滤池的恒水位过滤。反冲洗根据滤池水位、滤层上下 差压和阀门开度实现运行、反冲洗到再运行的全过程控制，同时也可实 现在操作画面上进行人工强制反冲洗；

[第二水厂自动化升级改造方案]水厂自动化控制流程

[第二水厂自动化升级改造方案]水厂自动化控制流程 第二水厂自动化升级改造方案 1自动化监控系统设计 1.1 监控中心设计在监控中心安放一面两工位的操作台，操作台上放置自动化流程监控计算机和视频监控计算机以及打印机等。 监控中心计算机通过网线和网络机柜中心交换连通，PLC控制柜的数据和视频监控的视频画面通过网线传输至监控终端电脑。 1.2 加压泵房自动化设计在配电室新增1#--6#电机的软启动控制柜，该控制柜控制电机的启停，同时采集电机运行的三相电参、功率因素等等。安装软启动器后起动电流小、起动速度平稳可靠、对电网冲击小，且起动曲线可根据现场实际工况调整，从而减少了起动时对设备的冲击力，降低了对设备的损害，延长了使用寿命。主要目的是降低起动电压与电流，保证了生产的安全稳定。 加压泵房1#-6#管道泵前泵后安装电动蝶阀，起切断和连通管路的作用。该电动蝶阀具有远程控制功能，系统调试完成后将可在监控端实现远程开关。在管道合适位置安装压力变送器，采集压力信号，同时将压力信号远传至监控计算机，实时反应管路运行情况。

在加压泵房出水口安装电磁流量计，用于统计出水总量，同时将流量计的输出信号接送至PLC控制柜，将流量信息反映到监控计算机。 在配电室安装PLC控制柜，将现场的采集信号，控制信号全部接入该控制柜中，信号经CPU处理后传输至计算机监控系统。计算机监控系统的控制信号经PLC下发控制信号，实现设备的远程控制。 1.3 水源井自动化设计在水源井采水地安装软启动控制箱，用于控制水源井水泵的启停，同时采集水泵运行的三相电参和功率因素等。 在出水管路上安装电磁流量计，用于记录水井的实时流量和累计流量，流量计具有信号远传功能。 在出水管路安装压力变送器，同步采集管路内部压力，通过压力的显示形象的反应潜水泵的运行情况。 在出水管路上安装电动蝶阀，用于控制管路的开合，电动蝶阀具有远程控制功能。

水厂自动化,水厂自动化监控系统方案

水厂自动化，水厂自动化监控系统方案 一、概述： 为解决农村饮水安全问题，很多地方建立了小型水厂，集中为一些村镇供水。小型水厂自动化与配电是水厂建设中的重要部分，以下对该部分内容做简要介绍。 二、农村集中供水形式： 各地根据自身的水资源及地势情况确定供水形式，主要包括一下几种： 1、直供井供水：每个村镇打一眼或多眼深井，直接通过管网为村镇供水。 2、一眼或多眼水源井取地下水，进入小型水厂，加氯，进入清水池，再通过几套加压泵为 不同村镇供水；有的小型水厂清水池地势较高，可通过自流为不同的村镇供水。 3、一个或多个取水泵站取地表水，进入小型水厂后，经加药加氯等工艺处理进入清水池， 再通过几套加压泵为不同村镇供水；有的小型水厂清水池地势较高，可通过自流为不同的村镇供水。 三、小型水厂自动化解决方案 以第二种供水形式为例介绍水厂自动化系统。多眼水源井取地下水，原水进入小型水厂，加氯，进入清水池，再通过几套加压泵为不同村镇供水。 1、总体方案设计 ◆在水源井井房内安装水源井远程测控终端。 ◆在水厂进水口安装流量监测终端。 ◆在水厂加氯间安装加氯设备远程测控及水质监测终端。 ◆在水厂加压泵房安装加压泵站远程测控终端。 ◆在水厂低压配电室安装配电监测终端。 ◆在水厂值班室安装工控机、计算机、投影仪、打印机等。安装监控系统软件。 ◆流量监测终端、加氯设备远程测控及水质监测终端、加压泵站远程测控终端与值班室工控机之间采用局域网有线通信方式；水源井远程测控终端与值班室工控机之间采用GPRS无线通信方式（支持光纤通信方式）。 ◆未来，水厂需要对各用水单位进行流量监测，采用GPRS无线通信方式。

水厂自动化控制系统

水厂自动化控制系统 一、 适用范围： 该系统适用于供水企业远程控制管理水厂，水厂操作人员可以在水厂控制室远程监测厂内水池水位、进厂流量、出厂流量、出厂压力、水质等信息；远程监测加压泵组、配电设备及其它自动化设备的工作情况；可以远程控制加压泵的启停。水司调度中心工作人员及公司主管领导可以远程监测各水厂的工作情况及水厂操作人员的操作情况。 二、 系统组成： 水厂自动化控制系统是水司生产调度管理系统的一个子系统，主要由水司调度中心、水厂自动化控制中心、通信平台、加压泵组测控终端、配电设备监测终端组成。 三、通信平台

水司调度中心、各水厂、各职能部门之间数据通信在局域网内完成；水厂与调度中心之间一般租用或铺设光纤。 四、水厂自动化控制终端的功能特点、产品结构及使用要求。 1、水厂自动化控制终端的功能特点： ◆采集进厂流量、蓄水池水位、清水池水位、出厂压力、出厂流量、出厂水质、安防报警等信息；可采集每台泵的出水压力、出水流量。 ◆采集每台加压水泵启停状态、运行时间、工作电流、工作电压、电能等电参数。 ◆采集配电室设备的开关状态、总电能等。 ◆监视水厂大门、制水车间、泵房等重要区域的图像。 ◆支持加压泵组控制柜手动控制、自动控制、远程控泵组设备的启停，控制模式可切换。 ◆电流过大、水位过低、压力过高、控制柜保护、配电故障、闲人进入状况发生时，立即上报告警信息。 ◆支持局域网有线通信，支持GPRS、短消息无线通信。 ◆存储、显示、查询水厂监测数据及工作参数。 ◆支持就地、远程测控设备维护。

2、产品结构 水厂需要监控的项目多，依据被监测内容，终端可分为：加压泵组远程测控终端、配电远程监测终端、进厂水量监测终端、视频监控终端。这些终端依据现场情况也可以合并成一个综合终端。 3、加压泵组远程测控终端设备配置表 配电远程监测终端 视频监控终端 进厂水量监测终端

水厂自控系统建设实施方案{项目}

徐圩水厂自控系统建设方案 刘朋

目录 1.徐圩水厂自控系统的构成 (2) 1.1自控系统结构与目标 (2) 1.2控制方式 (3) 2.中控室 (3) 2.1运行监视 (3) 2.2运行控制 (3) 2.3数据管理 (4) 2.4报警处理 (4) 2.5报表及打印 (4) 2.6 Web数据服务 (4) 3.各子站控制 (4) 3.1 原水泵房控制站 (4) 3.2 高效澄清池控制站 (5) 3.3 翻板滤池控制站 (6) 3.4 加氯加药间控制站 (7) 3.5 臭氧活性炭间控制站 (7) 3.6 送水泵房控制站 (8) 3.7 污泥脱水间控制站 (8)

1.徐圩水厂自控系统的构成 徐圩水厂自控系统网络拓扑结构采用光纤以太环网结构，在这种网络结构下，每个子站都可以通过两条不同的通道与中控室进行通讯，即使网络中的一处光纤受到损伤，也不会影响中控室与主站之间的通讯。 徐圩水厂自控网络拓扑图 1.1自控系统结构与目标 徐圩水厂自控系统按照分散控制，集中管理的原则配置，全厂拥有一处中控室，管理整个生产过程，并且在取水泵站、高效澄清池、加药加氯间、滤池、活性炭处理间、送水泵房和污泥脱水间分别设置有PLC控制站，PLC控制站组成光纤以太环网，各控制站负责处理各站的数据采集和控制任务。 自控系统具有以下功能： 1)在线实时显示各工艺环节的生产数据，并根据工艺的要求对生产过程中 的异常数据进行不同方式的显示及报警提示； 2)实时显示全厂生产过程中各重要设备的运行状态及参数，并对异常情况 进行显示和报警提示； 3)根据进水流量、出水浊度和加药配比值来实现加药系统的自控控制； 4)采用自动调节实现滤池的恒水位过滤。反冲洗根据滤池水位、滤层上下 差压和阀门开度实现运行、反冲洗到再运行的全过程控制，同时也可实

水厂自动化控制系统样本

水厂自动化控制系统 一、适用范围: 该系统适用于供水企业远程控制管理水厂, 水厂操作人员能够在水厂控制室远程监测厂内水池水位、进厂流量、出厂流量、出厂压力、水质等信息; 远程监测加压泵组、配电设备及其它自动化设备的工作情况; 能够远程控制加压泵的启停。水司调度中心工作人员及公司主管领导能够远程监测各水厂的工作情况及水厂操作人员的操作情况。 二、系统组成: 水厂自动化控制系统是水司生产调度管理系统的一个子系统, 主要由水司调度中心、水厂自动化控制中心、通信平台、加压泵组测控终端、配电设备监测终端组成。 三、通信平台 水司调度中心、各水厂、各职能部门之间数据通信在局域网内完成; 水厂与调度中心之间一般租用或铺设光纤。 四、水厂自动化控制终端的功能特点、产品结构及使用要求。

1、水厂自动化控制终端的功能特点: ◆采集进厂流量、蓄水池水位、清水池水位、出厂压力、出厂流量、出厂水质、安防报警等信息; 可采集每台泵的出水压力、出水流量。 ◆采集每台加压水泵启停状态、运行时间、工作电流、工作电压、电能等电参数。 ◆采集配电室设备的开关状态、总电能等。 ◆监视水厂大门、制水车间、泵房等重要区域的图像。 ◆支持加压泵组控制柜手动控制、自动控制、远程控泵组设备的启停, 控制模式可切换。 ◆电流过大、水位过低、压力过高、控制柜保护、配电故障、闲人进入状况发生时, 立即上报告警信息。 ◆支持局域网有线通信, 支持GPRS、短消息无线通信。 ◆存储、显示、查询水厂监测数据及工作参数。 ◆支持就地、远程测控设备维护。 2、产品结构 水厂需要监控的项目多, 依据被监测内容, 终端可分为: 加压泵组远程测控终端、配电远程监测终端、进厂水量监测终端、视频监控终端。这些终端依据现场情况也能够合并成一个综合终端。 加压泵组远程测

自来水厂自动化解决方案

自来水改造工程仪表及自控系统 自控方案 自来水厂改造工程项目组 二零一四年十月三十一日

1 自控系统建立的必要性 自来水生产过程中机械和电气设备必然产生磨损，因此在日常生产过程中就需要时刻关注重要设备的运行状态。虽然水厂都配置了大量的设备维护人员，但通常情况下只有当维护人员到达现场后才能发现设备故障，且发现的往往都是比较严重的故障，会直接影响正常生产的开展。为了提高设备维护的主动性及时发现设备故障，维护人员需要一个平台来实时了解设备运行状态及运行参数。 综上所述，在水厂日常生产过程中为了更好实施工艺管理，需要建立一个能够直观反映实际生产状况的平台；为了更好地保障设备的正常运行，需要建立一个能够有效反映水处理过程中各重要设备状态及信息的平台。 水厂自控系统具备实时显示生产过程中工艺参数，重要设备运行状态及参数的功能，水厂自控系统的建立能够同时满足工艺和设备维护的需求，为水厂的日常生产的正常开展提供了一个平台。同时，自控系统不仅仅具有信息显示的功能还具备对设备进行远程操作的功能，同时系统还能实现对风机、水泵的远程控制，实现自动投药、自动加氯及滤池恒水位控制及滤池自动反冲洗的功能。自控系统建立后，可以通过自控系统实现对生产现场风机、水泵及阀门的远程操作，并实时反馈设备的操作结果。不再需要运行人员到现场进行设备操作，可实现生产现场的无人值守。运行人员可以将注意力更多的集中到对生产流程的掌握和控制，大

大提高了劳动生产率。另外，自控系统能够将实时生产数据保存下来，并以趋势图的方式显示出来，便于运行人员及时查看历史生产状况。因此，自控系统的建立不仅满足了工艺人员和维护人员的需求，极大的提高了劳动生产率，同时也为生产管理的提升提供了有效的数据支持，在水厂的日常生产和管理中扮演了重要作用。 2 自动控制系统说明 随着工业网络日益发达，工厂控制的复杂多样性，对工业网络要求也越来越高，普通的网络系统已经无法满足于现在自动化的发展趋势，。因此，建议将网络拓扑结构为光纤以太网环网结构，在这种网络拓扑结构下，每个子站都可通过两条不同的通道与中控室进行通讯，即使网络中的一处光纤受到损伤，也不会影响中控室与主站之间的通讯。 3 网络通讯拓扑

水厂自动化系统方案

水厂自动化系统方案（V型滤池） V型滤池全称为AQUAZUR V型滤池，是由法国得利满水处理有限公司首创的专利技术。八十年代以来，我国认识到国外气水反冲洗技术的独特冲洗效果，陆续引进国外先进的气水反冲洗工艺，用于新扩建水厂中。近年来，设计常规处理水厂工程时，规模在5-10万m3/d及以上的水厂，在工艺流程的构筑物选型中，多设计了V型滤池，以改善制水工艺，提高水厂自动化程度和生产管理水平。 V型滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高、低，自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。V型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大（约1.20m），粒径也较粗（0.95—1.35mm）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为70—90m2，甚至可达100m2以上。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.1NTU。 下面以我公司已完成的以V型滤池为工艺的广东揭东县自 来水公司10万吨自动化水厂工程为例，详细介绍一个典型的自动化水厂（以PLC为核心）的自动化监测监控过程及系统。

一、控制模式： 根据DCS集散控制系统原理，揭东水厂自控系统采用三级控制模式，即现场设备手动控制，车间（PLC分控站）自动控制，厂中央控制室集中控制，该控制模式有以下特点：1．集中管理、分散控制。即可在中控室对水厂的各种设备进行控制和管理，又能在车间通过局部控制器对车间设备进行控制，避免集成式控制系统存在的危险性，即主机一旦发生故障，整个控制系统就会停止运转，当主控器发生故障时，各局部控制器不会受影响而仍执行各自的控制程序。某个局部控制器故障也不会影响其他局部控制器的运行，使系统可靠性大大提高。 2．可使操作调试人员从就地控制，车间（PLC分控站）控制逐步过渡到中央控制。调试安装方便，便于操作。 3．可维护性好。检修系统中任一部分，不会影响其它部分的自动运行。 由于PLC的可靠性高，可与工艺现场信号直接相连，而现代高档PLC如：Simens、Modicon、AB、GE等的通讯功能和网络功能都有很大提高，且有较强的功能软件平台，由PLC和工业型电脑组成的DCS系统在硬件、软件的可靠性、实时性、开放性等方面都具有很大的优势，同时，也符合国际上的发展趋势。

现代化水厂自动控制和监控系统升级改造

现代化水厂自动控制和监控系统升级改造 【提要】:本文以中山市大丰自来水有限公司的自动控制系统和监控改造为例，就现代化水厂中应用广泛的Intouch 10.0工控组态软件和施耐德PLC在生产监控系统改造中的应用进行详细的介绍。 一. 水厂自动控制系统概述 中山市大丰自来水有限公司是目前中山市最大的供水厂之一，经2007年二期扩建后日供水能力达50万m3，全厂于1997年动工兴建，规划日供水能力为80万m3，分四期建设,目前已建成2期。在2006年至2008年各子站PLC 已通过升级改造逐步升级至施耐德的Premium系列PLC。子站PLC改造完成后，中控室监控电脑通过多路开关和前端机（前端机一备一用）同现场PLC通讯，采用Modbus通讯协议，系统监控软件为法国的TOPKAPI VISION 32系统。监控软件已应用多年，整个自控系统存在前端机无备件，监控软件系统扩展性、开放性较差，已不能适应新的现代化管理的需要，因此，整个监控系统在2009至2010年期间采用了WONDERWARE公司的INTOUCH 10.0监控软件了升级改造。 二. INTOUCH改造过程 2.1 工艺要求和监控系统构成 中山市大丰自来水有限公司生产工艺流程如图1所示。 生产监控系统能对全厂的工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监视、控制以及参数超限的报警、联锁。操作站能给各类人员（操作员、组态工程师、管理人员）提供监控、组态、维护的良好“人-机”界面，各类人员可以通过键盘和鼠标进行操作，操作级别可以通过键锁和口令来实现；在操作站上，应有相应画面可以供工艺操作人员操作和监视工艺过程。工程技术人员能够在工程技术人员画面上方便的进行系统的生成、用户流程图及各类图形的生成，以及各类纪录、报表生成；维护人员能够利用维护人员画面方便地进行整个系统的维护工作；报警功能；趋势功能；诊断功能；打印、纪录功能；数据通讯功能；模拟屏显示等。 2.2 Intouch软件的应用核心

水厂自控系统方案

______________________________________________________________________________________________________________ 系统方案介绍 1 概述 本工程是神华乌海能源公司西来峰工业园区供水工程，系统由配水泵站、调节池、调节泵站、水旋池、澄清池、排泥泵站、投药间、加压泵站等主要设备及 工艺系统组成。 1.1 工程主要原始资料 1室外环境温度：多年平均气温9.6 ℃ 极端最高气温 (历年极端最高气温 )40.2 ℃ 极端最低气温 (历年极端最低气温 )-32.6 ℃ 2海拔高度： 1124.35m 3安装现场地震列度： VIII 度 4室内环境湿度：最高 100 ％，最低 10 ％ 5污秽等级： III 级（按Ⅳ设计） 2规范和标准 应遵循的主要现行标准，但不仅限于下列标准的要求： NDGJ16-89火力发电厂热工自动化设计技术规定 CECS81 ：96工业计算机监控系统抗干扰技术规范 1998.09.30火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定 GB 11920-98电站电气部分集中控制装置通用技术条件 GB 4720-84低压电器控设备 JB 616-84电力系统二次电路用屏（台）通用技术条件 精品资料

______________________________________________________________________________________________________________ TEC 144低压开关和控制设备的外壳防护等级 ANSI 488可编程仪器的数字接口 ISA --55.2过程运算的二进制逻辑图 ISA --55.3过程操作的二进制逻辑图 ISA --55.4仪表回路图 NEMA --ICS4工业控制设备及系统的端子板 NEMA --ICS6工业控制设备及系统的外壳 DL 5028电力工程制图标准 TCP/IP网络通讯协议 IEEE802局域网标准 05X101-2地下通信线敷设 HG/T20509-2000仪表供电设计规范 HG/T29507-2000自动化仪表选型规定 HG/T20513-2000仪表系统接地 HG/T 20508-2000控制室设计规定 HG/T 20700-2000可编程控制系统工程设计规定 GB50217-1994电力工程电缆设计规定 HG/T20505-2000过程测量和控制功能标志及图形符号 GB ／T 50314 —2000智能建筑设计标准 DB32/191-1998建筑智能化系统工程设计标准 CECS/119-2000城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范 GB/T50311-2000建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范 精品资料

某水厂自控系统现状分析及建议

某水厂自控系统现状分析及建议 摘　要：对某水厂的自控系统存在的问题进行了分析，并结合实际情况，依据个人观点，提出自控系统改善建议。 关键词：PLC；工业以太网；现场总线；分析与建议 引言 参看一些文献，发现我国水厂自动化在20世纪80年代得到了较大规模的发展，大量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国，建成了一批全引进的水厂，使我国水厂自动化进程大大加快，自动化水平也快速提高。但由于历史和现实的原因，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，发展也不平衡。而且，在一些已实现自动化的水厂中，其功能并未充分发挥出来。有的自控系统从未运行过，一直处于闲置状态;有的运行一段时间后变为了手动，甚至处于瘫痪状态，造成了自动化系统和设备的极大浪费。对于这些水厂自动化中出现的问题，究其原因，与目的（盲目追求高标准，忽视管理和运行）、设计（自控功能仅实现手自动转换，与工艺无关）、设备（配套问题、备品备件及维护改造问题）和管理（缺乏管理制度和维护队伍）等多种问题有关。 正文 一、某水厂自控系统现状及存在的问题 某水厂于2010年基本完成了水厂自动控制的系统建设并投入试运行，系统采用PC+PLC（计算机＋可编程控制器）方式构成集散型自动控制系统，PLC采用罗克维尔公司的SLC500系列产品，大部分自控设备为进口品牌产品。水厂地处宁波市鄞州山区，与城区高差为五十余米，水源取自鄞西皎口水库。日常供水时期，水厂利用厂区与市区的高差，采用重力流输水，节约了电耗。水库低水位时，开启取水提升水泵供水。 某水厂工艺：皎口水库——（取水泵房）——加药、前加氯——折板反应池——平流式沉淀池——V型滤池——后加氯——清水池——输水管网——用户 其中主要设备为提升水泵5台，加矾计量泵4个，加氯机5台， PAM、石灰配置和投加系统各1组，平流式沉淀池4组，往复式刮泥机8组，泄氯回收装置一组，加药增压泵3

当代自来水厂自动化控制系统的研究与实现

现代自来水厂自动化控制系统的研究与实现第1章绪论 水厂自控系统简介 水厂制水工艺流程各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基 本的流程相似，如图所示。 混合一”絮凝沉■清水池——?二级泵房——?城帖网 ----- 污水池S泵房——浓踹——脱水——污观外运 上淸液冋疣至配水井 图1.1水厂工艺流程图 图中主要分为以下几个工艺过程: (1)取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水 厂。 (2)药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混 凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。 (3)混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排 出反应后沉淀的污泥。 (4)平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬 浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。 (5)过滤沉淀：水通过颗粒介质(石英砂)以去除其中悬浮杂质使 水澄清，并定时反冲洗石英砂。 6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水

管网。 水厂自控系统组成自来水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立，同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立，因此通常将整个工艺按控制单元划分，主要包括：取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加矾自动控制系统、加氯自动控制系统、格栅配水池控制系统、反应沉淀池控制系统、滤池气水反冲洗控制系统、配电控制系统、水厂中央控制室自动化调度系统，这些工艺单元内设备相对集中。根据这些特点，自控系统较多采用PLOIPC的集散控制系统（DCS濮式。 采用PLC+IPC 系统的水厂自动化控制设计一般采用多主站加多从站结构，能够较好的满足国内水厂自动化的监控、保护要求。控制点分布在水厂内不同的位置，采用就近控制原则，在设备集中区分别设置不同的PLC站对该区域设备进行监控，再通过通讯网络，各PLC站之间进行数据通讯，实现整个水厂的自动化控制。在控制单元内，PLC 站实现对该单元内设备的自动控制。这样的优点是使控制系统更加可靠，当某一控制单元发生故障时不会严重影响其它单元的自动运行，同时由于单元内控制设备、检测仪表就近相连，减少了布线成本。 般根据土建设计，将水厂自动化控制系统按设备位置情况及功能进行组织，分为如下一些控制站点。 1）中央控制室站点：对整个系统进行监控和调度，同时留有四遥 遥测、遥信、遥调、遥控）系统接口，与上层管理系统进行通讯。 2）配电室控制站点：对高压及低压配电系统进行监控。 3）取水泵房控制站点：取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进 行监控。 4）送水泵房控制站点：对送水泵、潜污泵等进行监控。 5）格栅配水池控制站点：对快开排泥阀、格栅液位、格栅除污机、 螺旋输送机等进行监控。 6）反应沉淀池控制站点：对快开排泥阀、刮泥机进行监控。 7）滤池公共部分控制站点：对反冲洗公共部分（反冲洗泵、鼓风 机、干燥机及相关阀门）进行监控。