第一篇：金沙灣水廠自控系統的構成及運行介紹

金沙灣水廠自控系統的構成及運行介紹

蔣天云

【摘 要】 介紹金華市金沙灣水廠自動化控制系統的構成和特點，并結合供水工藝的運行、設備的控制、儀表的監測，談一些運行中存在的問題、管理方面的體會。【關鍵詞】 供水工藝 自控系統 設備運行 排泥 水處理技術引言

金華市金沙灣水廠作為省重點工程，通過召投標，分二期建設。工程總設計供水量為30萬噸/天，其中一期工程供水量為15萬噸/天，已于2001年8月建成并投入運行，二期工程現正在建設當中，預計年底前主體工程可以完工。金沙灣水廠于2001年8月份建成后成為了唯一向金華市區供水的水廠。

由于金沙灣水廠自動化程度高，運行設備、儀器儀表復雜多樣，給自控系統的正常運行和穩定控制提出了很多問題，我們在解決這些問題時，有過教訓，也獲得了一些經驗。在此，對金沙灣水廠的自控系統作完整介紹，以便同行對此有新的了解。供水工藝及運行方式

金沙灣水廠地處金華市西南面的山區，離城區的直線距離大約為18公里，與城區高差為七十余米，水源取自沙畈、金蘭兩個水庫。水廠利用廠區與市區的高差取消了送水泵房，采用重力流輸水，節約了電耗。

金沙灣水廠工藝：金蘭水庫----配水井----取水泵房----加藥、前加氯----折板反應池----平流式沉淀池----V型濾池----后加氯----清水池----補氯----輸水管網----用戶

其中主要設備為干式潛水泵3臺，加礬、加堿計量泵各兩組，空氣壓縮機兩臺，排泥閥60個，行車吸泥機兩臺，加氯機5臺，泄氯回收裝置一組，增壓泵3臺，反沖洗鼓風機3臺，反沖洗泵3臺，氣動閥8組。

金沙灣水廠工作人員根據總公司中心調度室的調度指令，通過設置在各個崗位的自控裝置，控制有關設備，進行取水、加藥、加氯、沖洗等一系列自動控制、調節、監視操作。自控系統構成及控制原則

金華市金沙灣水廠自動控制系統的監控軟件采用美國Wonderware公司的工業組態軟件InTouch7.1作為開發平臺，可運行于Windows95/98、WindowsNT4.0、Windows2000等操作系統下。此軟件具備可視化軟件的特征：實時監測各生產流程，采集生產信息，并且下達操作人員的每個控制指令。自控系統的網絡結構由三級網絡組成：

以太網：由服務器、中控室計算機、廠長室計算機和HUB組成。主要用于生產管理，通訊率為10M波特率。以下兩層是工業實時控制網，是整個自控系統的核心。

FIPWAY網：由中控室計算機、濾池計算機、取水PLC、加藥PLC、排泥PLC、加氯PLC、濾池公共PLC、送水PLC組成。主要用于制水過程中的控制和監測。通訊率為1M波特率。Unitelway網：由8格濾池PLC組成，掛在濾池公共PLC下，主要用于濾格的控制和監測。通訊率為19200kbps。

所有運行設備的控制層次分為三級：現場電器控制盤手動控制（最高級）、遠方計算機中控或自動控制。控制原則是：現場手動控制優先，電器設備的繼電保護由現場電器盤自行完成。

3.1 取水泵房

取水泵房的取水方式有兩種：當水庫水位達到設定水位時取水通過兩只調流閥自流，當低于設定水位時取水通過取水泵進水。

調流閥的控制方式有手動、中控和自動控制三種。自動控制時，PLC根據有關參數自動調節閥門開度，以保證清水池水位保持在最佳水位段。自動運行時需設好清水池水位、工作閥門的選擇等參數。

干式潛水泵的控制方式有手動、中控和自動控制三種。中控控制時，操作人員通過計算機鍵盤或鼠標下達的命令，來一步化開、關相應的取水泵和其出口閥門。自動控制時，PLC根據清水池的水位和設定的清水池水位上下限來自動調節，以保證清水池水位控制在最佳的水位。自動運行時需設好清水池的水位上下限、工作泵的選擇等參數。

3.2 加藥系統

金沙灣水廠加藥間現安裝有加礬系統和加堿系統，加堿系統現未啟用。加礬系統可以中控開關的設備有加礬泵、空壓機、出礬閥門，檢測的開關量有加礬泵、出礬閥、進水閥、進氣閥和空壓機的開停信號；檢測的模擬量有加礬泵的頻率、礬池液位、源水濁度及模擬斜管濁度等。

礬池與加礬設備各有兩組。加礬與礬池切換的控制方式有手動、中控、自動三種，手動的級別最高，自動和中控是在計量泵和出礬閥處于遙控方式下通過申請優先的方式取得。配礬的控制方式有手動與中控兩種。

3.3 加氯系統

加氯系統的主要設備有氣源切換部分、加氯機、漏氯報警系統等，控制前加氯、后加氯、出廠水補氯以及氣源的自動切換。采集濾后水的余氯和沉淀水的濁度值并送上位機顯示。主要控制軟件有自動加氯（雙冗余控制加氯）、氣源自動切換、漏氯報警軟件。加氯控制分為加氯機控制以及PLC控制兩種方式，兩種方式互為備用。兩種控制方式都是有條件地通過申請優先的方式取得。

3.4 濾池系統

金沙灣水廠的V型濾池共八格，整個控制系統由一個濾池公共PLC站和八個獨立的PLC站來控制。主要被控設備有：三臺鼓風機，三臺反沖洗泵，八格濾池的氣動進水、排水閘閥和氣沖、水沖、清水蝶閥以及排氣電動球閥等。每個濾格系統可獨立完成恒水位的自動控制，在公共系統的協調下完成濾池的自動反沖洗。濾格PLC與公共站PLC之間的通訊是由UNITELWAY主從通訊總線來完成的。

恒水位的控制：PLC采集濾格水位，并與設定的控制水位相比較，得出差值進行相應的PID運算后去控制清水蝶閥的開度，來調節濾格的出水量，使得濾池水位恒定在給定值附近。給定水位為1.20m，上下偏差為0.05m.。濾池在啟用過濾時，恒水位控制軟件自行投入運行。只有滿足清水池水位不低于設定水位（2.5m）；濾格反沖洗倒計時間（可調）到或水頭損失差壓達到0.15bar；鼓風機和沖洗泵處于自動控制狀態且無故障的條件時，自動反沖洗才能運行。自控設備運行的體會

金沙灣水廠建成幾年來，在自控系統及設備的建設、運行、管理過程中，有收獲，也有教訓，體會很多。

4.1 在自控系統的建立過程中，要有自控維護人員參與，著重注意軟件的構成及軟、硬件配置，在配合承包商按設計要求進行軟件編程的同時，深入了解控制系統，以便投入運行后進行維護管理。事實證明，再完備的系統調試也有疏漏的地方，甚至在運行了幾年以后不會發現系統程序中的錯誤之處，更別提由于合同規定的現場工作時間限制。為了自控系統的及時、正常運行，系統、設備調試工作必須有水廠人員共同參與。

4.2 加強對運行人員和系統維護人員的培訓，這是保證系統正常運行的關鍵。金沙灣水廠的設備來自各個國家，設備、儀表種類繁多，各有特點。對于自控系統維護人員來說，決不能只關心軟件，各種設備的狀態直接影響自控設備的運行。在運行中，軟件程序一般是穩定的，而造成不可控的原因多是受控設備的問題，例如狀態信號沒反饋回來、設備控制回路故障等。所以我們要求自控系統的維護人員掌握所控設備的原理、性能、與控制系統的連接關系，以便及時、準確地判斷故障點。而加強對運行人員的培訓，既提高運行水平和巡視觀察的準確性，也提高了處理意外事故的能力。

4.3 不斷注意對軟件的后期維護工作。由于最初的軟件制作只是對自控設計的基本滿足，在運行中肯定會有工藝方式的改動，自控維護人員必須按新的需求作相應的修改，以保證運行。尤其在貫徹建設部《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》提出的“二提高三降低”（提高供水水質、提高供水安全可靠性，降低能耗、降低漏耗、降低藥耗），優化運行的過程中，更會遇到凈水工藝的調整、運行設備的改造、運行程序的修改。自控運行的思考

金沙灣水廠在幾年的自控運行過程中，發現有些單元的自控的效果不甚理想，水廠的自動化也存在一定的局限性。

5.1 金沙灣水廠的反應池自動排泥是根據PLC設定的排泥周期和排泥時間來自動完成開閥、排泥計時、關閥等排泥過程。沉淀池的排泥也是根據給定周期來遙控或手動開啟吸泥行車來完成排泥。兩者基本上都是以時間作為運行參數。而污泥的堆積程度與許多因素有關：源水濁度的變化、絮凝效果的好壞、水體微生物的含量、水量的變化、水溫的變化甚至氣壓的高低都可能影響污泥的堆積程度。本廠在夏季天氣悶熱、氣壓低的時候就曾出現沉淀池污泥大量上浮的情況，給濾池帶來了額外負擔。據此來看，雖然庫水相對穩定，水質情況波動不會很大，但其他因素也能影響污泥的堆積程度。因此，時間不能作為自動排泥的唯一參數。如何解決這一問題，還有待進一步研究探討。

5.2 國內水廠現行的自動控制水處理技術多是建立在處理“常規”水的基礎之上。所謂“常規”，就是擯除了有機污染、重金屬污染、病毒污染、新型污染等因素。但隨著現代工業的快速發展，環境污染問題的日益突出，如何應用自動化手段來處理非“常規”水，也是我們迫切需要解決的一個問題。我們認為，水廠自動化或智能化發展，應與水處理技術根本性發展緊密聯系在一起，或者可以說為后者所內在需求。唯有如此，才能更好地進行水質保障，從而確保人體健康，也能為社會經濟的可持續發展提供可靠的服務。結束語

金沙灣水廠自控系統在運行過程中克服了各種問題，現已基本達到穩定運行狀態，實現了設計和運行要求，在供水生產中發揮了應盡的作用。在今后的供水運行工作中，我們愿與各位同行一道，不斷改進與提高自動控制水平，不斷探索水處理技術，共同向現代化水廠的目標邁進。

第二篇：水廠自控系統建設方案

徐圩水廠自控系統建設方案

劉朋

江蘇方洋水務有限公司

目錄

1.徐圩水廠自控系統的構成............................................2

1.1自控系統結構與目標...........................................2 1.2控制方式.....................................................3 2.中控室............................................................3

2.1運行監視.....................................................3 2.2運行控制.....................................................3 2.3數據管理.....................................................3 2.4報警處理.....................................................4 2.5報表及打印...................................................4 2.6 Web數據服務.................................................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 翻板濾池控制站..............................................5 3.4 加氯加藥間控制站............................................7 3.5 臭氧活性炭間控制站..........................................7 3.6 送水泵房控制站..............................................8 3.7 污泥脫水間控制站............................................8

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1.徐圩水廠自控系統的構成

徐圩水廠自控系統網絡拓撲結構采用光纖以太環網結構，在這種網絡結構下，每個子站都可以通過兩條不同的通道與中控室進行通訊，即使網絡中的一處光纖受到損傷，也不會影響中控室與主站之間的通訊。

徐圩水廠自控網絡拓撲圖

1.1自控系統結構與目標

徐圩水廠自控系統按照分散控制，集中管理的原則配置，全廠擁有一處中控室，管理整個生產過程，并且在取水泵站、高效澄清池、加藥加氯間、濾池、活性炭處理間、送水泵房和污泥脫水間分別設置有PLC控制站，PLC控制站組成光纖以太環網，各控制站負責處理各站的數據采集和控制任務。

自控系統具有以下功能：

1)在線實時顯示各工藝環節的生產數據，并根據工藝的要求對生產過程中的異常數據進行不同方式的顯示及報警提示；

2)實時顯示全廠生產過程中各重要設備的運行狀態及參數，并對異常情況進行顯示和報警提示；

3)根據進水流量、出水濁度和加藥配比值來實現加藥系統的自控控制； 4)采用自動調節實現濾池的恒水位過濾。反沖洗根據濾池水位、濾層上下差壓和閥門開度實現運行、反沖洗到再運行的全過程控制，同時也可實現在操作畫面上進行人工強制反沖洗；

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5)系統可根據出水總管壓力自動進行水泵的啟停與調節。1.2控制方式

徐圩水廠所有電動設備均設集中控制和現場控制兩種控制方式，其中集中控制由運行人員在中控室上位機上進行，現場控制則在就地控制箱上操作完成，并且擁有兩種優先級，集中控制為最低優先級，而現場操作為最高優先級。

中控室設置有自動/手動兩種控制方式，其中手動控制由運行人員在中控室上位機上進行控制，自動控制可由PLC系統根據現場采集的信號經邏輯運算后自動進行調節。

現場控制設有遠程/就地兩種控制方式，其中遠程方式由PLC控制站進行控制，就地方式由運行人員在現場的控制箱上進行手動操作。通常情況下，采用遠程控制方式進行控制，在控制系統維護或者檢修時，切換為就地方式進行操作，確保生產的連續進行。2.中控室

中控室是整個控制系統的核心，集成了生產運行過程中所有實時數據，可以對整個廠區的全部生產過程進行集中監視、管理及控制。同時，能夠對生產過程中出現的各類報警進行顯示及報警提示，并對運行數據進行記錄。

中控室通過光纖環網與各站PLC控制站進行通訊，中控室內有兩臺操作員站計算機用于監控廠區的運行，運行人員通過操作員站的上位畫面監視生產過程，調整工藝參數，并控制現場設備。2.1運行監視

運行人員通過操作員站上位機對廠區的生產過程進行監視，包括設備的狀態、現場儀表數據、事故報警、歷史數據等，用于實時、全面掌握廠區的生產過程。2.2運行控制

運行人員通過操作員站上位機可根據需求以及調度指令調整廠內生產，根據監視設備狀態和運行記錄，優化生產方式。2.3數據管理

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操作員上位機記錄有各廠房系統上傳的數據，并對這些數據進行處理，形成歷時數據庫、生產報表。根據歷史數據庫，可分析生產質量、成本指標，并對設備的運行進行管理。2.4報警處理

當生產過程或設備出現異常情況時，中控室發出報警提示及聲音報警信號。報警類型包括： 1)水泵故障；

2)壓力、液位、流量異常； 3)螺桿泵、攪拌機等設備故障； 4)控制系統發現異常； 5)通訊故障。2.5報表及打印

中控室上位機自動生成日報表，報表中有實時數據和統計數據，并可通過打印機進行打印。2.6 Web數據服務

系統可通過Web服務器將運行數據發布至網絡，需求人員可通過網絡進行查看。

3.各子站控制 3.1原水泵房控制站

原水泵房水泵的啟停由調度人員根據清水池水位、送水泵房運轉情況及外網需求變化決定。PLC控制系統可實現主要設備的信號監測，一步化啟停和相應的故障處理。泵房水泵在備用狀態下進水閥敞開，水泵啟動時先開水泵，再將出水閥開到位，水泵停止的順序為關出水閥門，關水泵。在信號的連續監測過程中，出現設備沒能正常完成動作，或監測到的數據超標，即在現場觸控屏和中控室上位機跳出報警提示，同時將正在執行的命令復位，由操作人員根據實際情況解決設備故障，待設備故障清除后，可在現場觸摸屏或中控室上位機上清除報警提示，江蘇方洋水務有限公司

再行啟動。原水泵房控制站的所有數據通過網絡專線與徐圩水廠中控室進行數據交換。

1)原水泵站出水控制采用串級控制來控制出水總管壓力。串級控制的主控量為出水總管壓力，副控量為原水泵站吸水井液位。把出水總管壓力控制在0.25~0.3MPa之間；

2)原水泵的互備聯鎖。4臺水泵根據水廠及原水用戶的運行負荷大小，互備聯鎖模式分為一用兩備，兩用一備，并且可根據每臺泵的運行累計時間進行循環啟動，實現水泵均勻磨損，避免某臺水泵經常使用造成設備疲勞或長時間不用造成銹蝕；

3)格柵機的自動控制。格柵機通過時間繼電器進行控制，每一小時運行十五分鐘，當格柵機到達運行時間，啟動格柵機，這樣既能保證粗格柵每次運行都能耙上一定量的垃圾，提高運行效率，又能防止由于垃圾過多對格柵機造成損壞；

4)本控制站采集所有原水泵房各儀表、水質分析數據及相關泵閥設備啟停信號傳送至現場觸摸屏及徐圩水廠中控室。

3.2 高效澄清池控制站

1)自動排泥控制

根據測得的澄清池出水濁度數據，通過對運行工況的分析，在保證澄清池出水濁度處于最佳范圍的情況下，求得開始排泥的最佳濁度值和結束排泥時最合理的濁度值，作為自動排泥的上下限（此設定值可在線修改）。當濁度達到上限設定值，發出開始排泥預警并自動開啟排泥電動閥，關閉回流電動閥，開始排泥；當濁度值降到下限設定值時，發出停止排泥的信號，開啟回流閥，關閉排泥閥。

2)污泥回流控制

制水時根據來水量及污泥回流比自動控制污泥螺桿泵的啟停和調節，同時打開污泥回流閥，關閉污泥排泥閥。

3)本控制站采集所有高效澄清池各儀表、水質分析數據及相關泵閥設備啟停信號傳送至現場觸摸屏及中控室。

3.3 翻板濾池控制站

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1)恒水位濾水自動控制

濾池水位的變化受進水量的變化、濾層阻塞值、過濾周期、待濾水濁度因素影響。采用對濾池進行恒水位控制，使得濾池在生產周期全過程濾速根據生產情況自動調節，避免了濾池在生產周期初始階段濾速過快，后期濾速過慢的問題，從而使濾后水濁度在生產周期內相對穩定。采用超聲波液位計檢測濾池液位變化作為過程變量（PV），然后與設定值（SP）進行比較，計算出過程變量的變化趨勢，再輸出控制信號（CV），調節出水閥來控制濾速，保持濾池液位恒定。

2)翻板濾池自動反沖洗自動控制

濾池反沖洗啟動的控制條件是出水閥位超過高限、濾池差壓值達到設定值、液位值超過高限和人工干預，當前三種條件同時滿足，或后一種條件滿足時，就啟動自動反沖洗系統。系統的運行是由PLC的順序控制系統邏輯控制的，其控制如下: 步驟1：啟動條件預設（閥位高、差壓高、液位高、人工）； 步驟2：條件觸發自動反沖洗；

步驟3：關閉濾池進水閥，待濾池液位降至設定高度，關閉濾池出水閥。步驟4：開反沖洗風機放空閥，啟動反沖洗風機，延時60s待風機運行穩定； 步驟5：打開反沖洗進氣閥，關閉反沖洗放空閥； 步驟6：延時5min進行氣沖；

步驟7：啟動反沖洗水泵，延時10s待水泵運行穩定，打開反沖洗進水閥； 步驟8：液位上升至設定值，切換至下一濾池； 步驟9：液位下降至設定值，打開反沖洗進水閥； 步驟10：開反沖洗風機放空閥/關閉反沖洗進氣閥。步驟11：停止反沖洗風機運行； 步驟12：停止反沖洗給水泵運行；

步驟13：關閉反沖洗進水閥和反沖洗給水泵出口閥；

至此反沖洗周期結束，進入下一個過濾周期。濾池的反沖洗在不頻繁啟停反沖洗水泵的情況下，可通過同時沖洗兩組或三組濾池，以其中一組濾池作為氣沖

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與水沖的過渡。

濾池的自動反沖洗系統控制將充分考慮現行實際生產運行情況修正控制參數，在上位機操作界面上將為運行人員預留相關控制參數的修改界面。

3)本控制站采集所有翻板濾池各儀表、水質分析數據及相關泵閥設備啟停信號傳送至現場觸摸屏及中控室。

3.4 加藥加氯間控制站

1)加藥投加自動控制

加藥投加量主要根據澄清池、濾池出水濁度、原水流量和配比值來自動控制。前饋控制確定一個給出量，然后以高效澄清池、濾池出水濁度作為后饋信號來調節前饋給出量。由前饋給出量和后饋調節量就可獲得最佳劑量。采用多因子前饋-反饋控制系統來控制投藥，在PLC上用程序來實現以待濾水濁度為控制目標的多因子前饋-反饋控制系統。

2)加氯自動控制 前加氯自動控制

前加氯的主要目的是殺死水中的微生物或氧化有機物，對前加氯自動控制采用進廠水流量比例前饋自動控制，其運算公式為Y=A*K*Q,Y為前加氯的投加量（mg/L），A為給定值，K為單位原水投氯量（mg/L），且該值可根據原水水質分析數據進行動態補償調整，Q為原水進水量（m3/L）。

后加氯補加氯自動控制

出水總管余氯值與其設定值進行比較，控制系統根據兩者的偏差情況，采用動態調節，使出水余氯穩定在設定值附近。

前加、后加氯自動控制可迅速調整由于處理水量變化產生的氯需求變化，可對余氯偏差進行更準確的修正，調整特性簡單，同時也保證了出水質量的穩定性。

3)本控制站采集所加氯加藥間各儀表、水質分析數據及相關泵閥設備啟停信號傳送至現場觸摸屏及中控室。

3.5 臭氧活性炭間控制站

1)臭氧發生系統

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臭氧系統通過以太網與主站進行數據通訊，實現在線監測臭氧發生系統的運行狀態，主控系統依據進水水量實時發送臭氧投加量至臭氧發生系統。

2)活性炭系統

通過進水流量可監測到活性炭罐的進水情況，當流量降至設定值將提示進入反沖洗，打開反沖洗進水閥和出水閥，通過壓力變送器監測反沖強度，反沖600s后，停止反沖洗泵，關閉反沖洗進水閥和出水閥，打開濾水進水閥和出水閥，進入備用狀態。（活性炭處理間手動閥已經聯系施工單位查看過現場，正在準備采購階段。）

3)本控制站采集臭氧活性炭間各儀表數據及相關泵閥設備啟停信號傳送至現場觸摸屏及中控室。

3.6 送水泵房控制站

送水泵房控制系統，根據設定的出廠水壓力自動調節工頻水泵的運行數量和變頻水泵的運行頻率，當管網負荷增大，變頻水泵的頻率控制達到高限時，自動增加一臺工頻水泵投入運行，當管網負荷減小，變頻水泵的頻率控制達到低限時，自動減少一臺工頻水泵運行，根據管網負荷變化實時對水泵運行狀態進行動態調整。PLC控制系統根據指令，一步化啟停水泵。在信號的連續監測過程中，出現設備沒能正常完成運行，或監測到的電流超限等異常情況，即在現場觸控屏和中控室上位機跳出報警提示畫面，同時將正在執行的命令切除，改為啟動另一臺水泵，由運行人員根據實際情況解決后再投入備用并清除報警。

本控制站采集送水泵房各儀表、水質分析數據及相關泵閥設備啟停信號傳送至現場觸摸屏及中控室。3.7 污泥脫水間控制站

通過調節池液位控制兩臺污泥泵，同時污泥濃縮機定時啟動和停止。當啟動離心機前，污泥濃縮機出口污泥泵將污泥輸送至污泥儲池，液位達到設定值后，啟動污泥脫水間螺桿泵、一體化加藥機和離心機。

本控制站采集污泥脫水間各儀表、水質分析數據及相關泵閥設備啟停信號傳送至現場觸摸屏及中控室。

第三篇：污水處理廠自控系統工藝介紹

污水處理廠自控系統工藝介紹

污水處理廠位于市區或市郊，出水排入河流，水質達到國家一級排放標準。

工程采用水解－AICS處理工藝。其具體流程為：污水首先分別經過粗格柵去除粗大雜物，接著污水進入泵房及集水井，經泵提升后流經細格柵和沉砂池，然后進入水解池。水解池出水自流入AICS進行好氧處理，出水達標提升排入河流。AICS反應器為改進SBR的一種。其工藝流程如下圖1所示：

污水處理廠自控系統設計的原則

從污水處理廠的工藝流程可以看出，主要工藝AICS反應器是改進SBR的一種，需要周期運行，AICS反應器的進水方向調整、厭氧好氧狀態交替、沉淀反應狀態輪換都有電動設備支持，大量的電動設備的開關都需要自控系統來完成，因此自控系統對整個周期的正確運行操作至關重要。而且好氧系統作為整個污水處理工藝能量消耗的大戶，它的自控系統優化程度越高，整個污水處理工藝的運行費用也會越低，這也說明了自控系統在整個處理工藝中的重要性。

為了保證污水廠生產的穩定和高效，減輕勞動強度，改善操作環境，同時提高污水廠的現代化生產管理水平，在充分考慮本污水處理工藝特性的基礎上，將建設現代化污水處理廠的理念融入到自控系統設計當中，本自控系統設計遵循以下原則：先進合理、安全可靠、經濟實惠、開放靈活。

自控系統的構建

污水處理廠的自控系統是由現場儀表和執行機構、信號采集控制和人機界面（監控）設備三部分組成。自控系統的構建主要是指三部分系統形式和設備的選擇。本執行機構主要是根據工藝的要求由工藝專業確定，預留自控系統的接口，儀表的選擇將在后面的部分進行描述。信號采集控制部分主要包括基本控制系統的選擇以及系統確定后控制設備和必須通訊網絡的選擇。人機界面主要是指中控室和現場值班室監視設備的選擇。

1、基本系統的選擇

目前用于污水處理廠自控系統的基本形式主要有三種DCS系統、現場總線系統和基于PC控制的系統。從規模來看三種系統所適用的規模是不同。DCS系統和現場總線系統一般適用于控制點比較多而且廠區規模比較大的系統，基于PC的控制則用于小型而且控制點比較集中的控制系統。

基于PC的控制系統屬于高度集成的控制系統，其人機界面和信號采集控制可能都處于同一個機器內，受機器性能和容量的限制，本工程廠區比較大，控制點較多，因此采用基于PC的控制系統是不太合適的。

DCS系統適用于模擬量多，閉環控制多的系統。而現場總線系統的主要優勢是適用用于控制點相當較少而且特別分散的系統。從施工和維護的角度來看，傳統的DCS系統布線的工作量要遠遠大于現場總線系統。此外，現場總線系統與DCS系統相比，還有最為重要的一點是開發性好，擴展方便。

本工程的控制點在700點左右，模擬量只占20％左右，屬于規模比較小的類型，而且這些控制點是以工藝處理單元為界線分散在廠區各處，因此本工程采用現場總線作為基本控制系統。

2、通訊網絡選擇

現場總線系統最主要的特點就是依賴網絡通訊，分散控制和信號采集，最大程度的減少布線，節省安裝和維護費用。現場總線主要是指從現場控制器或IO模塊到監控系統的通訊網絡。目前現場總線，根據通訊協議的不同可以分為很多種，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon總線等。目前現場總線技術還沒有統一的標準，各自的功能特點基本一致，因此本工程設計時選用在中小型控制系統應用非常廣泛的ProfiBus總線。其在性價比較高，且在國內推廣的時間長，穩定性較高。

ProfiBus總線有三種形式DP、PA和FMS。PA總線是與智能儀表結合在一起安全性非常高的一種ProfiBus總線形式，造價比較高，常用于石油化工冶金等行業；FMS總線適用于大范圍和復雜的通訊系統，旨在解決通用性通訊任務，傳速速度中等；DP總線是用于傳感器和執行器級的高速數據傳速網絡，不需要智能儀表配合，安全性略低于PA總線。本工程是污水處理工程，對通訊安全性的要求并不太高，通信的任務比較簡單，對系統的傳輸速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS－DP網絡，即用西門子S7系列PLC搭建整個系統。總線采用普通雙絞作為傳輸介質，通訊速率可以達到12MBP。

3、現場站設備配置的選擇

對于ProfiBus－DP網絡來說只是提供了一個從現場到監控層的信息通道，但信號的采集和執行命令的下達仍然需要由控制器和現場的IO模塊組成的站來完成。ProfiBus－DP網絡是一種主從站的網絡結構。整個網絡上最多可以有128個從站，但只有一個作為主站，所有的通訊事務都由主站來管理。主站必須要有控制器（CPU），同時也可以安裝IO采集模塊。從站有兩種方式：CPU＋IO模塊和通訊模塊＋IO模塊。第一種方式每個從站都由CPU，每個站的控制事務都由本站完成，與主站之間的通訊量比較少。第二種方式是所有的從站都沒有CPU，所有的控制事務都由主站CPU來完成，通過總線網絡把命令結果傳輸到從站完成，從站只是遠程IO。

前述這兩種從站組成方式各有自己的特點。第一種方式，控制比較分散，通訊事務較小，對網絡的依賴不強，但每個站都有CPU，造價高。第二種方式，控制集中，控制事務對網絡依賴性強，需要可靠的網絡來支撐，同時對主站CPU的性能要求高，在軟件編程和調試方面具有很大的優勢。這兩種方式對工程的現場安裝布線施工影響比較少。

本工程控制點的規模施工調試工期比較短，選用了性價比比較高的第二種方式作為從站的組成方式即由西門子IM153通訊模塊和S7 300系列IO模塊組成，主站CPU選用S7 315-2DP系列。

4、人機界面設備的選擇

人機界面設備是直接與操作管理人員進行交流的監控視備，一般由兩部分組成，即現場監視設備和中控室監視設備。現場監視設備可以是PC機或是觸摸屏，中控室監視設備一般由工控機、模擬屏或投影儀等組成。監視設備應在兼顧投資的情況下，保證操作管理人員可以對整個污水處理廠全面直觀的監視與控制。

現場監視設備一般在比較重要的單元或控制事務比較大的從站中設置，以便操作人員及時對現場情況進行處理。本工程的從站的規模比較少，廠區大小從操作距離來看并不大，同時現場操作間內均設有有線電話，因此可在不設不設現場監視系統的情況下保證現場與中控室的聯絡暢通。

中控室監視設備是全廠的指揮和信息處理中心，其作用不言而喻。中控室監視設備比較傳統的做法是模擬屏加工控機的方式，這種方式造價比較高且復雜。隨著多屏卡功能的不斷完善，現場又出現了工控機多屏顯示加投影儀的模式。多屏卡的安裝使得一臺工控機可以同時拖動多臺顯示器，并顯示不同畫面，不同的工段可以同時顯示，保證了操作人員監視的全面性。投影儀可以把所需要的任何畫面進行放大顯示，也可以供人參觀。第二種方式的造價要遠低于傳統做法。

5、其它

成套設備的耦合

本工程中鼓風機為高速離心風機，脫水機為2000mm帶寬脫水機，均為大型設備。這些大型設備是由許多輔助電動部分與主機共同工作完成鼓風機和脫水機的正常工作。本工程設計要求大型設備都單獨配有自己小型的控制器，由供應商根據自己的經驗編制相關程序并預留ProfiBus－DP接口，最終成為整個自控系統的一個從站。這樣就其它大型設備自控系統與整個自控系統無縫連接，減少了不同供應商之間任務的交叉重疊。

監控軟件的選擇

監控軟件是人機交流的橋梁和翻譯，是保證整個自動控制系統易操作、易維護最重要的部分。應選用成熟、先進并應用廣泛的知名監控軟件，本項目選用亞控kingview組態軟件。

自控控制系統與管理層的銜接

自控系統操作與污水處理廠管理層的銜接主要是把自動控制系統收集到的全廠信息可以順利傳輸到管理層計算機，管理人員可以在線查看污水處理廠的運行狀況并調用相關的運行數據。隨著監控軟件的供應商對INTERNET技術的不斷應用開發，監控軟件都可以通過局域網或INTERNET廣域網進行信息發布，管理層或授權用戶在任何可以上INTERNET網的地方便可瀏覽運行狀況。而所使用MS IE瀏覽器的安全性問題已經得到解決。

冗余問題

由于本工程為污水處理廠工程，其安全性和可靠性要求并不嚴格，本設計沒有對通訊網絡和控制器進行冗余配置，只對上位工控機采用了雙機熱備配置。筆者認為在資金允許的情況下，應對主控制器進行冗余配置。

自控系統的站點劃分

根據污水處理工藝的工作原理以空間分別特點，在布線最小、功能完整的情況下對全廠的站點進行了劃分，子站為泵房站、水解池站、1號改進SBR站、2號改進SBR站、脫水機房站和鼓風機房站。泵房子站負責提升泵房、粗格柵、細格柵和沉砂池的數據處理，脫水機房站除負責脫水機房外，集泥池、濃縮池也歸在該站內，其余子站負責各自的工藝單元。主站為變電所站，設在變電所內。

自控特點：

1、低投資：投資少

本工程除一些精度要求高的在線監測儀表(污泥濃度計、溶解氧儀和液位計)為進口儀表外，其余部分在線儀表實現國產化，節省了一部分投資費用。

另外，從工藝控制角度看，省去了一些不影響工藝運行要求的在線儀表，如ORP計、氣體流量計等。不設現場監視設備的也是降低投資的重要原因之一。

在自控系統的總線技術選取上、現場I/O控制設備和上位監控設備的選取上，均采用了性價比較高的產品。如PLC采用西門子S7-300系列等。

本自控系統從以上幾點節約了大量的費用。

2、低費用：運行費用低

在占全廠能耗90%的原水提升和鼓風曝氣這兩個環節上，依托自動控制系統，進水段實現恒液位、變流量控制，由大功率變頻裝置拖動大流量潛污泵，完全涵蓋了500-3000m3/h的流量范圍，克服了多臺泵切換啟停，流量突變對后續工藝的水力沖擊，也達到節能的目的，立式潛污泵的提水電耗為4.75kwh/km3。

占全廠能耗75%以上的鼓風機選用單級高速離心風機，通過控制進口導葉開度調節風量，從而降低能耗，具體的作法是在夜間小水量和過渡工序時自動減小供氣量。

鼓風曝氣控制畫面：

鼓風曝氣控制畫面：

本自控工程在上位軟件二次開發過程從人性化角度出發，提高自控系統的可操作性，使管理者在任意時間和地點可對工藝系統進行全方面的監控，及時了解到處理系統運行的優劣狀態。

投資

本工程自控系統的預算費用約占污水處理廠總投資的5%左右。與其它污水處理廠相比，本工程的自控系統投資是中等偏下，性價比較高。

結束語

污水處理廠自控系統是根據工藝要求在確定的設計原則下進行設計，既保證污水處理系統的正常運行，又盡可能的降低了工程的造價投資。

污水處理廠自控系統是整個污水處理工程的重要組成部分，其設計好壞與控制設備選擇是否適當，不僅關系著自控系統的性價比的高低而且對以后整個污水處理廠運行維護的難易有著重要影響。

第四篇：小學金沙灣水廠參觀活動方案

一

（二）班金沙灣水廠參觀活動方案

為了更好地增長孩子的見識，培養孩子節約用水，愛護環境的意識，5月19日上午，家委會將組織一

（二）班全體孩子到金華市自來水公司金沙灣水廠參觀，活動方案擬定如下：

一、金沙灣水廠簡介

金沙灣水廠坐落于瑯琊鎮灣塢，原水取自金蘭、沙畈二座水庫，由此取名為金沙灣水廠，水廠建筑與潺潺流水、四面青山共同營造出一種山村田園風光，為整個山區增添了一道亮麗的風景。

二、活動具體內容：

本次活動得到自來水公司領導的大力支持，金沙灣水廠也將派出技術人員帶領孩子們參觀水廠取水泵房、加藥間、反應池、沉淀池、過濾池、清水池、中心控制室等，為孩子們介紹了自來水整個凈化工藝流程。

三、活動時間安排：

1、8:30賓虹小學門口集合，整隊拼車出發2、9:15 一號集合點集合3、9:30 到達金沙灣水廠開始參觀4、11:00 參觀完畢，集體合影，活動結束

四、活動目的：

通過這次活動不僅能讓孩子知道自來水的由來，也讓孩子們懂得生活用水的來源和自來水水廠的重要性，進一步培養孩子們在生活中節約用水的良好習慣，提高愛護水資源的環保意識。

五、活動注意事項

1、所有參加活動的人都要嚴格遵守活動紀律，服從統一指揮。

2、參觀活動中不準離隊單獨行動，防止發生意外。

3、每人準備好一個裝垃圾的塑料袋，注意環保。

六、報名注意事項：本周四(5月16日)晚10點前跟帖報名,注明人數(幾大幾小)及是否拼車。

附:活動行車線路圖

線路說明：賓虹小學（右轉）---330國道---白龍橋---(左轉）十二局---古方公鐵立交橋---1號集合點（立交橋下）---瑯琊鎮---金沙灣水廠

一

（二）班家委會

XX年5月13日

第五篇：plc在水廠加氯自控系統中的應用

PLC在水廠加氯自動控制系統中的應用

1引言

隨著水廠“無人值守”工作的不斷開展，對城市凈水處理控制系統提出了更高的要求。計算機技術、信息技術和現場總線技術的飛速發展對于水廠控制系統無論在結構上還是功能上，都提供了一個廣闊的發展空間。水廠自動化系統應該成為一個集計算機、控制、網絡以及多媒體為一體的綜合系統，其中加氯系統的控制在整個水廠中的地位顯得尤為重要，因為其安全、高效運行直接影響到水廠的供水質量，結合本人工作實際，現就 rockwell automation 的基于plc的controllogix系統在水廠加氯系統中的應用作些探討。

2控制系統解決方案

水廠加氯系統的主要包括氣源供給與壓力切換、氯氣投加、余氯分析、漏氯檢測和吸收等四部分，典型工藝流程如圖1所示。

圖

1某水廠加氯系統工藝流程圖

水廠加氯對控制系統的基本要求就是：可以遠程集中監控生產情況(現場無人值班)，并能自動進行投加調整，保證水廠出水余氯符合控制指標要求；能對設備故障、生產異常等進行報警和緊急處理，確保安全生產。另外，從控制系統方面考慮，應滿足集成化、控制靈活、安全可靠、可維護性、可擴展性、開放性等特點。

在選擇控制系統方案時，可根據水廠加氯系統設備的實際特點和其對控制系統的功能要求，進行考慮。宜采用集散型控制系統，由廠級中央監控工作站和現場分散控制站組成全廠工業控制網，加氯現場控制站與中央調度計算機之間的通訊采用以通訊光纖為介質的高速工業以太網。這里我們以在眾多水廠廣泛采用的rockwell automation的新一代控制平臺controllogix為例進行討論，因為它是一種把i/o邏輯順序控制和伺服運動控制集成在一起的plc控制系統。controllogix系統由通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊、處理器模塊等組成，各模塊之間通過機架背板進行通信，組網和編程都比較方便。

水廠自控系統的組成如圖2所示(虛線框內是加氯系統控制部分)。

圖

2某水廠自控系統結構圖

從圖中我們看到，自控系統主要包括：

(1)plc現場控制站(例如加氯控制站)：主要功能是數據采集和控制輸出，即實現遠程i/o模塊和通訊的功能，它主要包括模擬輸入模塊、數字輸入模塊、數字輸出模塊、以及通訊模塊。

(2)主plc控制站：主要功能是通過預先編制好的控制程序，采用rsview32監控軟件來完成對現場控制站i/o模塊所采集的數據進行分析、運算并相應的輸出結果。

(3)系統網絡：controllogix系統通過enet模塊，來實現在以態網中的數據傳遞，實現上下位機通訊；現場控制站之間通過cbnr通訊模塊，完成controlnet控制網絡的通訊功能。功能實現

3.1數據采集/處理功能

采集的信號主要有氯瓶重量、加氯機氯氣投加量、漏氯報警、加氯機開/停狀態；加氯機手/自動狀態、加氯機故障、氯路瓶切換及電動球閥工作狀態；空瓶信號檢測等。

3.2主要控制功能

(1)實現工藝要求：真空加氯系統分為前加氯和后加氯系統。前加氯按比例流量投加，后加氯采用流量比例與余氯信號雙因子復合控制投加。加氯機所需的流量信號由超聲波流量計、余氯信號由余氯分析儀分別經plc在線檢測輸入至加氯機。氯庫裝有電子秤和自動切換單元，當接到“空瓶”信號后，自動進行氣路切換提示換瓶。同時裝有泄漏報警儀，當氯氣泄漏時，通過檢測泄漏報警信號經plc系統可自動打開排氣扇、啟動漏氯吸收裝置，并且會自動關閉所有加氯系統等待故障處理。系統能實現加氯機的備用切換。

(2)控制方式：系統分現場手動控制、控制室遠控和自動控制3種控制方式，由現場轉換開關位置(或加氯機手柄狀態)設定。現場手動控制用于在自動控制系統長時間停機、或plc停機、電氣設備現場維護、或現場處理緊急事故時，最具優先權。遠控控制為滿足安全生產要求，進行單臺設備的啟/停，不影響其它任何設備的狀態。自動控制方式下，plc對加氯工藝流程進行順序控制、聯鎖控制、故障聯鎖控制、生產過程控制等功能。控制系統對違反工藝的誤操作有識別功能，不予執行；對每臺電氣設備設計故障聯鎖控制功能；系統根據工藝要求，實現加氯流程中電氣設備及控制參數之間的全自動聯鎖控制(加氯機硬手操、軟手操聯鎖控制；自動切換裝置控制兩氯瓶源的電動球閥聯鎖控制；漏氯吸收裝置和加氯機的聯鎖控制)。

(3)生產過程控制：前加氯scu流量配比控制器根據plc從原水流量計處采集的4～20ma流量信號，經運算處理同樣提供一個4～20ma的比例輸出，來控制一個帶傳感器的電動馬達，對加氯機投加閥桿進行調整。輸入信號可用流量系數來按比例變化，輸出可通過劑量系數來按比例變化。控制輸出如下確定：控制輸出＝(輸入信號)*(劑量系數)*(流量系數)。這里系數的設定可以根據工藝控制要求和運行經驗合理設置。通過scu電路板上的兩個繼電器，開啟馬達增加或減小，使馬達控制的傳感器設置等于控制輸出。同時反送電位器給出一個信號給plc，從而在上位機上可以遠程監控加氯機的開啟度，獲得實時投加流量。如果輸入流量信號下降到3ma之下，scu就發出無流量報警，并且驅動傳感器到0位，關閉加氯機。

后加氯用pcu復合環控制器。它是雙信號前饋控制，一個流量信號和一個余氯信號由plc提供給控制器，根據水的流量隨時對傳感器的位置進行調整(同scu)，同時plc把余氯分析儀的反饋信號給pcu，并與設定好的余氯值進行比較，經過一定的滯后時間后作出調節，直到實際值和設定值符合為止(類似pid調節)。工作原理如圖3所示。

圖

3對后加氯進行控制的pcu工作原理圖

3.3 管理功能

控制系統具有各種操作功能，如自動操作/遙控/手動切換操作，操作員登錄操作、“權限”操作等，并有誤操作保護功能。具有顯示功能，按工藝流程分畫面、分系統實時顯示和監視各流程的運行工況，通過動態、變色、閃爍、數字、棒圖及曲線的方式實時監視各電氣設備、工藝參數的工況，界面友好、全中文信息，便于操作和使用。對被測工藝參數設有實時/歷史趨勢功能，對重要電氣設備的啟/停、重要操作設有記錄功能，還具有報警功能和打印生產報表，及歷史儲存功能。圖4就是水廠加氯間運行的rsview32監控畫面。

圖

4加氯系統運行監控畫面 結束語

本控制系統在某水廠已經安全穩定地運行六年多了，整個系統安全可靠、經濟實用，操作方便、易于編程、維護。運行結果表明rockwell automation的基于plc的controllogix系統能充分滿足水廠加氯系統的控制要求，在全自動運行方式下設備操作正確無誤，數據采集與通訊正常，系統可靠性高，上位機監控方便，各項性能滿足水廠工藝控制要求，同時減少了運行值班人員工作量、降低了生產成本，為實現現代化水廠“無人值守”的運行管理模式創造了條件。

作者簡介

劉淑明(1977-)

男

工程師，畢業于山東工業大學自動化工程系，現供職于煙臺經濟技術開發區自來水公司，從事水廠自動化研究與應用工作。

參考文獻

[1] rockwell automation．controllogix system user manual.[2] rockwell automation．rsview32 user’s guide.[3] rockwell automation．rsview32 getting results guide.[4] 劉濱,林恒,侯永海等．plc在海水處理自動控制系統中的應用.plc&fa，2002(1):29-30,41．

[5] usf/w&t．v2000系列自動控制加氯機使用手冊(3000ppd).