南头水厂自动控制系统的设计与实现

TechnologyFOrum南头水厂自动控制系统的设计与实现李健游(中山市供水有限公司，广东中山528400)【摘要】人民生活水平提高的同时，对水质和供水安全也相应提高，水厂供水自动控制系统显得极为重要，乡镇中小型水厂通常实施改造来提升自控水平。南头水厂通过采用PC+PLC为基础搭建集散型自控系统，监控PC机通过以太网与罗克韦尔AUen—BradleyPLC进行通信，从而实现水质参数的在线监测，原、送水泵房、加药间、沉淀池的设备控制及运行参数监测等功能，保证生产优化控制并确保供水安全。【关键词】自动控制系统，PLC，在线监测，通讯引言1水厂概述中山市南头供水有限公司现有两间水厂，一厂日供水2万立方米：二厂分二期建设，一期建于1998年，日供水3万立方米，二期建于2006年，设计生产能力为3万立方米／天，于2007年投产，目前南头水司日供水约6万立方米。2问题分析各生产环节机电设备没配备自控系统，现场设备皆通过人工现场操作、工作强度大；缺乏在线仪表及对生产数据的实时监控，值班人员通过定时现场读数来掌握水质情况进行生产管理控制；所有生产数据缺乏整理记录，难以进行有效统计分析。3自动控制系统的设计3．1方案概述控制系统选用罗克韦尔自动化公司多功能控制平台ControlLogixPLC，具有“分散控制、集中管理、数据共享”的特点。整个控制系统分为两级：中央控制室计算机系统、现场控制站PLC系统。数据通讯网络采用星形工业以太网光纤网络结构，连接现场仪表和设备的数据传输主要采用常规I／O方式。主要机械设备的控制采用现场手动控制、中央控制系统控制的控制模式，对于移动的排泥车采用无线通信的方式。下图为全厂控制系统网络结构图3．2PLC控制系统构成控制系统的设计以安全、经济、可靠、实用为原则，系统控制分手动、遥控和自动三种控制方式。手动方式下，通过就地控制箱上的按钮实现对设备的启／停操作；遥控模式(远程手动控制)下，操作人员通过中央控制室的监控画面来控制现场设备；自动方式下，设备的运行由各PLC现场控制站控制根据水厂工艺流程的状况及工艺过程检测参数，通过事先编制的控制程序自动完成对设备的启／停操作而不需人工干预。PLC控制系统的主要功能包括：生产过程各主要工艺参数的采集；各种能耗、物耗和进出厂水流量的计量；生产过程设备工况和工艺流程状况监测；生产过程设备的PLC自动控制；PLC控制与传统电气控制自由切换；生产参数的数据存储和历史回溯；数据回归分析和趋势分析；生产报表的自动形成和打印；事故报警和事故打印：事故处理专家系统(事故状态的自动记录、存储)。控制系统考虑后期增加设备，故选用模块化结构PLC，预留后期所需的I／O模块位置，挂接在同一工业现场控制局域网上。PLC支持工业以太网Ethernet／IP，网络结构为光纤星形网络，控制系统的实时和历史数据也通过网络传输至服务器，以便管理终端实时浏览生产运行情况。452I华东科技3．3中控系统构成中控系统由中央监控服务器、工业以太网、现场PLC控制站、操作员站等组成。中央监控服务器主要负责计算机网络中的管理与运行、数据的存储，可对现场PLC数据进行分析处理，负责各类软件的组态及编程，参数的修改，为其他计算机提供可靠的数据服务。操作员站通过光纤及工业以太网与现场PLC控制站相连，配置实时监控软件，实现对生产现场设备状态的实时监测、远程控制、生产过程数据存储分析，可进行设备报警的查询、报表及图形打印等功能。现场PLC控制站主要负责监控各现场设备的采集数据，显示其运行状态及故障信号。3．4现场控制站系统构成现场控制站分为二层：控制层：PLC子站；设备层：原水和送水泵房(水泵、阀门、真空泵、积水泵、流量计、液位计、压力变送器)、加药间(计量泵、搅伴机、投加阀、稀释阀、配药阀加药流量计、仪表间的在线仪表)、沉淀池(排泥车、排泥阀)等现场设备。控制层负责对现场仪表数据的采集，以及对现场设备进行监控，原水和送水泵房控制站通过以太网与操作员站进行连接。设备层由现场仪表、水泵、阀门及其他执行设备等组成，这些仪表设备通过24VDC开关量信号、4—20mA模拟信号及通讯协议方式与PLC控制站连接，把工艺参数、运行状态送到PLC中。3．5视频系统设计在原水和送水泵站各配置1个摄像球机1支固定摄像枪分别对配电房、泵房进行监控，布置2支固定摄像枪对加药间进行监控、设置2支固定摄像枪对一二期沉淀池进行监控，将视频信号通过光纤传回水厂中控室视频电脑。4自动控制系统的实现经加装PLC控制站，在中控室对生产设备进行集中控制与管理，实现对设备运行工况和供水质量的监控；通过数据的采集及生产报表的管理，实现供水生产调度与管理的统一，减少了人力、能源成本，提高设备运行效率，改善供水质量，主要表现如下：(1)将原分散的系统联系起来，实现现场控制箱