自来水厂供水控制系统的设计与开发

自来水厂供水控制系统的设计与开发黄志刚（佛山市顺德区水业控股有限公司，广东佛山528311）收稿日期：2014-10-17作者简介：黄志刚（1967-），男，青海西宁人，佛山市顺德区水业控股有限公司工程师。摘要：通过对自来水供应工艺流程分析，探讨了自来水自动供应过程的关键技术，重点对投加系统进行了研究，并基于PLC控制设计了一款自来水厂供水控制系统。该系统能大大提高供水企业现代化管理水平，提高工作效率，降低生产成本。关键词：供水系统；自动控制；PLC控制中图分类号：TU991.3文献标志码：A城市供水是对国民经济发展具有全局性和先导性影响的基础产业，同时也是完善城市功能、提高城市化水平和人居环境质量的重要标志［1］。随着社会经济和科学技术的发展，许多先进技术被引入到制水过程当中（比如文献［2］和［3］将CIMS技术应用到制水系统中），促使我国的水厂自动控制技术在稳步向前发展，近年来陆续出现了许多成功的案例，如文献［4］介绍的北京市第九水厂净配水厂水处理过程自动化控制系统，文献［5］介绍的飞来峡水利枢纽水厂自动控制系统，以及文献［6］介绍的津滨水厂自动控制系统等等。本文借鉴以上的成功案例，通过分析自来水供应的工艺流程，从系统规划、硬件配置和软件编程等几个方面探讨PLC在自来水供应过程中的应用，并对投加系统进行重点研究，在传统的水厂供水系统的基础上加以改进，设计一款新的自来水供水控制系统。为提高供水企业现代化管理水平，提高工作效率，降低生产成本提供有力的支持条件。1系统总体设计自来水处理工艺一般分为两大类，一类为常规处理，包括混凝、沉淀、过滤和澄清。但随着106项国标的正式施行，原水水质面临着不断恶化，一般常规处理不能满足实际需求，从而产生了新的处理工艺，名为深度处理，处理方法有活性炭过滤法、臭氧—活性炭法、膜法、光催化氧化法等，目的是弥补常规处理工艺的不足，从而达到对水中有毒有害物质的进一步去除。图1为普通水厂的一般工艺流程图。根据制水工艺的流程，本文所设计的供水自动控制系统包括以下功能模块：主监控平台、制水环节监测窗口、远程操作面板、事故报警处理、工况趋势图、系统自检和监视、登录管理、系统维护。1.1主监控平台各监控操作界面主监控平台全面、准确和实时地显示各自监控对象生产流程的运行工况，作为系统的主要操作页面，其内容包括：文章编号：1008-0171（2015）03-0061-05第33�卷第3�期佛山科学技术学院学报（自然科学版）Vol.�33��No.�32015年5月Journal��of��Foshan��University�（Natural��Sciences��Edition）May���2015佛山科学技术学院学报（自然科学版）第33卷图1水厂制水工艺流程（1）以本监控区域图形化生产工艺流程为背景，显示出各工况数据采集点和控制点的厂内位置和布局；（2）通过点击显示界面上的车间或设备图标，可进入该车间和设备的监控界面进行监视和远程控制，以及相关参数的远程设置操作；（3）主监控平台界面上，动态显示水平衡、药平衡、电平衡等关联工况参数；（4）监控平台会在警报事件出现时发出报警信息和警报声，在对话框内显示详细的问题描述（包括时间、站点、警报信息等），值班人员可以在界面上清晰地看到报警站点的位置图标闪烁；（5）在操作界面上可查询完整的报警记录；（6）提供本系统的整体构架画面，并显示水厂监控系统自检情况。1.2制水环节监测子系统本系统制水环节包括取水泵房、加药间、加氯间、滤池、冲洗泵房、二泵房等，对于各制水环节，系统提供以下监测内容：（1）以图形方式，直观显示该制水环节的生产状况；（2）以数据列表和趋势图的形式，有序显示工况参数；（3）以动态图标的形式，显示受控设备状态、压力流量等主要运行指标；（4）工况信息即时查询操作面板；（5）提供站点报警记录和事件记录，提供主要工况参数实时趋势图，并分类显示“报警和事件记录库”。1.3事故报警处理（1）当发生设备故障时，警报声会立刻响起，并弹出报警框（包括：时间、故障站点以及故障说明）；（2）当有多件报警事件同时发生时，系统会按发生顺序依次在界面弹出对话框，需要值班人员逐一确认后才可消除，同时系统会自动把操作记录写入到库；（3）为了方便值班人员查看各个站点的工作情况，系统会将报警记录写入到相应的站点分库内，并且注明发生、确认和消除的日期。1.4工况趋势图显示（1）对于水质检测，系统提供检测参数趋势图；（2）对于制水过程，系统提供水位、压力、流量、水质等工况趋势图；（3）系统不仅提供实时工况趋势分析，同时提供各关联工况参数在同一趋势图中进行组合、比较、分析，并自动计算最大最小值和平均值；（4）趋势图只在一条时间轴上连续显示，可以随意放大、缩小以及移动时间轴上的坐标，方便用户查看系统分析