本方案針對(duì)水廠(chǎng)的實(shí)際情況，本著經(jīng)濟(jì)、可靠、合理、先進(jìn)的指導(dǎo)思想而設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：

1) 智能自動(dòng)。絮凝、砂濾、炭濾、加藥、泵房和泥水處理等過(guò)程在中控室的監(jiān)督下自動(dòng)運(yùn)行，也可在中控室或現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)制干預(yù)手動(dòng)控制；加藥加氯量、供水壓力、反沖頻率、排泥周期等控制參數(shù)可根據(jù)水處理工藝的改變合理方便調(diào)整；砂濾、恒壓供水等復(fù)雜過(guò)程經(jīng)過(guò)縝密的邏輯算法編程達(dá)到準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。

2) 穩(wěn)定可靠。水廠(chǎng)凈水的工藝過(guò)程相對(duì)獨(dú)立、單體設(shè)備多、設(shè)備距離遠(yuǎn)、采集種類(lèi)和數(shù)據(jù)龐大，并且水廠(chǎng)水處理有重要的連續(xù)性、不可替代性和不可間斷性要求。該控制系統(tǒng)方案使用集散控制（DCS）與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊相結(jié)合的先進(jìn)控制系統(tǒng)。主干控制通訊使用冗余光纖環(huán)網(wǎng)，單工藝過(guò)程使用集散控制結(jié)構(gòu)，即使某點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題不會(huì)影響其他裝置和整個(gè)制水過(guò)程。水質(zhì)參數(shù)在水處理過(guò)程中非常重要，目前國(guó)內(nèi)的水質(zhì)傳感器往往測(cè)量不準(zhǔn)或穩(wěn)定性不行，所以我們選用了哈希的水質(zhì)傳感器。

3) 經(jīng)濟(jì)實(shí)用。現(xiàn)國(guó)產(chǎn)的壓力變送器、超聲波流量計(jì)、超聲波液位計(jì)等傳感器已經(jīng)非常穩(wěn)定成熟，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的情況下選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，保證該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

4) 方便擴(kuò)展。選用臺(tái)達(dá)的PLC、觸摸屏、電源等產(chǎn)品，可保證系統(tǒng)的兼容性。臺(tái)達(dá)產(chǎn)品的編程及輔助管理軟件界面為中文，方便我們工人對(duì)該系統(tǒng)掌握，另我們現(xiàn)有的水源井自控系統(tǒng)也使用了該品牌的產(chǎn)品，水源井控制和水廠(chǎng)控制設(shè)備可以互換使用，提高了維護(hù)便利性和節(jié)省成本。

水廠(chǎng)的主要凈水工藝如下圖所示：

控制設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦拢?/p>

重要傳感器的配置及安裝位置如下：

水廠(chǎng)信息系統(tǒng)共分為自控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)及中控室三部分。自控系統(tǒng)使用獨(dú)立的冗余環(huán)網(wǎng)，安防系統(tǒng)使用公司的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)與外網(wǎng)的通訊中間布置防火墻。

1) 本方案所說(shuō)的自控系統(tǒng)主要包括絮凝平流、砂濾、炭濾、泥水處理、泵房系統(tǒng)五部分，各部之間采用冗余環(huán)網(wǎng)通訊，各部可互相訪(fǎng)問(wèn)。其中加藥加氯、進(jìn)水參數(shù)包含在絮凝平流內(nèi)，反沖空氣包含在砂濾中，出水參數(shù)包含在泵房系統(tǒng)中。

2) 安防系統(tǒng)由分布在監(jiān)控點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器通過(guò)公司局域網(wǎng)連接，由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器對(duì)各攝像機(jī)進(jìn)行管理并對(duì)錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

3) 中控室由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、后背電源（UPS）、電視墻、視頻矩陣、打印機(jī)等組成。

控制服務(wù)器由兩臺(tái)軟件配置一樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器組成，一用一備。控制服務(wù)器上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線(xiàn)檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)、圖形顯示、報(bào)警和打印，在線(xiàn)修改系統(tǒng)各分部的控制參數(shù)。主PLC(AH500)作為分部的主控制器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、通過(guò)環(huán)網(wǎng)與其他分部互相連接、同步運(yùn)行，根據(jù)實(shí)際的測(cè)控點(diǎn)配以相應(yīng)的I/O模塊，構(gòu)成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，組成一個(gè)功能完善、高效率的自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制，傳送分布于各處的工藝參數(shù)至中央控制室，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理、監(jiān)視。根據(jù)工藝要求與設(shè)備分布，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)，在保證系統(tǒng)合理的性?xún)r(jià)比的基礎(chǔ)上充分考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性與先進(jìn)性。

該部分主要包括對(duì)原水的監(jiān)測(cè)、平流沉淀池控制、加藥加氯控制三部分。主PLC采集原水水質(zhì)、流量等參數(shù)并接收自控系統(tǒng)中濾中濾后水質(zhì)參數(shù)，根據(jù)預(yù)定算法計(jì)算加藥加氯量，并總控加藥PLC、加氯PLC、吸泥1PLC、吸泥2PLC、排泥1PLC、排泥2PLC，協(xié)調(diào)運(yùn)作，達(dá)到原水?dāng)?shù)據(jù)采集、加藥加氯、絮凝沉淀、吸泥排泥的自動(dòng)控制。

各分項(xiàng)小型PLC采集自身監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)，如電參數(shù)、液位、故障信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自身的控制與保護(hù)，接收主PLC的控制命令，執(zhí)行操作。

加藥：其中原水流量比例、原水水質(zhì)可作為加藥控制的主要參考依據(jù)，基本可以達(dá)到在保證水質(zhì)的同時(shí)降低藥耗的目的。

加氯：利用目前生產(chǎn)自來(lái)水的常用二氧化氯殺菌消毒工藝。在工藝設(shè)計(jì)上，設(shè)前加氯（原水）和濾后加氯（濾池出水）兩處加氯點(diǎn)。

前加氯通常采用流量比例、原水水質(zhì)參數(shù)控制加氯量；

濾后加氯采用流量比例、余氯反饋“復(fù)合環(huán)路”控制加氯量；濾后加氯是自來(lái)水消毒處理的主要環(huán)節(jié)，但由于在水中投加氯后，需要在清水池內(nèi)至少有30分鐘以上的接觸時(shí)間，才能達(dá)到比較好的殺菌效果，也是一個(gè)滯后控制。

絮凝沉淀：每平流沉淀池的排泥使用一套PLC，每臺(tái)吸泥機(jī)使用一套PLC，共四套。這四套控制柜受絮凝進(jìn)水主PLC控制管理。主PLC將數(shù)據(jù)與總控系統(tǒng)連接。

第二水廠(chǎng)沉淀池上都設(shè)有兩臺(tái)吸泥機(jī)并采用在吸泥機(jī)上設(shè)置一臺(tái)小型PLC的方式，吸泥機(jī)受小型PLC控制，僅將吸泥機(jī)的運(yùn)行、故障狀態(tài)通過(guò)滑導(dǎo)線(xiàn)送到絮凝平流沉淀分站內(nèi)的主控PLC。這樣，吸泥機(jī)的運(yùn)行不會(huì)受錯(cuò)誤信號(hào)的干擾，中控室又可以知道吸泥機(jī)的運(yùn)行情況，如發(fā)現(xiàn)吸泥機(jī)故障，可立即派人員去維修。

濾池是水廠(chǎng)關(guān)鍵的組成部分，也是控制最集中的地方。為了保證水廠(chǎng)凈水工藝這一關(guān)鍵部位能正常運(yùn)行，局部出現(xiàn)故障后不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)閥門(mén)的損壞而影響整個(gè)濾池的自動(dòng)運(yùn)行及調(diào)節(jié)，我們?cè)跒V池上設(shè)置了8個(gè)小型PLC，每格濾池由一個(gè)小型PLC控制。這樣，某一部位的閥門(mén)等設(shè)備出現(xiàn)故障后，只會(huì)影響一個(gè)小型PLC，僅會(huì)使一格濾池退出自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，等待維修，而其余大部分濾格仍可正常自動(dòng)運(yùn)行。

濾池自動(dòng)控制系統(tǒng)控制的主要內(nèi)容和原理是：

通過(guò)對(duì)濾池的進(jìn)水閥、排水閥、泄氣閥、反沖洗氣閥、反沖洗水閥、出水調(diào)節(jié)閥、反沖洗鼓風(fēng)機(jī)、反沖洗水泵、空氣壓縮機(jī)、液位儀的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖洗；通過(guò)對(duì)出水調(diào)節(jié)閥和液位儀的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)濾池恒水位過(guò)濾；同時(shí)，對(duì)各種工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。在功能上實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守全自動(dòng)運(yùn)行；必要時(shí)在中央控制室直接遙控任何一臺(tái)設(shè)備。在工藝配合上一方面使用系統(tǒng)存儲(chǔ)的一套優(yōu)化后的工藝參數(shù)進(jìn)行全過(guò)程控制，必要時(shí)由技術(shù)人員調(diào)節(jié)相應(yīng)工藝參數(shù)。

濾池反沖洗一般分為降水位、氣洗、氣水混洗、水洗、反沖洗結(jié)束投用五個(gè)階段。

濾池的恒水位過(guò)濾：濾池的恒水位過(guò)濾控制是根據(jù)液位儀反映的對(duì)應(yīng)濾格水位的變化（濾頭損失影響濾速，從而導(dǎo)致水位變化，水位變化的大小反映出濾頭損失的多少），通過(guò)調(diào)節(jié)濾池出水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，達(dá)到使該格濾池內(nèi)水位恒定，從而保證正常的濾速和過(guò)濾效果。

濾格恒水位過(guò)濾由安裝在濾池的PLC控制器進(jìn)行控制。各濾格安裝有液位變送器，將濾格液位轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號(hào)送到PLC控制器，PLC控制器把液位信號(hào)與液位設(shè)定值進(jìn)行比較處理后，送出一定的電流信號(hào)控制清水閥開(kāi)啟度，以保證濾格水位恒定。

本只考慮了泥水的提升、泥水澄清、回水利用。對(duì)于脫泥處理暫未考慮，現(xiàn)只留有擴(kuò)展接口。

泵房自控部分包含對(duì)出水1水質(zhì)采集、出水2水質(zhì)采集、水池水位采集、城區(qū)供水泵組控制、郊區(qū)供水泵組控制、砂濾反沖洗供水泵組控制、炭濾反沖洗供水泵控制。

恒壓供水系統(tǒng)主要是由PLC、變頻器、PID調(diào)節(jié)器、TC時(shí)間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動(dòng)力控制線(xiàn)路以及5臺(tái)水泵等組成。通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)PLC控制器加泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

同時(shí)系統(tǒng)PLC的時(shí)間控制器和PID控制器，使其具有定時(shí)換泵運(yùn)行功能（即鐘控功能，由時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)）和雙工作壓力設(shè)定功能（PID控制器和時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)）。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。

• 冗余環(huán)網(wǎng)路由器
• 可編程控制器PLC及觸摸屏
• 水質(zhì)濁度儀
• 在線(xiàn)式二氧化氯監(jiān)測(cè)儀
• PH值傳感器
• 超聲波流量計(jì)
• 超聲波液位計(jì)
• 溫度和壓力同時(shí)測(cè)量的變送器
• 多功能電力儀表

相關(guān)下載：水廠(chǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)方案.pdf