某水廠的控制系統一例

　　1 控制系統組成原理

　　主控制器為西門子S5系列可編程控制器，其原理見圖2。

　　根據工藝設計選擇的要求，米鋪水廠采用了比較流行的PLC+PC控制系統，將水處理中全部工藝參數由采樣處理到調節過程全由微機實現三級監控，即：現場設備手動控制、各站PLC獨立控制、中央控制室集中監控，由此構成了先進可靠的集中監視、分散控制系統。采用集散型控制系統，能使控制功能和任務分散，分散出現故障的危險性，提高系統的可靠性。全廠控制系統由泵站控制中心MCC1、濾站控制中心MCC2、加藥加氯控制中心MCC3、中控室、模擬屏PLC4組成。

　　1.1 加藥、加氯控制中心(MCC3)

　　從龍塘水源廠過來的源水進入流量分配井，在此通過在線儀表檢測源水的濁度、pH值、溫度、余氯、流量、PAC投加量等，其中源水濁度、源水流量、PAC投加流量作為加藥控制的重要參數，在線儀表將其轉換為PLC可識別的4～20 mADC信號，并調用專用PID控制功能塊對變頻加藥泵進行控制。由于源水基本沒受到污染，水質符合《地面水衛生標準》，只有在臺風或暴雨季節出現濁度偏高的現象，因此在控制程序設計時選用根據濁度投加的方法。程序能夠根據源水的濁度選取不同的投率，分為濁度＜10 NTU、10～50 NTU、＞50 NTU三檔，經過一段時間的運行證明，此控制能夠滿足工藝要求，沉后水濁度為5 NTU左右。此外為了保證系統的可靠靈活以適應不同的情況(如濁度偏大偏小，或藥液濃度改變等)，專門在中控室PC機上設計了一窗口，用來改變投加率，在保證工藝要求的前提下，起到節能降耗的目的。另外，加藥車間貯藥池裝有液位計，可隨時了解藥池情況，每個藥池裝有攪拌器，定時自動攪拌，以防止藥液沉淀影響濃度。
　　加氯系統采用真空加氯機，由于加氯機本身為一個控制器，只需送入所需的流量和余氯信號，再通過相關的參數設置，加氯機即可自動投加。加氯機所需的流量信號由PLC送來，余氯信號由余氯分析儀在線檢測。考慮到源水加氯主要消除藻類等，對出廠水余氯影響不大，所以采用比例投加；后加氯對出廠水余氯影響比較大，所以采用復合環控制以穩定出廠水余氯。加氯車間還可檢測到氯瓶組重量、氯庫泄漏及其吸收等信號。
　　1.2 濾站控制中心(MCC2)
　　濾站控制中心根據工藝要求控制12格普通快濾池的過濾、反沖過程及相關的參數。每個濾池都裝有一超聲波液位計，用于檢測濾池水位。濾池出水閥為一0～100%無級可調比例閥，由4～20 mADC控制PLC程序，根據液位、閥門的開度信號控制閥門開度，從而保持濾池水位恒定在80%。如果水位為100%，同時閥門開度為100%，PLC即判斷為反沖條件，從而調用相應的反沖程序。反沖方式有三種：①水頭損失，②定時，③強制放沖。濾池的操作方式有三種：①就地控制柜操作，設于每個池旁，每個柜裝有5個閥門控制按(旋)鈕及LED顯示的開/關、故障信號；2臺鼓風機、3臺反沖泵開/停、故障信號及水池水位、風機壓力、流量、反沖水壓力、流量、空壓機壓力等信號較為直觀，易于操作。②濾池控制室控制，由OP37通過畫面顯示每個池及相關設備的信號、參數以及操作。③中控室控制，由于每個池控制所涉及的開關量較多，而現場距濾池控制室較遠，因而12格池的開關及量信號由PLC擴展模塊與PLC通訊，從而節省了大批量電纜，簡化了系統。另外，濾池控制程序為模塊化結構，過濾、反沖等每一步驟只需調用相應的功能塊并賦于相應的參數即可。
　　1.3 泵站控制中心(MCC1)
　　泵站控制中心主要監控6臺高壓電機、水泵的運行工況以及相關的參數。泵站的控制原理主要根據二路出水管壓力，同時根據吸水井水位、相關的電機桂、管道上的閥門情況相結合來開停電機。此外，每臺泵都裝有壓力、流量傳感器，二路出水管裝有余氯分析儀、壓力、濁度、流量傳感器以檢測水廠的生產和衛生指標。泵站的操作也由三級組成：①機旁操作箱控制；②泵站控制箱控制；③中控室控制。
　　中控室各站的現場數據通過PLC的通訊模塊及RS485與2部PC機組成一個L2-Pro 總線網絡，同時2部PC通過網卡聯機，實現資源共享。各站的OP37除了對該站設備進行操作顯示外，還可了解其他站的情況。所用的監控軟件為INTOUCH，通過DDE(動態數據交換)與L2-Pro總線進行數據交換。INTOUCH軟件人機界面好，能夠根據需要進行動畫鏈接，生動、直觀。主要窗口有：①進水窗口，②加藥車間窗口，③加氯車間窗口，④濾站窗口，⑤泵站窗口，⑥高壓配電柜窗口，⑦實時報警窗口。每一窗口顯示相關的生產工藝參數，并能進行相關設備的操作。中控室的一部打印機用于實時故障打印，一部用于畫面打印。另外INTOUCH還具有實時、歷史趨勢功能，能夠了解生產參數的動態情況。中控室還配有一大型馬賽克模擬屏，由PLC4驅動，用于顯示整個水廠主要設備的運行狀態(手動/自動/開/停/故障等)及主要工藝參數，使人一目了然，便于生產調度管理。

　　2 幾點看法

　　① 采用分散控制和集中監視的控制方式，各站之間獨立操作，包括采用了手動/自動的控制方式，能夠消除相互之間的影響。
　　② 如何對自動化設備的維護和保養自然是一件重要的任務，在使用過程中我們遇到以下一些問題：
　　a.PLC模塊和儀表損壞。分析原因，主要有電壓偏高、過電壓、或安裝時沒有按照要求正確接地。
　　b.設備誤動作。如濾池誤反沖，電機誤跳閘，余氯，濁度超標報警等，分析原因一般為儀表故障所致。儀表作為自動控制的“眼睛”，必須按要求定期清洗、校驗，才能保證系統的正常運行。
　　c.常因外線路故障而造成停電，恢復送電時出現設備的誤動作情況。原因為主機判斷失誤所致，沒有嚴格按照先外而后的順序操作；許多儀表剛送電時都有一個自檢過程，此其間會送出不正確的信號，從而引起主機判斷失誤，或引起PLC諸如超時等故障，造成系統死機癱瘓。
　　d.由于二期建的接觸池加氯管線較長，還有流量信號取自源水流量，造成接觸池余氯變化很大。發現后，在該接觸池計量堰板旁加裝了流量計，結合超聲波液位計算接觸池流量，流量信號通過L2—BUS傳輸到加氯機控制器，從而穩定了接觸池余氯。
e.原先設計時沒有報表打印功能，為提高管理水平，利用電子表格的DDE功能，每小時記錄主要設備、儀表及工藝的參數，每天打印出一份完整的生產報表，彌補了原先設計上的不足。
　　③ 要充分利用現有的PLC接口資源對已有的設備進行自動化改造，以提高整廠的自動化水平。
　　④ 由于泵站選用6臺定速電機，還有受到源水、城市管網等因素影響，泵站的自動化運行還需進一步優化。