金沙湾水厂自控系统的构成及运行介绍

第一篇：金沙湾水厂自控系统的构成及运行介绍

金沙湾水厂自控系统的构成及运行介绍

蒋天云

【摘 要】 介绍金华市金沙湾水厂自动化控制系统的构成和特点，并结合供水工艺的运行、设备的控制、仪表的监测，谈一些运行中存在的问题、管理方面的体会。【关键词】 供水工艺 自控系统 设备运行 排泥 水处理技术引言

金华市金沙湾水厂作为省重点工程，通过召投标，分二期建设。工程总设计供水量为30万吨/天，其中一期工程供水量为15万吨/天，已于2001年8月建成并投入运行，二期工程现正在建设当中，预计年底前主体工程可以完工。金沙湾水厂于2001年8月份建成后成为了唯一向金华市区供水的水厂。

由于金沙湾水厂自动化程度高，运行设备、仪器仪表复杂多样，给自控系统的正常运行和稳定控制提出了很多问题，我们在解决这些问题时，有过教训，也获得了一些经验。在此，对金沙湾水厂的自控系统作完整介绍，以便同行对此有新的了解。供水工艺及运行方式

金沙湾水厂地处金华市西南面的山区，离城区的直线距离大约为18公里，与城区高差为七十余米，水源取自沙畈、金兰两个水库。水厂利用厂区与市区的高差取消了送水泵房，采用重力流输水，节约了电耗。

金沙湾水厂工艺：金兰水库----配水井----取水泵房----加药、前加氯----折板反应池----平流式沉淀池----V型滤池----后加氯----清水池----补氯----输水管网----用户

其中主要设备为干式潜水泵3台，加矾、加碱计量泵各两组，空气压缩机两台，排泥阀60个，行车吸泥机两台，加氯机5台，泄氯回收装置一组，增压泵3台，反冲洗鼓风机3台，反冲洗泵3台，气动阀8组。

金沙湾水厂工作人员根据总公司中心调度室的调度指令，通过设置在各个岗位的自控装置，控制有关设备，进行取水、加药、加氯、冲洗等一系列自动控制、调节、监视操作。自控系统构成及控制原则

金华市金沙湾水厂自动控制系统的监控软件采用美国Wonderware公司的工业组态软件InTouch7.1作为开发平台，可运行于Windows95/98、WindowsNT4.0、Windows2000等操作系统下。此软件具备可视化软件的特征：实时监测各生产流程，采集生产信息，并且下达操作人员的每个控制指令。自控系统的网络结构由三级网络组成：

以太网：由服务器、中控室计算机、厂长室计算机和HUB组成。主要用于生产管理，通讯率为10M波特率。以下两层是工业实时控制网，是整个自控系统的核心。

FIPWAY网：由中控室计算机、滤池计算机、取水PLC、加药PLC、排泥PLC、加氯PLC、滤池公共PLC、送水PLC组成。主要用于制水过程中的控制和监测。通讯率为1M波特率。Unitelway网：由8格滤池PLC组成，挂在滤池公共PLC下，主要用于滤格的控制和监测。通讯率为19200kbps。

所有运行设备的控制层次分为三级：现场电器控制盘手动控制（最高级）、远方计算机中控或自动控制。控制原则是：现场手动控制优先，电器设备的继电保护由现场电器盘自行完成。

3.1 取水泵房

取水泵房的取水方式有两种：当水库水位达到设定水位时取水通过两只调流阀自流，当低于设定水位时取水通过取水泵进水。

调流阀的控制方式有手动、中控和自动控制三种。自动控制时，PLC根据有关参数自动调节阀门开度，以保证清水池水位保持在最佳水位段。自动运行时需设好清水池水位、工作阀门的选择等参数。

干式潜水泵的控制方式有手动、中控和自动控制三种。中控控制时，操作人员通过计算机键盘或鼠标下达的命令，来一步化开、关相应的取水泵和其出口阀门。自动控制时，PLC根据清水池的水位和设定的清水池水位上下限来自动调节，以保证清水池水位控制在最佳的水位。自动运行时需设好清水池的水位上下限、工作泵的选择等参数。

3.2 加药系统

金沙湾水厂加药间现安装有加矾系统和加碱系统，加碱系统现未启用。加矾系统可以中控开关的设备有加矾泵、空压机、出矾阀门，检测的开关量有加矾泵、出矾阀、进水阀、进气阀和空压机的开停信号；检测的模拟量有加矾泵的频率、矾池液位、源水浊度及模拟斜管浊度等。

矾池与加矾设备各有两组。加矾与矾池切换的控制方式有手动、中控、自动三种，手动的级别最高，自动和中控是在计量泵和出矾阀处于遥控方式下通过申请优先的方式取得。配矾的控制方式有手动与中控两种。

3.3 加氯系统

加氯系统的主要设备有气源切换部分、加氯机、漏氯报警系统等，控制前加氯、后加氯、出厂水补氯以及气源的自动切换。采集滤后水的余氯和沉淀水的浊度值并送上位机显示。主要控制软件有自动加氯（双冗余控制加氯）、气源自动切换、漏氯报警软件。加氯控制分为加氯机控制以及PLC控制两种方式，两种方式互为备用。两种控制方式都是有条件地通过申请优先的方式取得。

3.4 滤池系统

金沙湾水厂的V型滤池共八格，整个控制系统由一个滤池公共PLC站和八个独立的PLC站来控制。主要被控设备有：三台鼓风机，三台反冲洗泵，八格滤池的气动进水、排水闸阀和气冲、水冲、清水蝶阀以及排气电动球阀等。每个滤格系统可独立完成恒水位的自动控制，在公共系统的协调下完成滤池的自动反冲洗。滤格PLC与公共站PLC之间的通讯是由UNITELWAY主从通讯总线来完成的。

恒水位的控制：PLC采集滤格水位，并与设定的控制水位相比较，得出差值进行相应的PID运算后去控制清水蝶阀的开度，来调节滤格的出水量，使得滤池水位恒定在给定值附近。给定水位为1.20m，上下偏差为0.05m.。滤池在启用过滤时，恒水位控制软件自行投入运行。只有满足清水池水位不低于设定水位（2.5m）；滤格反冲洗倒计时间（可调）到或水头损失差压达到0.15bar；鼓风机和冲洗泵处于自动控制状态且无故障的条件时，自动反冲洗才能运行。自控设备运行的体会

金沙湾水厂建成几年来，在自控系统及设备的建设、运行、管理过程中，有收获，也有教训，体会很多。

4.1 在自控系统的建立过程中，要有自控维护人员参与，着重注意软件的构成及软、硬件配置，在配合承包商按设计要求进行软件编程的同时，深入了解控制系统，以便投入运行后进行维护管理。事实证明，再完备的系统调试也有疏漏的地方，甚至在运行了几年以后不会发现系统程序中的错误之处，更别提由于合同规定的现场工作时间限制。为了自控系统的及时、正常运行，系统、设备调试工作必须有水厂人员共同参与。

4.2 加强对运行人员和系统维护人员的培训，这是保证系统正常运行的关键。金沙湾水厂的设备来自各个国家，设备、仪表种类繁多，各有特点。对于自控系统维护人员来说，决不能只关心软件，各种设备的状态直接影响自控设备的运行。在运行中，软件程序一般是稳定的，而造成不可控的原因多是受控设备的问题，例如状态信号没反馈回来、设备控制回路故障等。所以我们要求自控系统的维护人员掌握所控设备的原理、性能、与控制系统的连接关系，以便及时、准确地判断故障点。而加强对运行人员的培训，既提高运行水平和巡视观察的准确性，也提高了处理意外事故的能力。

4.3 不断注意对软件的后期维护工作。由于最初的软件制作只是对自控设计的基本满足，在运行中肯定会有工艺方式的改动，自控维护人员必须按新的需求作相应的修改，以保证运行。尤其在贯彻建设部《城市供水行业2000年技术进步发展规划》提出的“二提高三降低”（提高供水水质、提高供水安全可靠性，降低能耗、降低漏耗、降低药耗），优化运行的过程中，更会遇到净水工艺的调整、运行设备的改造、运行程序的修改。自控运行的思考

金沙湾水厂在几年的自控运行过程中，发现有些单元的自控的效果不甚理想，水厂的自动化也存在一定的局限性。

5.1 金沙湾水厂的反应池自动排泥是根据PLC设定的排泥周期和排泥时间来自动完成开阀、排泥计时、关阀等排泥过程。沉淀池的排泥也是根据给定周期来遥控或手动开启吸泥行车来完成排泥。两者基本上都是以时间作为运行参数。而污泥的堆积程度与许多因素有关：源水浊度的变化、絮凝效果的好坏、水体微生物的含量、水量的变化、水温的变化甚至气压的高低都可能影响污泥的堆积程度。本厂在夏季天气闷热、气压低的时候就曾出现沉淀池污泥大量上浮的情况，给滤池带来了额外负担。据此来看，虽然库水相对稳定，水质情况波动不会很大，但其他因素也能影响污泥的堆积程度。因此，时间不能作为自动排泥的唯一参数。如何解决这一问题，还有待进一步研究探讨。

5.2 国内水厂现行的自动控制水处理技术多是建立在处理“常规”水的基础之上。所谓“常规”，就是摈除了有机污染、重金属污染、病毒污染、新型污染等因素。但随着现代工业的快速发展，环境污染问题的日益突出，如何应用自动化手段来处理非“常规”水，也是我们迫切需要解决的一个问题。我们认为，水厂自动化或智能化发展，应与水处理技术根本性发展紧密联系在一起，或者可以说为后者所内在需求。唯有如此，才能更好地进行水质保障，从而确保人体健康，也能为社会经济的可持续发展提供可靠的服务。结束语

金沙湾水厂自控系统在运行过程中克服了各种问题，现已基本达到稳定运行状态，实现了设计和运行要求，在供水生产中发挥了应尽的作用。在今后的供水运行工作中，我们愿与各位同行一道，不断改进与提高自动控制水平，不断探索水处理技术，共同向现代化水厂的目标迈进。

第二篇：水厂自控系统建设方案

徐圩水厂自控系统建设方案

刘朋

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目录

1.徐圩水厂自控系统的构成............................................2

1.1自控系统结构与目标...........................................2 1.2控制方式.....................................................3 2.中控室............................................................3

2.1运行监视.....................................................3 2.2运行控制.....................................................3 2.3数据管理.....................................................3 2.4报警处理.....................................................4 2.5报表及打印...................................................4 2.6 Web数据服务.................................................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 翻板滤池控制站..............................................5 3.4 加氯加药间控制站............................................7 3.5 臭氧活性炭间控制站..........................................7 3.6 送水泵房控制站..............................................8 3.7 污泥脱水间控制站............................................8

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1.徐圩水厂自控系统的构成

徐圩水厂自控系统网络拓扑结构采用光纤以太环网结构，在这种网络结构下，每个子站都可以通过两条不同的通道与中控室进行通讯，即使网络中的一处光纤受到损伤，也不会影响中控室与主站之间的通讯。

徐圩水厂自控网络拓扑图

1.1自控系统结构与目标

徐圩水厂自控系统按照分散控制，集中管理的原则配置，全厂拥有一处中控室，管理整个生产过程，并且在取水泵站、高效澄清池、加药加氯间、滤池、活性炭处理间、送水泵房和污泥脱水间分别设置有PLC控制站，PLC控制站组成光纤以太环网，各控制站负责处理各站的数据采集和控制任务。

自控系统具有以下功能：

1)在线实时显示各工艺环节的生产数据，并根据工艺的要求对生产过程中的异常数据进行不同方式的显示及报警提示；

2)实时显示全厂生产过程中各重要设备的运行状态及参数，并对异常情况进行显示和报警提示；

3)根据进水流量、出水浊度和加药配比值来实现加药系统的自控控制； 4)采用自动调节实现滤池的恒水位过滤。反冲洗根据滤池水位、滤层上下差压和阀门开度实现运行、反冲洗到再运行的全过程控制，同时也可实现在操作画面上进行人工强制反冲洗；

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5)系统可根据出水总管压力自动进行水泵的启停与调节。1.2控制方式

徐圩水厂所有电动设备均设集中控制和现场控制两种控制方式，其中集中控制由运行人员在中控室上位机上进行，现场控制则在就地控制箱上操作完成，并且拥有两种优先级，集中控制为最低优先级，而现场操作为最高优先级。

中控室设置有自动/手动两种控制方式，其中手动控制由运行人员在中控室上位机上进行控制，自动控制可由PLC系统根据现场采集的信号经逻辑运算后自动进行调节。

现场控制设有远程/就地两种控制方式，其中远程方式由PLC控制站进行控制，就地方式由运行人员在现场的控制箱上进行手动操作。通常情况下，采用远程控制方式进行控制，在控制系统维护或者检修时，切换为就地方式进行操作，确保生产的连续进行。2.中控室

中控室是整个控制系统的核心，集成了生产运行过程中所有实时数据，可以对整个厂区的全部生产过程进行集中监视、管理及控制。同时，能够对生产过程中出现的各类报警进行显示及报警提示，并对运行数据进行记录。

中控室通过光纤环网与各站PLC控制站进行通讯，中控室内有两台操作员站计算机用于监控厂区的运行，运行人员通过操作员站的上位画面监视生产过程，调整工艺参数，并控制现场设备。2.1运行监视

运行人员通过操作员站上位机对厂区的生产过程进行监视，包括设备的状态、现场仪表数据、事故报警、历史数据等，用于实时、全面掌握厂区的生产过程。2.2运行控制

运行人员通过操作员站上位机可根据需求以及调度指令调整厂内生产，根据监视设备状态和运行记录，优化生产方式。2.3数据管理

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操作员上位机记录有各厂房系统上传的数据，并对这些数据进行处理，形成历时数据库、生产报表。根据历史数据库，可分析生产质量、成本指标，并对设备的运行进行管理。2.4报警处理

当生产过程或设备出现异常情况时，中控室发出报警提示及声音报警信号。报警类型包括： 1)水泵故障；

2)压力、液位、流量异常； 3)螺杆泵、搅拌机等设备故障； 4)控制系统发现异常； 5)通讯故障。2.5报表及打印

中控室上位机自动生成日报表，报表中有实时数据和统计数据，并可通过打印机进行打印。2.6 Web数据服务

系统可通过Web服务器将运行数据发布至网络，需求人员可通过网络进行查看。

3.各子站控制 3.1原水泵房控制站

原水泵房水泵的启停由调度人员根据清水池水位、送水泵房运转情况及外网需求变化决定。PLC控制系统可实现主要设备的信号监测，一步化启停和相应的故障处理。泵房水泵在备用状态下进水阀敞开，水泵启动时先开水泵，再将出水阀开到位，水泵停止的顺序为关出水阀门，关水泵。在信号的连续监测过程中，出现设备没能正常完成动作，或监测到的数据超标，即在现场触控屏和中控室上位机跳出报警提示，同时将正在执行的命令复位，由操作人员根据实际情况解决设备故障，待设备故障清除后，可在现场触摸屏或中控室上位机上清除报警提示，江苏方洋水务有限公司

再行启动。原水泵房控制站的所有数据通过网络专线与徐圩水厂中控室进行数据交换。

1)原水泵站出水控制采用串级控制来控制出水总管压力。串级控制的主控量为出水总管压力，副控量为原水泵站吸水井液位。把出水总管压力控制在0.25~0.3MPa之间；

2)原水泵的互备联锁。4台水泵根据水厂及原水用户的运行负荷大小，互备联锁模式分为一用两备，两用一备，并且可根据每台泵的运行累计时间进行循环启动，实现水泵均匀磨损，避免某台水泵经常使用造成设备疲劳或长时间不用造成锈蚀；

3)格栅机的自动控制。格栅机通过时间继电器进行控制，每一小时运行十五分钟，当格栅机到达运行时间，启动格栅机，这样既能保证粗格栅每次运行都能耙上一定量的垃圾，提高运行效率，又能防止由于垃圾过多对格栅机造成损坏；

4)本控制站采集所有原水泵房各仪表、水质分析数据及相关泵阀设备启停信号传送至现场触摸屏及徐圩水厂中控室。

3.2 高效澄清池控制站

1)自动排泥控制

根据测得的澄清池出水浊度数据，通过对运行工况的分析，在保证澄清池出水浊度处于最佳范围的情况下，求得开始排泥的最佳浊度值和结束排泥时最合理的浊度值，作为自动排泥的上下限（此设定值可在线修改）。当浊度达到上限设定值，发出开始排泥预警并自动开启排泥电动阀，关闭回流电动阀，开始排泥；当浊度值降到下限设定值时，发出停止排泥的信号，开启回流阀，关闭排泥阀。

2)污泥回流控制

制水时根据来水量及污泥回流比自动控制污泥螺杆泵的启停和调节，同时打开污泥回流阀，关闭污泥排泥阀。

3)本控制站采集所有高效澄清池各仪表、水质分析数据及相关泵阀设备启停信号传送至现场触摸屏及中控室。

3.3 翻板滤池控制站

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1)恒水位滤水自动控制

滤池水位的变化受进水量的变化、滤层阻塞值、过滤周期、待滤水浊度因素影响。采用对滤池进行恒水位控制，使得滤池在生产周期全过程滤速根据生产情况自动调节，避免了滤池在生产周期初始阶段滤速过快，后期滤速过慢的问题，从而使滤后水浊度在生产周期内相对稳定。采用超声波液位计检测滤池液位变化作为过程变量（PV），然后与设定值（SP）进行比较，计算出过程变量的变化趋势，再输出控制信号（CV），调节出水阀来控制滤速，保持滤池液位恒定。

2)翻板滤池自动反冲洗自动控制

滤池反冲洗启动的控制条件是出水阀位超过高限、滤池差压值达到设定值、液位值超过高限和人工干预，当前三种条件同时满足，或后一种条件满足时，就启动自动反冲洗系统。系统的运行是由PLC的顺序控制系统逻辑控制的，其控制如下: 步骤1：启动条件预设（阀位高、差压高、液位高、人工）； 步骤2：条件触发自动反冲洗；

步骤3：关闭滤池进水阀，待滤池液位降至设定高度，关闭滤池出水阀。步骤4：开反冲洗风机放空阀，启动反冲洗风机，延时60s待风机运行稳定； 步骤5：打开反冲洗进气阀，关闭反冲洗放空阀； 步骤6：延时5min进行气冲；

步骤7：启动反冲洗水泵，延时10s待水泵运行稳定，打开反冲洗进水阀； 步骤8：液位上升至设定值，切换至下一滤池； 步骤9：液位下降至设定值，打开反冲洗进水阀； 步骤10：开反冲洗风机放空阀/关闭反冲洗进气阀。步骤11：停止反冲洗风机运行； 步骤12：停止反冲洗给水泵运行；

步骤13：关闭反冲洗进水阀和反冲洗给水泵出口阀；

至此反冲洗周期结束，进入下一个过滤周期。滤池的反冲洗在不频繁启停反冲洗水泵的情况下，可通过同时冲洗两组或三组滤池，以其中一组滤池作为气冲

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与水冲的过渡。

滤池的自动反冲洗系统控制将充分考虑现行实际生产运行情况修正控制参数，在上位机操作界面上将为运行人员预留相关控制参数的修改界面。

3)本控制站采集所有翻板滤池各仪表、水质分析数据及相关泵阀设备启停信号传送至现场触摸屏及中控室。

3.4 加药加氯间控制站

1)加药投加自动控制

加药投加量主要根据澄清池、滤池出水浊度、原水流量和配比值来自动控制。前馈控制确定一个给出量，然后以高效澄清池、滤池出水浊度作为后馈信号来调节前馈给出量。由前馈给出量和后馈调节量就可获得最佳剂量。采用多因子前馈-反馈控制系统来控制投药，在PLC上用程序来实现以待滤水浊度为控制目标的多因子前馈-反馈控制系统。

2)加氯自动控制 前加氯自动控制

前加氯的主要目的是杀死水中的微生物或氧化有机物，对前加氯自动控制采用进厂水流量比例前馈自动控制，其运算公式为Y=A*K*Q,Y为前加氯的投加量（mg/L），A为给定值，K为单位原水投氯量（mg/L），且该值可根据原水水质分析数据进行动态补偿调整，Q为原水进水量（m3/L）。

后加氯补加氯自动控制

出水总管余氯值与其设定值进行比较，控制系统根据两者的偏差情况，采用动态调节，使出水余氯稳定在设定值附近。

前加、后加氯自动控制可迅速调整由于处理水量变化产生的氯需求变化，可对余氯偏差进行更准确的修正，调整特性简单，同时也保证了出水质量的稳定性。

3)本控制站采集所加氯加药间各仪表、水质分析数据及相关泵阀设备启停信号传送至现场触摸屏及中控室。

3.5 臭氧活性炭间控制站

1)臭氧发生系统

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臭氧系统通过以太网与主站进行数据通讯，实现在线监测臭氧发生系统的运行状态，主控系统依据进水水量实时发送臭氧投加量至臭氧发生系统。

2)活性炭系统

通过进水流量可监测到活性炭罐的进水情况，当流量降至设定值将提示进入反冲洗，打开反冲洗进水阀和出水阀，通过压力变送器监测反冲强度，反冲600s后，停止反冲洗泵，关闭反冲洗进水阀和出水阀，打开滤水进水阀和出水阀，进入备用状态。（活性炭处理间手动阀已经联系施工单位查看过现场，正在准备采购阶段。）

3)本控制站采集臭氧活性炭间各仪表数据及相关泵阀设备启停信号传送至现场触摸屏及中控室。

3.6 送水泵房控制站

送水泵房控制系统，根据设定的出厂水压力自动调节工频水泵的运行数量和变频水泵的运行频率，当管网负荷增大，变频水泵的频率控制达到高限时，自动增加一台工频水泵投入运行，当管网负荷减小，变频水泵的频率控制达到低限时，自动减少一台工频水泵运行，根据管网负荷变化实时对水泵运行状态进行动态调整。PLC控制系统根据指令，一步化启停水泵。在信号的连续监测过程中，出现设备没能正常完成运行，或监测到的电流超限等异常情况，即在现场触控屏和中控室上位机跳出报警提示画面，同时将正在执行的命令切除，改为启动另一台水泵，由运行人员根据实际情况解决后再投入备用并清除报警。

本控制站采集送水泵房各仪表、水质分析数据及相关泵阀设备启停信号传送至现场触摸屏及中控室。3.7 污泥脱水间控制站

通过调节池液位控制两台污泥泵，同时污泥浓缩机定时启动和停止。当启动离心机前，污泥浓缩机出口污泥泵将污泥输送至污泥储池，液位达到设定值后，启动污泥脱水间螺杆泵、一体化加药机和离心机。

本控制站采集污泥脱水间各仪表、水质分析数据及相关泵阀设备启停信号传送至现场触摸屏及中控室。

第三篇：污水处理厂自控系统工艺介绍

污水处理厂自控系统工艺介绍

污水处理厂位于市区或市郊，出水排入河流，水质达到国家一级排放标准。

工程采用水解－AICS处理工艺。其具体流程为：污水首先分别经过粗格栅去除粗大杂物，接着污水进入泵房及集水井，经泵提升后流经细格栅和沉砂池，然后进入水解池。水解池出水自流入AICS进行好氧处理，出水达标提升排入河流。AICS反应器为改进SBR的一种。其工艺流程如下图1所示：

污水处理厂自控系统设计的原则

从污水处理厂的工艺流程可以看出，主要工艺AICS反应器是改进SBR的一种，需要周期运行，AICS反应器的进水方向调整、厌氧好氧状态交替、沉淀反应状态轮换都有电动设备支持，大量的电动设备的开关都需要自控系统来完成，因此自控系统对整个周期的正确运行操作至关重要。而且好氧系统作为整个污水处理工艺能量消耗的大户，它的自控系统优化程度越高，整个污水处理工艺的运行费用也会越低，这也说明了自控系统在整个处理工艺中的重要性。

为了保证污水厂生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，同时提高污水厂的现代化生产管理水平，在充分考虑本污水处理工艺特性的基础上，将建设现代化污水处理厂的理念融入到自控系统设计当中，本自控系统设计遵循以下原则：先进合理、安全可靠、经济实惠、开放灵活。

自控系统的构建

污水处理厂的自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面（监控）设备三部分组成。自控系统的构建主要是指三部分系统形式和设备的选择。本执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，仪表的选择将在后面的部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统的选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络的选择。人机界面主要是指中控室和现场值班室监视设备的选择。

1、基本系统的选择

目前用于污水处理厂自控系统的基本形式主要有三种DCS系统、现场总线系统和基于PC控制的系统。从规模来看三种系统所适用的规模是不同。DCS系统和现场总线系统一般适用于控制点比较多而且厂区规模比较大的系统，基于PC的控制则用于小型而且控制点比较集中的控制系统。

基于PC的控制系统属于高度集成的控制系统，其人机界面和信号采集控制可能都处于同一个机器内，受机器性能和容量的限制，本工程厂区比较大，控制点较多，因此采用基于PC的控制系统是不太合适的。

DCS系统适用于模拟量多，闭环控制多的系统。而现场总线系统的主要优势是适用用于控制点相当较少而且特别分散的系统。从施工和维护的角度来看，传统的DCS系统布线的工作量要远远大于现场总线系统。此外，现场总线系统与DCS系统相比，还有最为重要的一点是开发性好，扩展方便。

本工程的控制点在700点左右，模拟量只占20％左右，属于规模比较小的类型，而且这些控制点是以工艺处理单元为界线分散在厂区各处，因此本工程采用现场总线作为基本控制系统。

2、通讯网络选择

现场总线系统最主要的特点就是依赖网络通讯，分散控制和信号采集，最大程度的减少布线，节省安装和维护费用。现场总线主要是指从现场控制器或IO模块到监控系统的通讯网络。目前现场总线，根据通讯协议的不同可以分为很多种，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon总线等。目前现场总线技术还没有统一的标准，各自的功能特点基本一致，因此本工程设计时选用在中小型控制系统应用非常广泛的ProfiBus总线。其在性价比较高，且在国内推广的时间长，稳定性较高。

ProfiBus总线有三种形式DP、PA和FMS。PA总线是与智能仪表结合在一起安全性非常高的一种ProfiBus总线形式，造价比较高，常用于石油化工冶金等行业；FMS总线适用于大范围和复杂的通讯系统，旨在解决通用性通讯任务，传速速度中等；DP总线是用于传感器和执行器级的高速数据传速网络，不需要智能仪表配合，安全性略低于PA总线。本工程是污水处理工程，对通讯安全性的要求并不太高，通信的任务比较简单，对系统的传输速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS－DP网络，即用西门子S7系列PLC搭建整个系统。总线采用普通双绞作为传输介质，通讯速率可以达到12MBP。

3、现场站设备配置的选择

对于ProfiBus－DP网络来说只是提供了一个从现场到监控层的信息通道，但信号的采集和执行命令的下达仍然需要由控制器和现场的IO模块组成的站来完成。ProfiBus－DP网络是一种主从站的网络结构。整个网络上最多可以有128个从站，但只有一个作为主站，所有的通讯事务都由主站来管理。主站必须要有控制器（CPU），同时也可以安装IO采集模块。从站有两种方式：CPU＋IO模块和通讯模块＋IO模块。第一种方式每个从站都由CPU，每个站的控制事务都由本站完成，与主站之间的通讯量比较少。第二种方式是所有的从站都没有CPU，所有的控制事务都由主站CPU来完成，通过总线网络把命令结果传输到从站完成，从站只是远程IO。

前述这两种从站组成方式各有自己的特点。第一种方式，控制比较分散，通讯事务较小，对网络的依赖不强，但每个站都有CPU，造价高。第二种方式，控制集中，控制事务对网络依赖性强，需要可靠的网络来支撑，同时对主站CPU的性能要求高，在软件编程和调试方面具有很大的优势。这两种方式对工程的现场安装布线施工影响比较少。

本工程控制点的规模施工调试工期比较短，选用了性价比比较高的第二种方式作为从站的组成方式即由西门子IM153通讯模块和S7 300系列IO模块组成，主站CPU选用S7 315-2DP系列。

4、人机界面设备的选择

人机界面设备是直接与操作管理人员进行交流的监控视备，一般由两部分组成，即现场监视设备和中控室监视设备。现场监视设备可以是PC机或是触摸屏，中控室监视设备一般由工控机、模拟屏或投影仪等组成。监视设备应在兼顾投资的情况下，保证操作管理人员可以对整个污水处理厂全面直观的监视与控制。

现场监视设备一般在比较重要的单元或控制事务比较大的从站中设置，以便操作人员及时对现场情况进行处理。本工程的从站的规模比较少，厂区大小从操作距离来看并不大，同时现场操作间内均设有有线电话，因此可在不设不设现场监视系统的情况下保证现场与中控室的联络畅通。

中控室监视设备是全厂的指挥和信息处理中心，其作用不言而喻。中控室监视设备比较传统的做法是模拟屏加工控机的方式，这种方式造价比较高且复杂。随着多屏卡功能的不断完善，现场又出现了工控机多屏显示加投影仪的模式。多屏卡的安装使得一台工控机可以同时拖动多台显示器，并显示不同画面，不同的工段可以同时显示，保证了操作人员监视的全面性。投影仪可以把所需要的任何画面进行放大显示，也可以供人参观。第二种方式的造价要远低于传统做法。

5、其它

成套设备的耦合

本工程中鼓风机为高速离心风机，脱水机为2000mm带宽脱水机，均为大型设备。这些大型设备是由许多辅助电动部分与主机共同工作完成鼓风机和脱水机的正常工作。本工程设计要求大型设备都单独配有自己小型的控制器，由供应商根据自己的经验编制相关程序并预留ProfiBus－DP接口，最终成为整个自控系统的一个从站。这样就其它大型设备自控系统与整个自控系统无缝连接，减少了不同供应商之间任务的交叉重叠。

监控软件的选择

监控软件是人机交流的桥梁和翻译，是保证整个自动控制系统易操作、易维护最重要的部分。应选用成熟、先进并应用广泛的知名监控软件，本项目选用亚控kingview组态软件。

自控控制系统与管理层的衔接

自控系统操作与污水处理厂管理层的衔接主要是把自动控制系统收集到的全厂信息可以顺利传输到管理层计算机，管理人员可以在线查看污水处理厂的运行状况并调用相关的运行数据。随着监控软件的供应商对INTERNET技术的不断应用开发，监控软件都可以通过局域网或INTERNET广域网进行信息发布，管理层或授权用户在任何可以上INTERNET网的地方便可浏览运行状况。而所使用MS IE浏览器的安全性问题已经得到解决。

冗余问题

由于本工程为污水处理厂工程，其安全性和可靠性要求并不严格，本设计没有对通讯网络和控制器进行冗余配置，只对上位工控机采用了双机热备配置。笔者认为在资金允许的情况下，应对主控制器进行冗余配置。

自控系统的站点划分

根据污水处理工艺的工作原理以空间分别特点，在布线最小、功能完整的情况下对全厂的站点进行了划分，子站为泵房站、水解池站、1号改进SBR站、2号改进SBR站、脱水机房站和鼓风机房站。泵房子站负责提升泵房、粗格栅、细格栅和沉砂池的数据处理，脱水机房站除负责脱水机房外，集泥池、浓缩池也归在该站内，其余子站负责各自的工艺单元。主站为变电所站，设在变电所内。

自控特点：

1、低投资：投资少

本工程除一些精度要求高的在线监测仪表(污泥浓度计、溶解氧仪和液位计)为进口仪表外，其余部分在线仪表实现国产化，节省了一部分投资费用。

另外，从工艺控制角度看，省去了一些不影响工艺运行要求的在线仪表，如ORP计、气体流量计等。不设现场监视设备的也是降低投资的重要原因之一。

在自控系统的总线技术选取上、现场I/O控制设备和上位监控设备的选取上，均采用了性价比较高的产品。如PLC采用西门子S7-300系列等。

本自控系统从以上几点节约了大量的费用。

2、低费用：运行费用低

在占全厂能耗90%的原水提升和鼓风曝气这两个环节上，依托自动控制系统，进水段实现恒液位、变流量控制，由大功率变频装置拖动大流量潜污泵，完全涵盖了500-3000m3/h的流量范围，克服了多台泵切换启停，流量突变对后续工艺的水力冲击，也达到节能的目的，立式潜污泵的提水电耗为4.75kwh/km3。

占全厂能耗75%以上的鼓风机选用单级高速离心风机，通过控制进口导叶开度调节风量，从而降低能耗，具体的作法是在夜间小水量和过渡工序时自动减小供气量。

鼓风曝气控制画面：

鼓风曝气控制画面：

本自控工程在上位软件二次开发过程从人性化角度出发，提高自控系统的可操作性，使管理者在任意时间和地点可对工艺系统进行全方面的监控，及时了解到处理系统运行的优劣状态。

投资

本工程自控系统的预算费用约占污水处理厂总投资的5%左右。与其它污水处理厂相比，本工程的自控系统投资是中等偏下，性价比较高。

结束语

污水处理厂自控系统是根据工艺要求在确定的设计原则下进行设计，既保证污水处理系统的正常运行，又尽可能的降低了工程的造价投资。

污水处理厂自控系统是整个污水处理工程的重要组成部分，其设计好坏与控制设备选择是否适当，不仅关系着自控系统的性价比的高低而且对以后整个污水处理厂运行维护的难易有着重要影响。

第四篇：小学金沙湾水厂参观活动方案

一

（二）班金沙湾水厂参观活动方案

为了更好地增长孩子的见识，培养孩子节约用水，爱护环境的意识，5月19日上午，家委会将组织一

（二）班全体孩子到金华市自来水公司金沙湾水厂参观，活动方案拟定如下：

一、金沙湾水厂简介

金沙湾水厂坐落于琅琊镇湾坞，原水取自金兰、沙畈二座水库，由此取名为金沙湾水厂，水厂建筑与潺潺流水、四面青山共同营造出一种山村田园风光，为整个山区增添了一道亮丽的风景。

二、活动具体内容：

本次活动得到自来水公司领导的大力支持，金沙湾水厂也将派出技术人员带领孩子们参观水厂取水泵房、加药间、反应池、沉淀池、过滤池、清水池、中心控制室等，为孩子们介绍了自来水整个净化工艺流程。

三、活动时间安排：

1、8:30宾虹小学门口集合，整队拼车出发2、9:15 一号集合点集合3、9:30 到达金沙湾水厂开始参观4、11:00 参观完毕，集体合影，活动结束

四、活动目的：

通过这次活动不仅能让孩子知道自来水的由来，也让孩子们懂得生活用水的来源和自来水水厂的重要性，进一步培养孩子们在生活中节约用水的良好习惯，提高爱护水资源的环保意识。

五、活动注意事项

1、所有参加活动的人都要严格遵守活动纪律，服从统一指挥。

2、参观活动中不准离队单独行动，防止发生意外。

3、每人准备好一个装垃圾的塑料袋，注意环保。

六、报名注意事项：本周四(5月16日)晚10点前跟帖报名,注明人数(几大几小)及是否拼车。

附:活动行车线路图

线路说明：宾虹小学（右转）---330国道---白龙桥---(左转）十二局---古方公铁立交桥---1号集合点（立交桥下）---琅琊镇---金沙湾水厂

一

（二）班家委会

XX年5月13日

第五篇：plc在水厂加氯自控系统中的应用

PLC在水厂加氯自动控制系统中的应用

1引言

随着水厂“无人值守”工作的不断开展，对城市净水处理控制系统提出了更高的要求。计算机技术、信息技术和现场总线技术的飞速发展对于水厂控制系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展空间。水厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、网络以及多媒体为一体的综合系统，其中加氯系统的控制在整个水厂中的地位显得尤为重要，因为其安全、高效运行直接影响到水厂的供水质量，结合本人工作实际，现就 rockwell automation 的基于plc的controllogix系统在水厂加氯系统中的应用作些探讨。

2控制系统解决方案

水厂加氯系统的主要包括气源供给与压力切换、氯气投加、余氯分析、漏氯检测和吸收等四部分，典型工艺流程如图1所示。

图

1某水厂加氯系统工艺流程图

水厂加氯对控制系统的基本要求就是：可以远程集中监控生产情况(现场无人值班)，并能自动进行投加调整，保证水厂出水余氯符合控制指标要求；能对设备故障、生产异常等进行报警和紧急处理，确保安全生产。另外，从控制系统方面考虑，应满足集成化、控制灵活、安全可靠、可维护性、可扩展性、开放性等特点。

在选择控制系统方案时，可根据水厂加氯系统设备的实际特点和其对控制系统的功能要求，进行考虑。宜采用集散型控制系统，由厂级中央监控工作站和现场分散控制站组成全厂工业控制网，加氯现场控制站与中央调度计算机之间的通讯采用以通讯光纤为介质的高速工业以太网。这里我们以在众多水厂广泛采用的rockwell automation的新一代控制平台controllogix为例进行讨论，因为它是一种把i/o逻辑顺序控制和伺服运动控制集成在一起的plc控制系统。controllogix系统由通信模块、模拟量输入/输出模块、处理器模块等组成，各模块之间通过机架背板进行通信，组网和编程都比较方便。

水厂自控系统的组成如图2所示(虚线框内是加氯系统控制部分)。

图

2某水厂自控系统结构图

从图中我们看到，自控系统主要包括：

(1)plc现场控制站(例如加氯控制站)：主要功能是数据采集和控制输出，即实现远程i/o模块和通讯的功能，它主要包括模拟输入模块、数字输入模块、数字输出模块、以及通讯模块。

(2)主plc控制站：主要功能是通过预先编制好的控制程序，采用rsview32监控软件来完成对现场控制站i/o模块所采集的数据进行分析、运算并相应的输出结果。

(3)系统网络：controllogix系统通过enet模块，来实现在以态网中的数据传递，实现上下位机通讯；现场控制站之间通过cbnr通讯模块，完成controlnet控制网络的通讯功能。功能实现

3.1数据采集/处理功能

采集的信号主要有氯瓶重量、加氯机氯气投加量、漏氯报警、加氯机开/停状态；加氯机手/自动状态、加氯机故障、氯路瓶切换及电动球阀工作状态；空瓶信号检测等。

3.2主要控制功能

(1)实现工艺要求：真空加氯系统分为前加氯和后加氯系统。前加氯按比例流量投加，后加氯采用流量比例与余氯信号双因子复合控制投加。加氯机所需的流量信号由超声波流量计、余氯信号由余氯分析仪分别经plc在线检测输入至加氯机。氯库装有电子秤和自动切换单元，当接到“空瓶”信号后，自动进行气路切换提示换瓶。同时装有泄漏报警仪，当氯气泄漏时，通过检测泄漏报警信号经plc系统可自动打开排气扇、启动漏氯吸收装置，并且会自动关闭所有加氯系统等待故障处理。系统能实现加氯机的备用切换。

(2)控制方式：系统分现场手动控制、控制室远控和自动控制3种控制方式，由现场转换开关位置(或加氯机手柄状态)设定。现场手动控制用于在自动控制系统长时间停机、或plc停机、电气设备现场维护、或现场处理紧急事故时，最具优先权。远控控制为满足安全生产要求，进行单台设备的启/停，不影响其它任何设备的状态。自动控制方式下，plc对加氯工艺流程进行顺序控制、联锁控制、故障联锁控制、生产过程控制等功能。控制系统对违反工艺的误操作有识别功能，不予执行；对每台电气设备设计故障联锁控制功能；系统根据工艺要求，实现加氯流程中电气设备及控制参数之间的全自动联锁控制(加氯机硬手操、软手操联锁控制；自动切换装置控制两氯瓶源的电动球阀联锁控制；漏氯吸收装置和加氯机的联锁控制)。

(3)生产过程控制：前加氯scu流量配比控制器根据plc从原水流量计处采集的4～20ma流量信号，经运算处理同样提供一个4～20ma的比例输出，来控制一个带传感器的电动马达，对加氯机投加阀杆进行调整。输入信号可用流量系数来按比例变化，输出可通过剂量系数来按比例变化。控制输出如下确定：控制输出＝(输入信号)*(剂量系数)*(流量系数)。这里系数的设定可以根据工艺控制要求和运行经验合理设置。通过scu电路板上的两个继电器，开启马达增加或减小，使马达控制的传感器设置等于控制输出。同时反送电位器给出一个信号给plc，从而在上位机上可以远程监控加氯机的开启度，获得实时投加流量。如果输入流量信号下降到3ma之下，scu就发出无流量报警，并且驱动传感器到0位，关闭加氯机。

后加氯用pcu复合环控制器。它是双信号前馈控制，一个流量信号和一个余氯信号由plc提供给控制器，根据水的流量随时对传感器的位置进行调整(同scu)，同时plc把余氯分析仪的反馈信号给pcu，并与设定好的余氯值进行比较，经过一定的滞后时间后作出调节，直到实际值和设定值符合为止(类似pid调节)。工作原理如图3所示。

图

3对后加氯进行控制的pcu工作原理图

3.3 管理功能

控制系统具有各种操作功能，如自动操作/遥控/手动切换操作，操作员登录操作、“权限”操作等，并有误操作保护功能。具有显示功能，按工艺流程分画面、分系统实时显示和监视各流程的运行工况，通过动态、变色、闪烁、数字、棒图及曲线的方式实时监视各电气设备、工艺参数的工况，界面友好、全中文信息，便于操作和使用。对被测工艺参数设有实时/历史趋势功能，对重要电气设备的启/停、重要操作设有记录功能，还具有报警功能和打印生产报表，及历史储存功能。图4就是水厂加氯间运行的rsview32监控画面。

图

4加氯系统运行监控画面 结束语

本控制系统在某水厂已经安全稳定地运行六年多了，整个系统安全可靠、经济实用，操作方便、易于编程、维护。运行结果表明rockwell automation的基于plc的controllogix系统能充分满足水厂加氯系统的控制要求，在全自动运行方式下设备操作正确无误，数据采集与通讯正常，系统可靠性高，上位机监控方便，各项性能满足水厂工艺控制要求，同时减少了运行值班人员工作量、降低了生产成本，为实现现代化水厂“无人值守”的运行管理模式创造了条件。

作者简介

刘淑明(1977-)

男

工程师，毕业于山东工业大学自动化工程系，现供职于烟台经济技术开发区自来水公司，从事水厂自动化研究与应用工作。

参考文献

[1] rockwell automation．controllogix system user manual.[2] rockwell automation．rsview32 user’s guide.[3] rockwell automation．rsview32 getting results guide.[4] 刘滨,林恒,侯永海等．plc在海水处理自动控制系统中的应用.plc&fa，2002(1):29-30,41．

[5] usf/w&t．v2000系列自动控制加氯机使用手册(3000ppd).