关于水厂电气自控设计的几点探讨

赵治强

摘 要：水厂建设规模不断加大，投入的电气设备更多，运行负荷更大，整个水厂电气系统更为复杂。想要进一步促进水厂的进一步发展，就需要做好电气系统的控制管理，建立完善电气自控系统，在合理控制设计成本的同时，提高系统自动化与智能化，在整体上提高水厂电气系统运行综合效益。本文结合水厂电气自控系统特征，对系统的设计进行了简要分析。

关键词：水厂；电气自控；系统设计

为满足社会生产生活对水资源的需求，水厂生产负荷急剧增大，所需电气设备更多，同时在长时间持续高负荷状态下运行，更容易出现故障。基于此，必须要明确水厂电气自控系统设计优化的必要性，以提高水厂电气系统运行稳定性为目的，确定自控系统设计要点，选择合适的技术进行优化，确保系统可以满足实际生产需求，并合理设计投资。

1水厂电气自控系统分析

1.1 必要性

现在社会生产生活对水资源的需求不断增加，水厂生产将要面临更大的挑战，需要投入更大的建设力度，在原有基础上对电气系统进行完善。面对水厂电气设备持续高负荷运行现状，需要针对存在的故障与损耗进行分析，建立完善电气自控系统，提高生产流程管理效率。通过先进的自动化技术与手段了，实现电气设备运行状态的实时监控，及时发现所存隐患。同时经过完善的电气自控系统，还可以大幅度的降低管理人员工作量，进一步促进电气管理自动化的实现。

1.2 自控系统

1.2.1 管理层

管理层为水厂电气自控系统的重要部分，即为水厂管理部门，主要负责电气设备系统运行远程监控、自动数据查询等，并不直接参与到系统的运行控制中。

1.2.2 监控中心

主控层为监控中心控制室部分，一般会选择用总线设计方式，来实现与水处理控制系统、电气设备以及恒压供水系统等部分的通讯连接，可以实现信息数据的共享，便于实现对整个电气系统的实时监控。

1.2.3 控制层

控制层一般可以分为取水泵站控制系统、水处理控制系统以及恒压供水控制系统三部分，其中水处理控制系统又可以细分为混凝投药、沉淀、过滤以及消毒等处理子系统。

2 水厂电气自控系统设计要点分析

2.1 设备构件选择

在设计水厂电气自控系统时，需要做好各设备构件的选择，对于光纤、明线以及无线电台等通讯工具，在实际应用中均有自己适用的范围，要确保所选设备构件满足实际生产需求。保证在特殊条件下，专网监控信号能够持续稳定的传输，且结构搭建简单，安装与维护费用合理，最重要是要保障其具有较强的绕射能力，能够灵活且全面覆盖监控范围。部分水厂建设地理位置特殊，电气系统建设中具有一定的难度，存在点多分散特点，可以通过无线方式来达到实时监控的目的。

2.2 RTU选择

实现电气系统实时监控是提高水厂电气自控管理水平的核心技术，因此在进行系统设计时，还需要组合理选择远程测控终端。现在用于水源地井群深井泵房远程测控终端RTU设备包括PLC、电台与RTU一体、专用RTU设备等。对于深井泵房电气系统来说，所需设置I/O测控点数量比较少，对系统通讯要求相对简单，在实际设计中可以根据需求来选择最为合适的测控终端。

2.3 组态软件选择

组态软件是否合理，决定了系统监控质量，一般可以选择用国产正版软件“组态王”监控软件，在实际应用中灵活性比较高，可以满足实时监控需求。组态软件的选择需要确保其能够与水厂电气设备协调运行，降低系统配置与后期维护难度。软件应具有良好的人机互动界面，编程部分简单，能够满足与其他程序的有效交换。同时为提高系统运行效率，还可以将其与多媒体技术相融合，将语音、视频等贯穿其中，在满足系统实时监控的同时，还可以进行参观演示。

3 水厂电气自控系统设计措施分析

3.1 实例概述

以某水厂工程为例，其电气自控系统主要由中心监控计算机与现场各级PLC控制单元组成，具有两个层次的集散系统，所用技术包括计算机技术、通讯技术、控制技术等。通过合理应用计算机通讯技术，来实现自控系统内各控制单元信息的共享。将中央监控平台与各分控站进行有效连接，最终形成集中管理、分散控制的远程测控管理系统，通过有效的控制管理，来确保现场各分站能够实现独立与稳定的运行。

3.2 设计要求

3.2.1 集中管理与分散控制

水厂生产具有较高的复杂性，且为满足当地生产生活对水资源的需求，有更多电气设备被应用到生产系统中，水厂管理难度日益增大。在设计电气自控系统时，需要能够实现集中管理与分散控制，提高系统实际操作效率。

3.2.2系统先进性

在多种新型技术的应用上，在根本上来提高自控系统的先进性，实现自控平台的网络化、数字化以及智能化。为实现对电厂电气系统的远程测控管理，需要各个自控子站的有效连接，提高信息傳输的稳定性与可靠性，通过系统信息共享来为系统管理提供依据。

3.2.3 系统功能完善

中央控制平台与分控站组合成为完整的电气管理系统，为满足繁重的测控任务，需要保证整个系统运行功能的完善性，能够对复杂的数据进行精确的分析，将其作为管理工作的依据。系统设计前需要做好各功能模块的划分，如中央控制系统主要负责整个水厂电气设备运行的监控、生产调度、信息服务等，而分控站则主要负责特定区域内设备的现场操作与管理，在整体上提高系统运行管理效果。

3.3 设计方案

结合水厂生产运行实际情况，将自控平台设计为三级监控结构，包括工厂管理级、区域监控级与现场测控级，管理操作平台分别对应中央控制平台、现场控制平台以及现场控制设备与仪表。三个级别的监控平台，通过通讯技术的应用，实现网络信息的共享与连接，其中信息网络选择用工业以太网来实现，而控制网络则选择用现场总线与I/O结合的方式，确保不同级别控制系统运行的时效性。

其中，中央控制平台的设计，将其设置在净水厂区中心控制室内，配水厂区控制中心设置在配水泵站中心控制室内，两部分之间利用光缆来确保通讯的实时性。全厂控制中心设置有多台操控计算机，一台视频管理计算机以及一台工程师站，同时还配置了大屏幕投影系统、不间断供电电源以及数据图表打印记录装置等，来保证水厂电气系统监控工作实施的连续性。

4 结语

水厂建设环境特殊，并且现在社会生产生活对水资源的需求不断提高，为满足实际需求，需要结合现在电气系统运行特点，在现有基础上对电气自控系统进行设计完善，确保其能够实现对电气设备运行状态的全程监控，及时发现其存在的隐患，采取措施进行处理。针对水厂电气自控系统的设计，应从总体需求出发，确定设计要点，遵循专业设计原则，有针对性的来选择合适的设备构件，提高不同控制系统间的联系效果，实现数据信息的共享，争取提高系统运行效率。

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