自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用

雷丽琼

【摘要】近年来，在我国经济水平不断发展，人口数量不断增加的同时，人们对水资源的需求量也在不断增加，对自来水厂的供水效率也提出了更高、更新的要求。本文主要对自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用进行了分析研究。

【关键词】自动化控制系统；自来水厂；节能降耗；应用

引言：

自来水厂作为为人们提供日常所需水资源的基础性民生工程。随着我国经济水平的快速发展、人口数量的大幅增长，传统落后的控制系统已无法满足人类对水资源的日常需求。此时，先进的自动化控制系统的大量引进就逐渐成了提升自来水厂供水效率的重要手段。

1、自来水厂自动化控制系统的结构组成

自来水厂自动化控制系统主要是由PC端和逻辑控制器组成，具体包括数据采集系统、自动监视控制系统和自动集散控制系统。如若使用SCADA系统，虽然可以在大面积区域范围内实现网络共享，且其通信互动也较为便捷，但却有实效性较差的缺点。这样一来，严重阻碍了自动化控制系统对大面积范围内的自来水厂的控制力度。相较于SCADA系统，由于DCS系统采用分级分布式控制体系，不仅使分散控制系统得以更好的执行，还解决了SCADA系统实效性差的弊端。而IPC+PLC系统的组合，不仅可以对区域范围内的自来水厂实现独立控制，也可对区域范围内的自来水厂实现统一控制管理。其中，PLC系统不仅安全可靠，还便于实现网络共享，也不需要长期对网络控制系统进行开发，只需要几个简单的操作就可对自动化控制系统进行合理的配置和调试，便于数据信息的传输与共享，很容易就可实现对自来水厂的自动化控制。

2、自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用

2.1、取水泵站自动化控制系统

科学调节取水变频泵频率。自来水厂原水变频泵频率要依照清水池水位具体设定值进行调账。通过PLC来调节变频泵频率，而变频泵频率和频率阈值一般用百分比进行表示。其中原水变频泵工作频率应该控制在最小与最大频率区间，并运用SCADA系统完成设定。通过PLC记录变频泵工作停止之前的相应频率，利于变频泵启动之后可以维持之前的工作频率。定速泵启动数量调节。自来水厂定速泵启动数量应根据变频泵具体工作频率进行设定，同时为有效管控定速泵数量，就应定义两个限定值：其一是一台定速泵在启动后的变频泵频率；其二是一台定速泵在停止之后变频泵的频率。

2.2、加药系统

自来水厂中的加药系统，运行比较复杂，而且操作的时间长，加药过程中，涉及到大量的影响因素，增加了自动化控制的难度。我国很多自来水厂，采用目测观察的方法，监测水质加药的用量，不利于加药的准确性，也会降低自来水厂自动化控制系统的工作效益，导致加药操作没有依据。PLC在加药的自动化控制中，主要利用了流动电流的方法，前馈变量是自来水厂的原水流量，加药取样之后，获取流动电流的反馈变量，此时PLC会接收到自来水厂的流动电流信号，和自动化控制系统内的设定值比较，进而实现了加药量的控制。PLC不仅可以控制加药量，还可以自动化的控制加药频率，直接控制系统的变频器，实时控制加药系统的工作频率以及加藥量，确保实际加药量，贴近自动化控制系统的设定值。

2.3、加氯系统

加氯系统的PLC控制，参与了前加氯与后加氯的过程。加氯系统在PLC的作用下，实现了复合式的闭环控制。例举PLC在加氯系统内的应用，如：（1）PLC根据自来水厂原本的水流量比例，控制加氯的比例，PLC按照原水流量的变化，自动化设计加氯的比例，控制加氯机的运行，体现了PLC在加氯方面的自动化；（2）PLC应用到加氯系统的复合环控系统内，PLC分别反馈了原水流量信号、加氯信号以及余氯值，比较自动化系统中设计的加氯值，配合PID原则，输出加氯的控制信号，保障自动化控制系统内的余量值，始终保持在规范的位置。

2.4、监控系统

PLC应用到自来水厂的中控室计算机监控系统中，专门用于监督自动化控制系统，把控自来水厂的运行过程。中控室计算机监控系统，是自动化控制系统的核心，连接了自来水厂各个模块的主站PLC。自动化控制中的操作系统，利用通讯联络的方法，复杂联系主站的PLC，实现了自动化控制系统中的资源共享。监控系统运用PLC，不仅能监控自来水厂自动化控制系统的运行，还能展示主站通讯的状态，控制人员在中控室，通过计算机监控系统，就能了解自动化控制系统。PLC配合监控系统中的软件，直观反馈出自动化控制系统内，加药间、沉淀池、送水泵站的基本信息。

2.5、送水泵站的自动化控制设计

进行加压变频泵工作频率设计时，应依照SCADA进行设定压力值，并且完成PID恒温控制，通过PLC实现变频泵工作频率的调节。送水泵站变频泵的工作频率主要根据用户设计的压力值和实际管道压力计进行设定，而PLC可应用PID运算实现变频泵工作频率的调整，如果管道的压力未达到用户所设定的压力，就要相应提高变频泵的工作效率。PLC应用PID运算实现变频泵工作频率的调节，如果管道压力超过用户设计的压力，就应该合理降低变频泵的工作效率。送水泵站中定速泵启动台数，主要根据变变频泵的工作频率设定。

结语：

总之，不断加强对自来水厂的自动化控制水平，对于提高供水效率、提高水资源质量有着非同一般的意义。

参考文献：

[1]何丹征.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用分析[J].大科技，2016（11）：211-212.

[2]周晨涛.PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用[J].现代制造技术与装备，2017（02）：167-168.