自动化控制系统在水厂应用中存在的问题及解决措施

姚荣

摘 要： 随着社会经济的发展和城市化进程和工业园区开发的加快，人们在城市中的生活离不开洁净的安全水源，自来水厂为人们的生活提供了便利，自动化系统在自来水厂的应用为水厂带来收益。基于此，本文以自动化系统在自来水厂中的应用问题与解决措施作为研究对象，通过自动化在自来水厂的特点与问题进行分析，结合实际发展情况找出问题的存在，分别从合理利用自动化加强水质监测和水处理、自来水厂自动化设备维护以及自动化人才培养等方面详细阐述自动化在自来水厂的问题解决措施。

关键词： 自动化；水厂；解决措施

引言：在城市、农村、工业园区的开发建设与发展进程中，自来水厂是城市、农村、工业园区的服务基础设施，与企业生产活动、人们的日常生活息息相关，伴随着社会经济的进步与科学技术的发展，在自来水厂中应用电气自动化已经成为普遍的现象，也是科学技术发展必然的趋势，人们通过对自动化系统的研究与控制，保证自来水厂的水质安全，提供优质的水源，体现出自来水厂的自动化现代化生产模式，在提高水的质量的同时，实现无人或少人值守，提高供水系统运行安全可靠性，本人就PLC自动化控制系统在太阳山水厂实际应用中存在问题及解决措施论述如下：

1水厂自动化控制系统概况

1.1 工程建设基本情况

太阳山供水工程位于宁夏吴忠市盐池县境内，该工程是宁夏自治区重点项目之一。太阳山供水工程净水、输水工程总设计规模10.0万m3/d，其中一期工程设计规模5.0万m3/d，工业净水厂供水水质满足《工业循环冷却水处理设计规范》中规定的循环冷却水的水质标准，其中悬浮物低于20mg/L。生活用水水质采用卫生部颁发的《生活饮用水水质卫生规范》，要求给水中混浊度低于1NTU。净水、输水工程包括刘家沟工业水厂，太阳山生活水厂。

本工程工业水厂、生活水厂自动化控制系统工程，设计的主要目的实现水厂从水库至净配水车间到送水泵房加压完成送水过程的综合自动化控制。生活水厂自动化控制主要实现1#、2#机运行，完成制水及供水。自动化控制系统工程目标是实现各水厂的远程监控、调度指挥，将各系统的运行信息在调度中心进行统一存储管理。做到无人或少人值守，通过安全监控系统，监控水厂的设备运行状态。

1.2自动化系统主要设备的构成：

工业水厂：

1）屏柜包括：1#，2#，3#，4#，5#，6# PLC站共六面屏，电源柜3面，操作台2个，安装在综合楼中央控制室。

2）站控级计算机系统包括：控制主计算机3台、工控机1台、硬盘录像机，显示器5台，硬盘录像机1台，安装在中控室操作台上。

3）光纤局域网设备的包括：控制主计算机到PLC站光纤的敷设。

4）自动化仪器仪表包括：送水泵房泵组管道压力变送器4台、工业清水池、生活清水池水位计、浊度仪各1台，出口余氯在线检测仪1台。净水车间浊度仪5台，PH计1台，超声波明渠流量计2台，配水井液位计1台。输水塔压力式液位计1台。联合闸室超声波明渠流量計2台，液位计1台。

生活水厂：1个PLC站

2.自动化在自来水厂的应用特点与问题分析

随着信息化技术等科学技术的进步与发展，自动化程度在自来水厂中不断在提高，自来水厂的生产效率在提高的同时，也降低了生产过程的能耗，实现了自来水厂信息化与网络化管理，减轻了工作人员的工作压力，提高了工作效率，实现了自来水厂的持续性与安全性生产，为企业安全生产带来了优化，节省了宝贵的水资源和电资源，促进自来水厂综合效益增长，在自动化技术的帮助下，实现经济效益、社会效益与生态效益的三者统一。

针对当前社会发展状态，分析自来水厂运营中对于自动化存在的问题，具体如下：

（1）自来水厂中配套设备存在问题，很多设备都会存在质量和不相兼容方面的问题，无论是控制系统，还是主控制设备都会在运行的过程中出现上位命令执行不到位的状况，严重影响了自来水厂的正常运行，其次是自控系统或主控设备在安装的时候没有达到质量要求，以及自来水厂运行以来没有对设备进行定期的维护或数据的校对，导致自来水厂自动化系统无法正常运行。很多水厂使用的都是先进的进口设备，技术要求比较高，很多控制功能的设计和实际工艺需求达不到设计要求，这就对自来水厂工作人员造成了一定的维修、维护的难度，也降低了自来水厂应用自动化系统的合理性。

（2）自来水厂技术管理方面存在问题，很多自来水厂的管理运行人员素质和水平无法满足现代化自来水厂发展的需求，许多自来水厂工作人员所具备的水厂运行专业素质层次不齐，没有扎实的理论基础支撑，对于自动化设备的使用和技术知之甚少，只能进行一些简单自来水厂日常管理。随着科学社会的进步和发展，自来水厂的自动化程度应用更加广泛，具备高素质、高技能的水厂运行维护人员是未来水厂管理的一种趋势。因此，自来水厂需要在当前社会环境下培养一支具备现代化技术型队伍，利用技术型人才对自来水厂自动化系统进行维护和保养工作。

（3）部分自来水厂缺乏完善的自动化管理规程，自来水厂实现自动化的目的就是为了优化自来水厂的处理流程，使其达到安全高效的生产目的，实现低能耗，降低人力、物力资源的浪费，实现能源的合理利用，但是当前自来水厂管理中，自从自来水厂自动化系统建立以来，无论是运行方面的管理，还是维护方面的管理，力度都无法达到预期效果，运营的工作人员无法真正掌握自动化设备的操作，人员和设备不匹配，生产设备再先进，生产工艺再先进也无法满足水厂设备的实际能力。自来水厂讲求效益最大化的时候，却忽视了自来水厂自动化功能完全实现目的和意义，导致运营管理水平落后，无法适应现代化自来水厂自动化的需求[1]。所以，建立和完善水厂自动化系统运行、维护规程，是实现自动化系统高效运行的基础。

3.自动化在自来水厂的问题及解决措施

3.1合理利用自动化控制系统的监测与供水系统安全

真正意义上实现水厂自动化控制，简单的说就是通过设定一种水质日供水总量，通过自控系统中枢系统给输水流量控制单元、净水车间加药控制单元、送水泵组控制单元发送命令，使系统实现“一键操作”，实现真正意义上自动化生产。要想提高自来水厂自动化系统的功能，使自动化更好的应用在自来水厂中，就要合理利用自动化设备进行对自来水厂的水质、水压、供水系统故障检测和巡检工作，大量新型自动化检测仪表被应用在自来水厂自动化控制系统中，提高了自来水厂的效益。通过相应的传感器检测技术可以检测到供水以及故障情况，来实现对制水、供水系统以及故障处置自动化控制，而不是通过人为适时干预供水系统的安全生产。

3.2自动化系统在水厂中常见问题

自动化系统在水厂供水系统的常见的问题主要有以下；一是主控组态画面不能完全显示供水系统运行状态，如配电系统和供水系统不能完全在一个画面呈现，需切换完成。二是选用的检测设备和传感器精度值与专业仪器检测仪器数据误差较大，使系统连锁反映，造成系统误判运行。三是选用的主控设备与自动化控制系统不能完全对接，不能实现精准控制，如流量、压力的控制。四是自控系统安装受安装人员的技术水平和现场施工条件限制，未能将强电和弱点隔离或有效屏蔽，造成数据传输迟缓或延时动作。五是其他设备提供厂家所提供设备无与自动化系统对接的数据端口，使一些重要的设备不能实现数据上传或自动控制。六是选用的PLC设备本身功能不全或运行稳定性不高，造成部分自控功能不能实现，或造成误动作引起重大事故。

3.3自动化系统在水厂中常见问题解决措施

应对解决的措施：一是选用正版的组态软件，让主控换面更接近生产实际，反映生产实际，防范运行值班人员视觉疲劳。二是对于重要的生产环节，需选用高精度在线监测和检测设备，提高在线监测数据的真实性，避免造成误判增加供水系统的能耗。三是水厂对于主控设备，如大型的变频设备、流量控制设备、加药设备等，选用知名品牌或知名配套控制设备，以实现对主控设备的完全自动化控制。四是加强现场自动化施工人员和运行管理人员的培训力度，提高自动化施工人员的技能水平，同时在自动化设计阶段，一定要结合土建设计，做到同时设计、同时施工、同时投入运行。五是对一些重要的设备如电机、变配电设备、自控设备等，在设备招标和采购阶段要有符合自动化控制的技术要求和协议。六是选用功能比较完善的PLC设备及辅助设备，以应对恶劣生产环境和频繁的操作使用，不出现误动或不动作现象。

3.4对水厂自动化设备的维护一些建议

自来水厂自动化系统属于先进的智能化控制系统，在自来水厂的长期生产过程中可以提高自来水厂的生产能力，减轻工作人员的工作压力，保证自来水厂的生产稳定性和安全性，但是设备在长期的运行中难免会出现老化或者操作不当的故障，这个时候就会导致自来水厂自动化系统变为半自动化系统，应该加强对自来水厂自动化设备的维护。自动化设备中各个部位的配件十分关键，配件的更新速度比较快，如果配件出现故障就会导致配件无法购买到相同的型号与规格，市场上流通的配件又无法满足该自来水厂的设备要求，因此，建议加强对自来水厂自动化设备的维护，通过监测设备及时对设备的运行情况进行监测。安排专门的工作人员负责监测设备运行，如果设备存在故障或者隐患，故障信息会在第一时间发送给管理人员，从电脑系统中得到消息，系统可以为故障进行分析与排查，方便工作人员对自来水厂的自动化设备进行有效的维修，定期对自来水厂自动化设备进行保养，延长设备的使用寿命，减少不必要的成本支出。

3.5对水厂自动化人才培养建议

从上文中的叙述可知，无论是水质检测技术的应用还是自动化设备的维修，都离不开自动化人才，随着社会的进步和市场的变化，自来水厂想要在激烈的市场竞争中脱颖而出，就要广纳先进的技术型人才，自来水厂自动化系统安装完成以后，后期的运行和使用十分关键，对于设备的监测和维护工作就是需要技术人员加以掌控。因此，建议安排技术型人员与安装人员一起进行自来水厂自动化设备的安装，了解安装的流程和设备调试的过程，帮助技术人员提高对设备的认识，了解设备的整体情况。方便当自来水厂设备出现故障的时候，工作人员可以在第一时间内知道如何应对。要求，企业加强对工作人员的技能培训工作，培养工组人员不仅要掌握自来水厂自动化控制系统的相关理论，同时了解自来水厂自动化控制系统的设计方法，具备关于自动化设备安装、调试以及维修的能力。

總结：总而言之，随着城市人口的不断增长和城市经济的快速发展，人们对水质量的需求有所提高，因此，自来水厂在日常的工作中需要加强自动化建设，应用自动化设备，提高生产的自动化水平，从而为广大市民、企业提供优质化服务，实现企业的经济增长，完成社会效益与生态效益的有机统一。

参考文献

[1]梁超.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用[J].价值工程，2017，36（08）：140-142.

[2]孔生，薛峰，张鲁宁.电气自动化在自来水厂中的应用[J].装备制造，2009（08）：222.