水厂自动化范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇水厂自动化范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

机器解放了人的双手，而自动化能使人从低级简单重复的低级脑力劳动和体力劳动解放，使人的思维更高级。从制水的工艺环节来看，目前我国最普遍的制水工艺环节有：取水、配水、加压、加药、反应、沉淀、过滤、消毒，近来先进的制水又工艺增加了加氨等工艺环节。在自动化程度比较低的厂里，这些环节的控制、操作和维护都需要由人来完成。一个环节一个班少的需要两个人，多的则需要四至五人，每天至少两轮班。这样值班人员就需要二、三十人。再加上电、钳工，以及管理人员，一个厂就有职工六十至一百多人。虽然有这么多人，然而每人的工作尤其是两班制、三班制职工，每天都是简单而重复的工作内容，工作期间的其他时间和精力无法得到利用。另外，一般车间的操作员都是采用定时巡视，往往突如其来的水质变化等情况不能得到即时处理，而导致生产材料的浪费，甚至设备的损坏。

篇2

近年来，我国供水事业蓬勃发展，各项新技术的应用日益广泛，其中自动化技术的应用是近年来自来水厂生产发展的最大特点，但同时其存在诸多设计、设备和管理方面的问题，严重制约水厂自动化水平的提高。

1.水厂自动化中存在的常见问题

1.1水厂自动化的设计问题[1]

水厂的生产过程是一个较为复杂的连续过程，对于其自动化系统的设计要求较高，涉及众多技术和设备，设计本身具有一定的难度，故在有些水厂自动化设计中存在的问题较多，影响了自动化功能的发挥，甚至影响了系统的正常运行。

（1）缺乏统一的发展规划。在有些水厂自动化设计中，对控制系统的持久性和未来发展规划一致性考虑不够全面，导致控制系统开放性和扩展性不够，造成系统很快落后于生产发展的需要。

（2）功能设置过于复杂。在有些水厂自动化设计中，由于片面追求高标准，致使功能设置过于复杂，而忽略了水厂的实际工艺情况和管理水平，使系统的故障率增高，而维护管理又跟不上，导致关键工艺的自动控制得不到保证。

（3）功能设置过于简单。在有些水厂自动化设计中，工艺过程的功能设置过于简单，达不到控制要求，特别是关键工艺的控制要求，造成虽有自动化系统，但关键工艺（如投药等）仍由手动完成的现象，失去了实现自动化的实际意义。

（4）设置过多的手动功能。有些设计为了在自动化系统故障时不影响生产，而设置了过多的手动操作功能，从设计上就将自动化系统置于可有可无的地位，既造成了设备的重复投资，也使生产人员产生了不正确的依赖心理，加上运行管理改革力度不够，出现了自控设备搁置不用而仍由人工手动操作的现象。

（5）设计人员水平不够。水厂的自动化设计涉及众多技术和设备，要求设计人员既要掌握先进的控制技术，又要熟悉生产工艺过程，同时对设备也要有相当的了解。但在有些设计中，由于设计人员对生产实际情况或对进口设备的性能了解不够，导致设计与实际生产有出入或出现设备选择不当，满足不了工艺要求，造成了自动化系统局部失败。

1.2水厂自控设备问题

设备方面存在的问题也是影响水厂自动化系统正常运行的一个主要因素，具体表现在如下几个方面：

（1）质量问题。水厂中有些设备容易出现质量问题，如碱度计、氯氨测定仪、溶解氧测定仪、浓度测定仪、压差变送器、加氯机、计量泵、调节阀、电磁流量计等，这些质量问题有的是设备本身的质量不过关，有的则是安装或维护质量达不到要求，但均影响了自动化系统的正常运行。

（2）配套问题。在有的水厂自动化系统中，设备如传感器、测量仪表及执行机构本身并无质量问题，而是精度不够或稳定性达不到系统要求，即与系统配套不合理，也是影响自动化系统正常运行的一个原因。

（3）备品备件问题。有些设备发生故障后，由于缺乏备品备件而一时无法修复，这对进口设备尤为明显。如果由原产品供应商修理，则时间长、费用高，特别是有的产品已更新换代而根本无法得到备品备件，造成了这些设备的检修十分困难，从而导致这些设备长时间处于瘫痪状态，影响了自动化系统的正常运行。

（4）检修和改造问题。对于部分进口设备如网络设备，由于外商对通信协议和通信软件的公开性不够，且本身的技术要求也较高，既增加了这些设备的维护和检修难度，也降低了自动化系统的开放性，影响了系统的正常更新和改造工作。而且很多进口通信设备较难与国内设备互联，致使更新和改造困难，从而降低了自动化系统的合理性和统一性。

1.3水厂自动化的运行管理问题

（1）操作人员对设备性能和操作要求不够熟悉，不能完全掌握仪表技术。不少水厂反映，操作工人对仪表设备的使用要求不能完全掌握，致使仪表使用不正常，对仪表的调校保养缺乏必要的技术和专门知识，常常不重视仪表必要的日常清洁和维养工作，不懂得仪表的定期保养、检修等的规定和内容要求，所以往往使仪表精度降低，甚至不能正常工作，影响加药、加氯自动化的实施。

（2）缺乏专业维修队伍。之前，水厂在人员编制上，只有泵机值班工和电工，不设置仪表工。现在水厂自动化纷纷上马，水厂编制上也配置了一些仪表工，但是这些仪表工的配置数量和本身的专业技术水平均不能满足要求，有的甚至用电工代替仪表工，因此当仪表或监控设备发生故障后，不能得到及时的修复和处理。在保修期过后，不敢与国外联系，不少搁置起来，渐渐由“伤风感冒”而导致“全身瘫痪”。

（3）操作工人、管理人员以及领导层对自动化设施的认识不够全面。1）对自动化控制在水厂中应用的迫切性认识不够：不少水厂配备自动化只是为赶时髦，将其作为水厂的点缀。认为全国大、中、小水厂都纷纷实现自动控制，我们也不能不上，实为大势所趋。认为一个新的水厂要体现其先进，必须有自动化内容，而且尽量争取高标准。在国外考察后更是要求设备齐、标准高。这种想法在筹建部门较为普遍。2）对仪表和自控系统实质上缺乏信心：怕麻烦，表示明显的不信任感，最好少一些自动化内容，以免自找麻烦，这种想法在生产部门较为普遍。

2.解决水厂自动化问题的对策

2.1用国产设备直接取代

通过对国内市场的细致调查，找到种类、性能指标、接近于进口产品后，直接取用而代之。例如：安徽省滁州市自来水公司一水厂将国产在线浊度仪、计量泵应用在自动加药系统中，效果较好；引用国产电磁流量计和超声波流量计对原水、出厂水进行测量，计量较准确；同时该水厂还积极利用国产仪表应用在自动化系统的改造工程中，不仅完全达到了自控系统的各项功能技术要求，而且节约了大量的技改资金。

2.2自我改进消化吸收

拥有自己技术开发队伍的水司，应充分了解引进设备的性能特点，对系统中存在的问题进行仔细分析、改进，找出解决问题的办法。例如：滁州二水厂的自动投矾系统改造，就充分体现了技术人员对控制系统改造持有比较新颖的思路。他们没有采用较为流行的流动电流控制器，而是根据原水水质的特点，利用原水流量和滤前水浊度作为主要控制参数，滤后水浊度和PH值、水温作为后反馈控制参数，构成闭环控制系统，运行效果较好。

2.3谨慎选用进口设备

经过数十年的运行表明，进口设备虽然具有许多优点，确实在城市供水事业中起到了举足轻重的作用，但是也客观存在着一些问题，不得不引起广大供水同仁的高度重视。通过多年的运行效果表明，有的国产设备使用效果良好，维护也比较方便，备品备件能得到及时供应，售后服务能得到保障。所以建议在功能、技术参数能满足自控系统要求的前提下，尽可能使用国产设备。

2.4推陈出新，横向联系

在对进口设备的性能充分了解的基础上，寻找合适的厂家进行制造，不仅解决自身的设备问题，而且还可以推而广之，帮助其他使用同类设备的厂家排忧解难。例如：计量泵的隔膜片、加氯机的管配件等等，都可以委托国内厂家生产。同时要加强供水行业之间的技术交流，互通有无，积极推广成熟技术，共同提高自动化技术水平。

3.结束语

篇3

我国水厂自动化在20世纪80年代得到了较大规模的发展，特别是随着外资的引入，大量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国，建成了一批全引进的水厂，使我国水厂自动化进程大大加快，自动化水平也快速提高。近年来，在我国一些发达地区，建成了少量测控管一体化的现代化水厂，对推动水厂实现综合自动化功能起到了积极的促进作用。但由于历史和现实的原因，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，发展也不平衡。大中城市的水厂特别是发达地区的大型水厂，自动化程度很高，而小城市和城镇的水厂特别是落后地区的小型水厂，自动化程度较低，甚至还是空白。而且，在一些已实现自动化的水厂中，虽然其自动化系统和设备与其他行业如化工、电力等相比并不差甚至更先进，但是，其功能并未充分发挥出来。有的自控系统从未运行过，一直处于闲置状态；有的运行一段时间后变为了手动，甚至处于瘫痪状态，造成了自动化系统和设备的极大浪费。根据对近40个引进水厂自动化设备的调查资料表明：单项设备运行情况基本良好的占78.3％，基本运行正常的占11.7％，设备故障极多已被拆换替代的占5.7％，设备从未投入使用的占4.3％［1］。对于这些水厂自动化中出现的问题，究其原因，与目的、设计、设备和管理等多种问题有关。

1水厂自动化的目的

对水厂实施自动化的根本目的认识不够全面或出现偏向，是造成一些水厂自动化系统未能充分发挥作用的一个原因。水厂实现自动化的根本目的是提高生产的可靠性和安全性，实现优质、低耗和高效供水，获得良好的经济效益和社会效益。但是，有的水厂实现自动化是为了赶时髦，将其作为一种点缀；有的水厂是迫于形势，在大批水厂纷纷实现自动化的情况下，自己也不能不上；有的水厂使用的自动化功能过于复杂，特别是在考察自动化水平较高的水厂后，更是盲目地提高标准；有的水厂则自动化功能过于简单，主要是对自动化不熟悉，缺乏必要的信心，怕造成麻烦；有的水厂是为了凑合贷款数，不得已而配置自动化系统和设备。这些不正确想法的存在，使水厂实现自动化的根本目的发生了偏向，造成了自动化设计不切合水厂实际，不注重生产过程特别是关键工艺环节的自动化，并忽略了在运行和管理模式方面的相应改革，从而导致自动化未能充分发挥作用，甚至建成后处于闲置状态。

2水厂自动化的设计

2.1未解决的相关理论问题

在水厂自动化中，工艺理论对自动化提出的控制要求本身存在未解决的理论问题或理论不够完善，使控制未能达到规范化和最优化，系统运行达不到理想的控制状态，从而影响了自动化的实际运行效果。

（1）絮凝理论不够完善。加药系统是一个大延时、强耦合、干扰因素多的非线性系统，目前广泛采用的控制方法为：用原水流量按比例前馈调节计量泵的频率，用流动电流仪（SCD）反馈调节计量泵的冲程，从而构成加药复合控制系统。由于凝聚作用本身有多种理论，决定加药量多少的水质成分因素在理论上还不够完善，如原水浊度、温度、pH、污染因素以及非胶体颗粒干扰因素等参数变化都对SCD有很大影响，而在SCD反馈调节方法中，只采用了反映水中胶体稳定度的参数ζ电位来代表全部水质因素，因此该控制方法并不完全符合生产实际。同时，传感器缝隙小易造成堵塞，加药后不易形成絮粒，特别是滞后反应和水质变化对SCD影响较大，导致该方法适应性较差，准确度不够，达不到优化自动加药的要求，实际使用效果并不理想［1］。在有的系统中，虽然采用了智能技术如专家系统、自学习模糊控制等方法，取得了一定效果，但并未完全解决加药量优化控制的问题。

(2)加氯系统理论问题。在加氯系统中，传统的控制方法为：前加氯采用流量比例控制，后加氯采用余氯反馈控制。由于影响加氯效果的因素很多，如水质、天气、水厂的具体工艺特点等，而且后加氯存在时间滞后问题，同时对控制方法和投加氯氨存在的问题目前有不同的看法，特别是对水射器安装位置和余氯取样位置的规范化确定目前尚无完整的理论［1］，从而使加氯系统不够规范，实际运行效果也不是十分理想。在有的系统中，虽然采用了一些其他控制方法，如采用双因子控制方式（用流量和余氯控制前加氯和后加氯）或多参数非线性控制方式，取得一定的效果，但并未完全解决加氯系统存在的问题。

(3)其他理论问题。如变频供水泵和定速供水泵的台数比例确定、变频供水泵的自动调节方法以及供水泵的科学调度等问题，理论上还未完全解决，管理上还有待进一步研究。

2.2技术规范和设计标准问题

到目前为止，我国在供水行业自动化控制方面，除《城市供水行业2000年技术进步发展规划》等少量规划性技术文件之外，尚无制定供水行业自动化控制方面的技术规范和设计标准，致使水厂在实施自动化过程中，技术上缺乏统一的规范性，设计上存在一定的盲目性和随意性，不同类型的水厂自动化分别应该达到的主要功能和主要技术指标不明确，影响了自动化系统配置的科学性和合理性。而在其他行业，如水电行业，国家有关部门早已经颁布了相关的技术规范和设计标准，这对该行业的自动化设计和实施起到了积极的促进作用。

2.3专著和文章问题

我国供水行业的自动化起步较晚，总体发展水平也不高，致使在供水自动化方面发表的文章数量有限，总体质量也不太高，出版的专著更少，既不利于在实施自动化时提供必要的理论指导和技术参考，也不利于行业内的技术交流和经验交流，影响了自动化知识普及和提高的速度。而在其他行业，如电力，除有大批专著可供参考外，还有大量的文章可供参阅。另外，每年还举行众多的技术研讨会和交流会，这对提高该行业的自动化水平起了很大地推动作用。当然，这与该行业从业人数多、技术力量雄厚、期刊数量大等多种因素有关。

2.4设计中存在的一些具体问题

水厂的生产过程是一个较为复杂的连续过程，对于其自动化系统的设计要求较高，涉及众多技术和设备，设计本身具有一定的难度，故在有些水厂自动化设计中存在的问题较多，影响了自动化功能的发挥，甚至影响了系统的正常运行。

（1）缺乏统一的发展规划。在有些水厂自动化设计中，对控制系统的持久性和未来发展规划一致性考虑不够全面，导致控制系统开放性和扩展性不够，造成系统很快落后于生产发展的需要。

（2）功能设置过于复杂。在有些水厂自动化设计中，由于片面追求高标准，致使功能设置过于复杂，而忽略了水厂的实际工艺情况和管理水平，使系统的故障率增高，而维护管理又跟不上，导致关键工艺的自动控制得不到保证。

（3）功能设置过于简单。在有些水厂自动化设计中，工艺过程的功能设置过于简单，达不到控制要求，特别是关键工艺的控制要求，造成虽有自动化系统，但关键工艺(如投药等)仍由手动完成的现象，失去了实现自动化的实际意义。

（4）设置过多的手动功能。有些设计为了在自动化系统故障时不影响生产，而设置了过多的手动操作功能，从设计上就将自动化系统置于可有可无的地位，既造成了设备的重复投资，也使生产人员产生了不正确的依赖心理，加上运行管理改革力度不够，出现了自控设备搁置不用而仍由人工手动操作的现象。

（5）设计人员水平不够。水厂的自动化设计涉及众多技术和设备，要求设计人员既要掌握先进的控制技术，又要熟悉生产工艺过程，同时对设备也要有相当的了解。但在有些设计中，由于设计人员对生产实际情况或对进口设备的性能了解不够，导致设计与实际生产有出入或出现设备选择不当，满足不了工艺要求，造成了自动化系统局部失败。如有的设计中滤池出水阀选择了两位阀，虽配置了完备的自动化控制设备，但却无法实现滤池水位的自动调节功能。

3水厂自控设备存在的问题

设备方面存在的问题也是影响水厂自动化系统正常运行的一个主要因素，具体表现在如下几个方面：

（1）质量问题。水厂中有些设备容易出现质量问题，如碱度计、氯氨测定仪、溶解氧测定仪、浓度测定仪、压差变送器、加氯机、计量泵、调节阀、电磁流量计等，这些质量问题有的是设备本身的质量不过关，有的则是安装或维护质量达不到要求，但均影响了自动化系统的正常运行。

（2）配套问题。在有的水厂自动化系统中，设备如传感器、测量仪表及执行机构本身并无质量问题，而是精度不够或稳定性达不到系统要求，即与系统配套不合理，也是影响自动化系统正常运行的一个原因。

（3）备品备件问题。有些设备发生故障后，由于缺乏备品备件而一时无法修复，这对进口设备尤为明显。如果由原产品供应商修理，则时间长、费用高，特别是有的产品已更新换代而根本无法得到备品备件，造成了这些设备的检修十分困难，从而导致这些设备长时间处于瘫痪状态，影响了自动化系统的正常运行。

（4）检修和改造问题。对于部分进口设备如网络设备，由于外商对通信协议和通信软件的公开性不够，且本身的技术要求也较高，既增加了这些设备的维护和检修难度，也降低了自动化系统的开放性，影响了系统的正常更新和改造工作。而且很多进口通信设备较难与国内设备互联，致使更新和改造困难，从而降低了自动化系统的合理性和统一性。

4管理方面存在的问题

水厂自动化系统建立后，管理水平滞后是影响自动化功能正常发挥的一个重要因素。由于管理人员受自身素质和传统观念的束缚，未能在管理方面进行及时的调整和改革，导致管理水平落后，无法适应水厂自动化的发展需要。如何提高管理水平和管理人员素质是自动化水厂目前面临的一个重要课题。

（1）不注重设计、安装、调试过程的人员参与。很多水厂在建设自动化系统时，由于受人员和素质的限制，常采用交钥匙工程的方式，这样在建设时轻松省事，但后患无穷，由于没有自己的技术力量参与设计、安装、调试过程，导致投产后出现很多问题，影响了系统的实际运行效果。

（2）对自动化系统和设备不够熟悉。由于值班人员缺乏必要的技术知识，对自动化系统和设备不够熟悉或掌握不够，导致设备得不到正常的保养、调校和检修，造成仪表精度降低或设备故障；导致软件得不到必要维护和调整，造成因一些小软件故障得不到及时处理而影响系统正常运行；有的甚至出现误操作或引起人为故障。

（3）缺乏完善的自动化管理规程。水厂实现自动化后，其运行管理和维护管理已和传统水厂不一样，但不少水厂在这方面的改革力度不够，缺乏满足自动化生产需要的管理规程，如岗位职责、运行管理制度、操作规程和设备维护保养及检修规程等，致使运行管理满足不了生产需要，维护管理达不到要求。

篇4

引言

对自来水厂自动化控制起着最广泛、最基本影响的技术就是PLC控制技术，其不同于传统的继电器电路，实现了顺序控制、逻辑控制，而且PLC控制技术既可以控制水厂的单个设备，也可同时控制多个设备，从而形成水厂的自动化流水线，并有效地对生产水资源过程中的自动化进行全方位的控制[1]。目前，很多自来水厂都对加氯、加氨、加矾、过滤和沉淀等各个环节进行自动化的控制，这种模式的形成对水处理过程中的安全性和可靠性都有极大的提高。

1.水厂水处理流程

实现水处理流程的自动化控制是水厂应用自动化控制系统的根本目的。不同的水厂拥有不同的设备配置，其处理水的工艺流程也有着很大的区别，但其水处理的基本流程相差不大，总体来说包括取水、配药、加氯、投加混凝剂、沉淀、过滤、消毒、送出几大方面。水厂的水源一般来自地下水、地表水、江河、湖泊等处，首先水厂必须通过水泵来取水，将原水抽入净水厂，此时原水中含有很多杂质，必须经过净水处理才能供给用户。当原水进入净水厂之后，净水厂需要配置合适的混凝剂及氯气等投入到原水当中，以此来对原水进行混凝消毒。当原水经过混凝处理之后流入沉淀区时，水中的颗粒会沉淀在池底，并进行堆积，因此沉淀池需要定期进行清理。过滤则是一个使水澄清的过程，其采用石英砂等滤料层来清除水中的各种杂质，滤料层也需要定期清洗。水澄清之后就需要进行消毒处理，以达到杀菌消毒的作用，正因为水经过滤后，降低了它的浊度，细菌、病毒才能更好地被消灭。水经过消毒后将存储于清水池中，根据实际所需情况向各管网送水，再通过管道送给用户。

2.滤池自动化控制系统的功能

水厂可通过对滤池自动化的控制来进行全面的管理和实时监控，使水厂在生产过程中的调控能力得到增强，水厂的自动化程度也能得到相应的提高，从而增加水厂的经济效益，其功能主要体现在以下两个方面。

2.1节能减排。人们在日常生活中离不开

水资源，而人们最直接的供水来源就是水厂，因此，水厂起着极大的作用。传统的方式使水厂在进行滤水的过程中消耗了很多能源，那么就必须对水处理的过程进行优化处理，其中较为合理的方式就是通过自动化系统来对能源消耗进行调节，在自动化系统运行工作的过程中，通过对水泵电机调速的控制可以改变其运作的方式，有效地避免浪费。因此，应用水厂自动化系统可以极大程度地减少能源的消耗，实现能耗的优化[2]。

2.2降低水处理成本，进一步提高水质

如今人们对生活质量的要求越来越高，对水质的要求更是如此。而PLC能够适应当代人们的用水需求，具有极高的安全性和可靠性，从而有效地提高水质。同时，在滤水的过程中，自动化系统的应用也可以极大地降低其运行的费用，滤水系统甚至可以自动调节出水的浊度，使水处理系统实现低成本运行的目标。

3.PLC控制在水厂自动化控制中的运用

3.1PLC在水厂监控系统中的应用

在水厂的监控系统中，PLC实现了顺序控制和逻辑控制，PLC控制技术在监控系统中既可以控制水厂的单个设备，也可同时控制多个设备，从而形成水厂的自动化流水线，各个现场的变化、现场设备的数据都可以通过上机位来进行获取并实时控制[3]。不仅如此，PLC对整个水厂的水处理工序的运行都进行全自动的控制，在线数据采集设备会自动采集所有的运行设备的参数，数据被即时送入PLC，PLC甚至可以做到对这些数据进行交换，对水处理的各个生产换季的设备运行都进行实时的监视和控制，进而更加合理地利用水资源并优化水厂的调度能力。

3.2PLC在水质监测系统中的应用

水质监测是在水厂的自动化控制中的重要内容，整个系统能否平稳运行的重要参数就来自于水质监测的数据，如今，水质监测系统中应用了更多的新型自动化检测仪，对水厂自动化控制系统的发展起到了推动作用。目前，水质监测系统中的技术方包括水质监测分年仪表、温度检测技术、水位检测技术、流量监测技术、压力检测技术以及高低浊度测量分析、漏氯检测分析、流动电流检测分析等方面，所应用的仪器也不仅仅是传统的仪器，非接触式仪器也得到了大量的运用。

3.3PLC在水厂滤池系统中的应用

单元滤池的PLC控制需要完成的工作很多，例如每个滤池的出水阀、进水阀、排气阀、排污阀、反冲水阀、反冲进气阀等的自动控制和对本格滤池的恒水位进行过滤控制，除此之外，PLC还需要进行数据的采集、信息的交换等工作。滤池在过滤时必须进行恒水位过滤，以达到平稳生产和稳定出水品质的目的。而调节清水阀门的开度大小决定着滤池液位的高低，这就意味着在滤池系统的运行中，管理人员必须对该系统进行人工编写，以达到滤池系统自动化的效果[4]。

3.4PLC在水厂远程操作中的应用

PLC可以对所有的设备进行实时监测并对其进行控制，例如在PLC自动控制系统中，其中一个滤池的运行出现了故障，监控人员就可以通过远程控制，对该流水线进行关闭并及时派技术人员进行处理。这样一来，可以很大程度上减少资源的浪费并保证其稳定运行。

4.结语

在水厂自动化控制中，PLC控制技术有着很重要的作用。该系统较为可靠、先进，同时解决了水厂管理成本高、运行工况复杂的问题。而且，该系统可以根据人们不同时期的不同用水情况，运行最经济合理的方式，有助于提高水厂的经济效益，达到经济运行的目的。相信在将来，PLC控制技术的功能会更加齐全，也会不断进行完善，其在水厂自动化控制中的运用也将会越来越广泛。

【参考文献】

[1]杨立福.给水排水自动化技术（SCADA）综述[J].给水排水，2013（1）：56-57.

[2]郭凤文.水工业自动化控制技术的发展趋势[J].中国给水排水，2012（8）：12-13.

篇5

2水厂自动化的设计

2.1未解决的相关理论问题

在水厂自动化中，工艺理论对自动化提出的控制要求本身存在未解决的理论问题或理论不够完善，使控制未能达到规范化和最优化，系统运行达不到理想的控制状态，从而影响了自动化的实际运行效果。（1）絮凝理论不够完善。

加药系统是一个大延时、强耦合、干扰因素多的非线性系统，目前广泛采用的控制方法为：用原水流量按比例前馈调节计量泵的频率，用流动电流仪（SCD）反馈调节计量泵的冲程，从而构成加药复合控制系统。由于凝聚作用本身有多种理论，决定加药量多少的水质成分因素在理论上还不够完善，如原水浊度、温度、pH、污染因素以及非胶体颗粒干扰因素等参数变化都对SCD有很大影响，而在SCD反馈调节方法中，只采用了反映水中胶体稳定度的参数ζ电位来代表全部水质因素，因此该控制方法并不完全符合生产实际。同时，传感器缝隙小易造成堵塞，加药后不易形成絮粒，特别是滞后反应和水质变化对SCD影响较大，导致该方法适应性较差，准确度不够，达不到优化自动加药的要求，实际使用效果并不理想［1］。在有的系统中，虽然采用了智能技术如专家系统、自学习模糊控制等方法，取得了一定效果，但并未完全解决加药量优化控制的问题。

(2)加氯系统理论问题。

在加氯系统中，传统的控制方法为：前加氯采用流量比例控制，后加氯采用余氯反馈控制。由于影响加氯效果的因素很多，如水质、天气、水厂的具体工艺特点等，而且后加氯存在时间滞后问题，同时对控制方法和投加氯氨存在的问题目前有不同的看法，特别是对水射器安装位置和余氯取样位置的规范化确定目前尚无完整的理论［1］，从而使加氯系统不够规范，实际运行效果也不是十分理想。在有的系统中，虽然采用了一些其他控制方法，如采用双因子控制方式（用流量和余氯控制前加氯和后加氯）或多参数非线性控制方式，取得一定的效果，但并未完全解决加氯系统存在的问题。

(3)其他理论问题。如变频供水泵和定速供水泵的台数比例确定、变频供水泵的自动调节方法以及供水泵的科学调度等问题，理论上还未完全解决，管理上还有待进一步研究。

2.2技术规范和设计标准问题

到目前为止，我国在供水行业自动化控制方面，除《城市供水行业2000年技术进步发展规划》等少量规划性技术文件之外，尚无制定供水行业自动化控制方面的技术规范和设计标准，致使水厂在实施自动化过程中，技术上缺乏统一的规范性，设计上存在一定的盲目性和随意性，不同类型的水厂自动化分别应该达到的主要功能和主要技术指标不明确，影响了自动化系统配置的科学性和合理性。而在其他行业，如水电行业，国家有关部门早已经颁布了相关的技术规范和设计标准，这对该行业的自动化设计和实施起到了积极的促进作用。

2.3专著和文章问题

我国供水行业的自动化起步较晚，总体发展水平也不高，致使在供水自动化方面发表的文章数量有限，总体质量也不太高，出版的专著更少，既不利于在实施自动化时提供必要的理论指导和技术参考，也不利于行业内的技术交流和经验交流，影响了自动化知识普及和提高的速度。而在其他行业，如电力，除有大批专著可供参考外，还有大量的文章可供参阅。另外，每年还举行众多的技术研讨会和交流会，这对提高该行业的自动化水平起了很大地推动作用。当然，这与该行业从业人数多、技术力量雄厚、期刊数量大等多种因素有关。

2.4设计中存在的一些具体问题

水厂的生产过程是一个较为复杂的连续过程，对于其自动化系统的设计要求较高，涉及众多技术和设备，设计本身具有一定的难度，故在有些水厂自动化设计中存在的问题较多，影响了自动化功能的发挥，甚至影响了系统的正常运行。

（1）缺乏统一的发展规划。在有些水厂自动化设计中，对控制系统的持久性和未来发展规划一致性考虑不够全面，导致控制系统开放性和扩展性不够，造成系统很快落后于生产发展的需要。

（2）功能设置过于复杂。在有些水厂自动化设计中，由于片面追求高标准，致使功能设置过于复杂，而忽略了水厂的实际工艺情况和管理水平，使系统的故障率增高，而维护管理又跟不上，导致关键工艺的自动控制得不到保证。

（3）功能设置过于简单。在有些水厂自动化设计中，工艺过程的功能设置过于简单，达不到控制要求，特别是关键工艺的控制要求，造成虽有自动化系统，但关键工艺(如投药等)仍由手动完成的现象，失去了实现自动化的实际意义。

（4）设置过多的手动功能。有些设计为了在自动化系统故障时不影响生产，而设置了过多的手动操作功能，从设计上就将自动化系统置于可有可无的地位，既造成了设备的重复投资，也使生产人员产生了不正确的依赖心理，加上运行管理改革力度不够，出现了自控设备搁置不用而仍由人工手动操作的现象。

（5）设计人员水平不够。水厂的自动化设计涉及众多技术和设备，要求设计人员既要掌握先进的控制技术，又要熟悉生产工艺过程，同时对设备也要有相当的了解。但在有些设计中，由于设计人员对生产实际情况或对进口设备的性能了解不够，导致设计与实际生产有出入或出现设备选择不当，满足不了工艺要求，造成了自动化系统局部失败。如有的设计中滤池出水阀选择了两位阀，虽配置了完备的自动化控制设备，但却无法实现滤池水位的自动调节功能。

3水厂自控设备存在的问题

设备方面存在的问题也是影响水厂自动化系统正常运行的一个主要因素，具体表现在如下几个方面：（1）质量问题。水厂中有些设备容易出现质量问题，如碱度计、氯氨测定仪、溶解氧测定仪、浓度测定仪、压差变送器、加氯机、计量泵、调节阀、电磁流量计等，这些质量问题有的是设备本身的质量不过关，有的则是安装或维护质量达不到要求，但均影响了自动化系统的正常运行。（2）配套问题。在有的水厂自动化系统中，设备如传感器、测量仪表及执行机构本身并无质量问题，而是精度不够或稳定性达不到系统要求，即与系统配套不合理，也是影响自动化系统正常运行的一个原因。（3）备品备件问题。有些设备发生故障后，由于缺乏备品备件而一时无法修复，这对进口设备尤为明显。如果由原产品供应商修理，则时间长、费用高，特别是有的产品已更新换代而根本无法得到备品备件，造成了这些设备的检修十分困难，从而导致这些设备长时间处于瘫痪状态，影响了自动化系统的正常运行。（4）检修和改造问题。对于部分进口设备如网络设备，由于外商对通信协议和通信软件的公开性不够，且本身的技术要求也较高，既增加了这些设备的维护和检修难度，也降低了自动化系统的开放性，影响了系统的正常更新和改造工作。而且很多进口通信设备较难与国内设备互联，致使更新和改造困难，从而降低了自动化系统的合理性和统一性。

3管理方面存在的问题

水厂自动化系统建立后，管理水平滞后是影响自动化功能正常发挥的一个重要因素。由于管理人员受自身素质和传统观念的束缚，未能在管理方面进行及时的调整和改革，导致管理水平落后，无法适应水厂自动化的发展需要。如何提高管理水平和管理人员素质是自动化水厂目前面临的一个重要课题。

（1）不注重设计、安装、调试过程的人员参与。很多水厂在建设自动化系统时，由于受人员和素质的限制，常采用交钥匙工程的方式，这样在建设时轻松省事，但后患无穷，由于没有自己的技术力量参与设计、安装、调试过程，导致投产后出现很多问题，影响了系统的实际运行效果。

（2）对自动化系统和设备不够熟悉。由于值班人员缺乏必要的技术知识，对自动化系统和设备不够熟悉或掌握不够，导致设备得不到正常的保养、调校和检修，造成仪表精度降低或设备故障；导致软件得不到必要维护和调整，造成因一些小软件故障得不到及时处理而影响系统正常运行；有的甚至出现误操作或引起人为故障。

（3）缺乏完善的自动化管理规程。水厂实现自动化后，其运行管理和维护管理已和传统水厂不一样，但不少水厂在这方面的改革力度不够，缺乏满足自动化生产需要的管理规程，如岗位职责、运行管理制度、操作规程和设备维护保养及检修规程等，致使运行管理满足不了生产需要，维护管理达不到要求。

（4）缺乏专业的、稳定的维护队伍。自动化系统和设备虽然具有较高的可*性，但也会出现故障，需要维护人员尽快排除。同时，设计情况与实际运行情况不一定完全一致，即使与投入运行时一致，过一段时间后也会有所变化，另外经过一段时间的实际运行后，一般都需要对系统中存在的某些缺陷进行改进，以使系统更加优化，这就要求维护人员对自动化系统和设备进行必要维护和调整，特别是当生产工艺变化后，需要对控制系统进行相应修改和开发。

篇6

目前，我国北方大部分中小型水厂均采用两级泵站的管理模式，即：由深井泵组成一级泵站采取地下水至水厂蓄水池进行水处理；而后，由二级加压泵站向用户管网供水。控制方式一般为人工控制的继接方式，自动化水平低，水、电资源浪费严重，设备事故隐患多、管理困难。我们为某县自来水厂开发了一套由上位机、可编程控制器（PLC）、变频器、相应传感器及执行机构组成的水厂微机集散控制系统，该系统已连续运转三年，性能稳定可靠，提供了一种针对中小型水厂的，以节能降耗、提高自动化水平为主要目的的技术改造方案。

该水厂的基本情况为：一级泵站包括5口深井，每口深井配备22kW多级潜水泵1台，共同向一蓄水能力为2 000m3的蓄水池蓄水；加压泵组为5台45kW DL型立式泵，向管网加压供水。对控制系统的设计要求是：对水厂的设备运行及生产状况进行自动化控制和管理。

一、控制系统硬件结构

（1）上位机：水厂需24h连续运转，现场干扰源多、环境恶劣。因此，上位机选用了具有较高可靠性、较强抗干扰能力的研华（ADVANTECH）IPC-610/486型工业用微机。上位机与PLC之间采用RS232标准串行口进行通讯，传输速率9 600b/s，11位数据格式，数据长度7位，1位校验位，启动1位，停止2位。另选研华10位A/D采集卡，采集蓄水池水位信号和加压泵组出水流量信号，对水位信号运用模糊算法进行计算后，给出控制信息由PLC控制潜水泵的启动台数。当水位过低时，认为发生故障，停止一、二次泵组的运行并声光报警。上位机为720M硬盘、8M内存，可以同时处理大量数据且历史记录较长。

（2）主控单元：主控单元选用日本立石公司的C60P型可编程序控制器作为主控单元，它具有40路开关量的输入、20路开关量的输出，可扩展模入、模出模块，并有RS-232标准串口。C60P为积木式结构，系统构成及扩展方便，抗干扰性能好，作为现场主控部件较理想。由它完成自动倒泵、防水锤互锁、变频器逻辑控制等逻辑控制功能。

（3）管网恒压调控系统：调速泵的调节由富士G-45变频器来完成，由压力传感器采取用户管网的压力信号（4mA～20mA）送至自制的调节板上，与给定信号比较后送至日产RKC调节器中，经PID运算后产生调节信号送至变频器，控制变频器的输出频率，调节水泵转速。变频器本身对应其输出频率有0～5V（DC）信号输出，将其引回调节板，由系统对输出频率进行检测，若变频器的输出大于49Hz一定时间后，管网压力仍达不到要求，延时确定后，PLC按照一定规则逐个以自耦减压方式启动恒速泵，直至管网压力恒定。若变频器输出频率小于23Hz一定时间后，管网压力仍超过给定值，则依次关闭恒速泵，配合调整调速泵直至压力稳定。

（4）自耦减压启动柜：恒速泵及潜水泵均采用自耦减压启动方式，有效地减小了电动机启动时对电网的冲击。

（5）传感器及执行机构：管网压力信号的采取利用最大量程为1.0MPa的远传压力表，以方便在采样点观察压力信号；流量信号的采取利用涡街流量计；水位信号的采取利用压力式水位传感器；利用电动蝶阀作为执行机构来控制加压泵的出水口状态。

二、系统的软件

系统软件主要包括上位机管理程序、PLC控制与监测程序以及它们之间的通讯程序。

（1）上位机的管理程序主要完成设备运行状况的图形显示监测、生产状况的数据库管理、检测数据的处理、菜单处理以及报警等功能。采用C语言结合汇编编程，充分利用C语言结构化强、简洁和运行速度快等优点，同时也提高了程序的可读性、可靠性及可移植性。软件设计采用模块化结构，人机界面为图形形式，菜单驱动，全部中文显示与提示非常友好。系统主要功能模块包括：使用说明、水厂控制系统功能介绍、生产状况监测及管理、水位系统的运行状态控制等。采用查询方式完成与PLC的通讯及检测数据的处理；将管网压力、流量、液位、各水泵运行状态及各处阀门开启状态等信息以图形及数据的方式显示于显示器上；如有报警信号则显示相应图形，同时进行声光报警。监测的出水量、耗电量等信号可长期保存于存储器中，随时作为资料查询。

（2）蓄水池分为沉淀池和出水池两部分，深井水首先在沉淀池沉淀泥沙、消毒处理，而后，经过滤到达清水池。因此，水位控制功能要求较高，正常状态下，1～2台潜水泵长期运转，其余根据用水量的大小自动切换。为保证水的正常供应并防止潜水泵的频繁启停，在水位控制中采用了模糊算法。将水位高度分为七级，将水位的变化率也分为七级，将潜水泵的开启台数分为5档，形成了一个二维矩阵数组，由计算机运算后确定应开启的深井泵台数。经反复试验后，确定了数组中各参数的值，经实际使用，获得了较好的运行效果。

（3）可编程控制器作为主控单元，几乎所有的现场逻辑控制均与其有关。它的控制程序具有较强的逻辑性要求。一般来说变频器严禁付边加装接触器，但是为了节省投资、实现4台恒速泵轮流作为调速泵，必须在变频器的付边装接触器。

（4）上位机与PLC之间的通讯借助标准RS-232口来完成。可以由上位机完成给定倒泵的间隔时间、设定管网的压力等工作。同时，下位系统定时将恒速泵的开启台数、调速泵的运行状态（频率、转速、消耗功率等）、管网压力等信息报上位机进行处理和显示。

篇7

根据“实用、可*、经济、先进”的原则，采用分级分散控制，集中管理的集控模式，整个水厂的自动化控制系统按照工艺流程及生产区域，分为四个部分：上位计算机监视与控制系统；高速工业以太网网络传输系统；现场控制站单元系统；取水泵站三遥系统。整个系统在保证现场设备各个子控制系统相对独立的前提下，使检测系统、电气系统、遥测系统与计算机控制系统相协调，保证整个自动化控制系统能按工艺要求和操作规程实现设备运行自动化，上位计算机监控管理站实现对整个生产过程的检测、统计分析及管理工作，达到无人职守的目的。

上位计算机监视与控制系统（中央监控管理站）：由两台互为热备的计算机系统构成，其中一台计算机以监控为主（操作员站1），另一台以管理为主（操作员站2/兼工程师），两者通过计算机网络对各分站做到无人职守。两台计算机均使用高性能的工业级控制计算机，通过在计算机上安装专用的工业控制类应用软件平台，实现中文显示界面下的对整个生产工艺流程及设备运行状况的动态显示与监控；动态显示与监控的数据包括：整个水厂工艺处理过程运行状态总貌，系统中主设备的状态、有关参数以及控制回路中过程变量与设定值的偏差等。

上位计算机监控系统经过软件组态，可实现以下的功能：

----信号的指示、报警、处理及警示；

----自动和手动操作；

----实时计算；

----信息记录；

----历史趋势和实时趋势；

----工艺流程图形显示；

----管理报表的生成（定时自动打印）；

----系统误动作的自我监视；

----数据采集和数据处理。

2.高速工业以太网网络传输系统：采用高速现场总线标准TCP/IPMODBUS工业网络传输协议；该协议的基础传输速率为100MB/S，可用多种传输介质，具有传输性能可*、稳定、高速的特点；全开放的特性可保证工厂管理系统和容错系统方便地直接接入到高速工业以太传输网络中去。整个水处理工厂形成一个功能强大的局域网络，容含工业监测与控制系统、工厂MIS系统、工厂容错系统等。当系统需要抗展时，打开实时的任何一个网络连接接口，都可以在线连接到高速工业以太网网络传输系统中去。

3.根据生产区域的不同，将现场控制站部分分为三个子站形式：取水泵站、加药间、滤池和送水泵房。三个现场控制站间互为独立，通过高速工业控制以太网络传输和交换信息。根据每一个子站的大小监测与控制点数的不同，每一个子控制站的PLC控制单元的数量有所不同。现场的不同类型的监测与控制点通过每一个现场控制子站的不同类型的模件单元，实现信号的传送与控制。

4.由于取水泵站一般与净水厂有一段距离，所以取水泵站采用三遥系统，实现远距离采样点信息的传送。三遥系统的监测与采集数据，同样作为高速工业传输网络中的一个子系统，通过传输网络实现信息的交换。

二、自动化控制系统所采用的主要控制设备

根据上述的整个水厂自动化系统的结构图，构成自动化系统的主要设备包括四个部分：

1.上位计算机系统：两台计算机系统，包括有工业用计算机主机，打印机，高分辨彩色监视器，工业控制监控软件；

篇8

关键词：水厂；自动化；设计理念

一、系统总体方案

可以根据水厂各生产环节，按工艺及地理位置布局要求，水厂控制系统一般采用分布式控制方案，在每一生产区域设立现场控制站，完成对本区域内设备和过程的监视，操作和控制，区域则按工艺及设备分布划分，各站之间通过可靠性高和实时性强的工业局域网络相连，实现N:N对等通信，达到管理集中和控制分散的目的。因此需要采取分层结构模型，设立公司级，工厂级，区域级，单元级，设备级及装置级，据此，系统设置现场监控站和一个中央控制管理站。

现场监控站由现场控制单元和现场操作站组成，现场控制单元负责区域内所有设备和过程的数据采集，顺序控制和参数调节，由PLC或PLC网络组成，现场操作站承担CRT显示，故障报警，参数设置，现场操作和数据存储等工作由于控机和工控组态软件构成。现场控制单元和现场操作站均作为独立的节点。挂于局域网上，且均可视为局域网上的一个节点站。现场操作站的另一种设置方法为通过串行口直接连于现场控制单元PLC的串口上，此时，操作站则被视为控制单元的操作终端。中央控制管理站负责对全厂工艺流程及重要设备的工作状况进行监视、控制。通常由数台工控机组成，除含有各操作站各项功能外，还负责数据处理报表打印等功能。

二、系统构成及主要控制设备

1.系统功能:

根据地理位置及功能划分，由中控室主站及设在现场的三个子站和与公司供水调节SCADA系统互联通讯子站构成。

(l)中控室主站中控室主站设置三台工控机，一台作实时显示，对各分站监控管理;一台作数据处理;还有一台供维护、调试、管理使用。配一台数字式投影仪，大屏幕动态显示全厂工艺流程及设备运行状况。

(2)现场子站按照工艺流程及平面布局设置，设泵站、投加、滤池三个现场子站.各子站设操作员终端，方便现场监控、维护、管理。

①泵站子站

1#PLC子站负责监控及管理取水泵站、送水泵站、回收水泵站及配电系统。主控处理器设在送水泵站PLC机柜内。PLC监控7台送水机泵及闸阀工况，机泵启停操作及运行、保护等，采集出厂水流量、压力、浊度、pH、余抓以及清水池水位等参数.采用1400系列电量监测仪检测并显示各台机泵以及馈电、进线、母联回路的电量参数，并通过远程I/0链与主控处理器通讯.取水泵站采用适配器通过远程I/O链与主控处理器进行通讯”PLC监控5台机泵及闸阀工况及运行、保护等，采集吸水井水位、上水管压力及流量、原水pH、浊度、水温等参数，对机泵及清垃机启停操作控制。

回收水泵站采用适配器模块与主控处理器通讯，PLC监控回收水泵站机泵的启停。PLC还监控沉泥池2台排泥车的启停操作控制及故障检测，并在每台排泥车的电气控制柜内设置小型逻辑控制器(SLC)，对排泥车进行过程控制。

②投加子站2#PLc子站负责监测及管理投矾、加灰、加抓、加氨工艺及设备.主控处理器设在投加中央控制室PLC机柜内.因加灰点距此较远，故在那儿放置PLC机柜，设适配器模块经远程I/O链与主控处理器通讯.由于矾、灰、抓、氨投加均引进国外自动化设备，所以PLC仅用于投加设备的状态参数检测、越限事故报替及后加抓系统控制，并采集水质参数及药剂的称重量、投加量，送主站监视及处理。

③滤池3#PLC子站包括滤池和沉淀池.主控处理器设在滤池PLC机柜内.PLC对24格V型滤池出水气动蝶阀分别进行等速调节控制，保持过滤时砂面以上水位稳定。当过滤周期、水头损失、清水池出水浊度中任一个达到设定值时，滤池自动反冲洗。按工艺要求进行扫洗、气水反冲洗、漂洗的顺序控制，也可以人工请求手动强制冲洗。

④与SCADA系统联网采用MOTOROLA公司的MOSCAD系统设备与PLC互连.由MOSCADRTU收集调度所需的全厂必要数据，利用公司现有的800MH:集群系统，实现实时查询水厂及管网生产参数.

2.系统组态软件设计

a.全厂平面布置图

b.全厂净水工艺流程图

c.全厂电气主结线图

d.取水泵站监视图及参数图

e.送水泵站监视图及参数图

f.全厂配电系统参考图

g.单台水泵电机监控图

h.出厂水24小时压力流量、水质参数图i，滤池总监视图1.单个滤池监控图及参数趋势图k.沉淀池监控图1.加氨工艺流程图m.加氯工艺流程图11.加矾工艺流程图0.加灰工艺流程图p.各类报警图考虑到仪表、设备更换等因素引起参数采集值变化，在画面上设计“参数设定”画面，必要时在键盘输入修正值即可。

另外，还设置事故报警提示画面，便于值班人员判断原因，迅速处理。在全自动方式下，一、二级泵站机组开停可由以下因素决定:一级泵站控制:

1.清水池水位低于下限时，必须有一台泵组运行;

2.清水池水位下降速率超过警戒限及清水池水位未达到上限替戒水位时，至少保持一台泵组运行;

3.泵组运行台数所进的水量与二级泵站出厂水量相对应;根据比值及清水池水位高低，水位上升或下降速率等因素决定泵组开停，尽可能保持清水池经常处于高水位，同时又要保证泵组不能频繁动作，每启动一台泵，运行时间不能少于1小时。

配电站控制:所有进线柜、母联柜、馈电柜均可通过计算机PLC自动合分闸，所有电气故障均立即在屏幕上显示，并发出声光报警信号，部分影响正常运行的故障则自动跳闸保护或切换开关，违反电气操作规程的操作，均被锁定，不予执行。在手动方式”LC自动跟踪手动调节器的运作及收集资料，自动调整模型参数，另一方面，又用来设置设定值，使其具有自学习功能，成为一模糊控制器。

与SCADA系统联网:公司中心调度室与水厂距离较远，为实现两者之间的通讯，系统采用MOTOROLA公司的MOSCAD系统设备与PLC互连。由MOSCADRTU收集调度所需的全厂必要数据，利用公司现有的800MHz集群系统，实现实时查询水厂及管网生产参数。

三、问题讨论

1.水厂自动化是一项综合课题，在系统总体设计时，除考虑实现安全供水和水质质量的主要目的外，还必须考虑到操作者的需要和供水服务的连续性要求，以及系统持久性与公司未来发展规划一致性间题。现场一级部分设备的手动控制机构仍有必要保留，以防PLC工作站万一出现较严重故障而不能迅速修复时，造成失控现象，从而提高整体全性。同时必须保证精确的检测仪表和动作可靠的执行机构。

2.部分水厂自控系统由公司科研室会同设计室、水厂共同设计、开发、安装、调试，这样有利于自己的技术人员掌握这套系统和日后的运行管理及维护，而且完全符合水厂实际运行情况，降低建设成本。而且由于统一选型，避免某些新建水厂由于各子站分别采用不同控制系统所产生的系统矛盾及缺陷。水人员直接参与系统安装和调试是保证系统正常发挥作用的重要条件之一。

3.冗员问题，是阻碍自来水行业实现自动化的障碍之一，自动化程度提高，必然导致出现富余人员，因此必须处理好安置间题，否则达不到自动化的目的，但自控系统需要增加一些专业找术人员来进行维护管理。

篇9

关键词：水厂；改造；自动化；PLC

0 引言

深圳市某水厂设计供水规模35万m3/日，分为四期建设，全厂分为取水,加药,沉淀,过滤,送水等几个工艺环节，其中四组滤池实现了基本的自动控制，但全厂没有集中监控,操作人员也相对分散，这就给生产管理,优化决策,人力资源的分配等造成一定的不便。为此，业主提出对原有的自动化系统进行完善，实现全厂生产管理的自动化，满足现代化供水管理要求。确定基本设计原则如下：

先进性整个系统采用国际上先进并且成熟的技术，力求方案的先进、灵活、高效。

实用性系统始终以用户需求为导向，结合先进、合理的管理模式，功能全面，切合实际。

扩展性系统的设计不但考虑当前的实际需要，并且考虑了长远发展的需要，预留了以后增加的监控设备接口， 保证系统的可扩展性。

1 系统结构

根据水厂的工艺流程、布局以及现有的PLC系统，按照集中管理，分散控制的原则，全厂自动控制系统采用中心控制层和现场控制层两级分布式结构。由于是现有水厂改造项目，为减少对生产的干扰，减少电缆的穿墙及开槽敷设，在主要构筑物分别设置十个现场控制分站。中心控制站属于厂级中心控制层，十个现场控制站属于现场控制层，包括取水分站（新增）、加药分站（新增）、加氯分站（改造）、反冲洗分站（新增）、一期滤池子站（改造）、二期滤池子站（改造）、三期滤池子站（改造）、四期滤池子站（改造）、送水分站（新增）和回收池分站（新增）。现场控制站既能在中心控制站统一指挥下协调工作，又可以在通讯发生故障的情况下独立运行，减少局部事故给整个控制系统和生产造成损失。

现有的一、二期滤池的控制系统建于90年代中期，采用的是日本欧姆龙公司的PLC，三、四期滤池及加氯间的控制系统PLC采用的是西门子S7-200，考虑经济性及兼容性，本次自动化系统保留三、四期滤池及加氯间的西门子PLC及控制柜，只对软件部分进行重新编程，完善系统功能。新增分站及一、二期滤池控制分站，均采用西门子S7系列PLC。

全厂主干网络采用100M光纤工业环形以太网。

2 中心控制站

中心控制室配备的两台监控主机，通过交换机接入以太网，对全厂设备集中监控。两台监控主机组成双机热备用系统，当一台监控主机出现故障时，可迅速切换到另一台监控主机，保证数据记录的连续性和控制系统的稳定性。

中心控制站设一块大型显示屏，用于动态显示相应工艺环节的被测参数的实时值和生产数据。

监控主机主要具有实现以下功能：

监视功能：现场各分站设备的实时状态变化通过光缆环形以太网上传，由监控主机负责接收。通过显示器分幅显示工艺流程图，实现从总图到详图的多层次监视，并在各个相应的位置显示相应区域的被测参数的实时值.当设备运行异常时，监控主机发出声光报警，提醒工作人员注意显示水位等参数实时的数据曲线。通过图形处理，工作人员能直观地观察各种数据的变化。

控制功能：在监控主机上，操作人员可按要求开停工艺流程中的重要设备。系统控制分手动和自动两种控制方式。在手动方式下，监控主机只能监测设备的当前运行状态；在自动方式，通过监控主机可控制设备启停和监测设备的运行状态。

管理功能：监控主机具有完善的用户管理功能。任何控制和设置功能均需通过密码登录以后才能生效，不同等级的操作人员拥有的操作权限也不同，一般工作人员可以操作权限范围内的设备，系统管理员可以修改系统的各种设置及改变生产参数的设定。用户的添加和修改、权限的修改均由系统管理员完成。

报警功能：当设备出现故障，监控主机除发出声光报警外，还能自动记录报警信息，管理人员通过报警查询功能即可查看实时和历史的报警记录。

对于长期不正常事件(由监视人员确认后)可禁止报警和登录。对于已确认的报警应带上报警发生时标，存入报警数据库。

存储功能：监控主机实时显示设备运行状态和生产参数，并对重要的生产数据进行记录和保存。

所有实时数据都必须按时序依次存储，并定期将这些数据转存成历史数据，通过历史数据计算最小值、最大值、平均值、标准值、偏差值、累积值等。

各类生产数据可按要求进行分类列表显示，也可根据需要采用曲线图，棒状图等形式显示。

报表功能：系统能根据用户提供的报表样式，自动生成和打印生产日、月、年报表。操作员在监控计算机通过打印报表功能，能方便调阅和打印生产报表。

3控制分站

各控制分站相对独立，互不影响，采用西门子S7-300系列PLC。它们具有部分相同的功能：

分站PLC与智能仪表或生产设备通讯，实时采集生产过程中的各种工艺参数和设备运行信号。

控制本站设备的运行，处理生产过程中出现的异常情况。

能对设备故障发出报警及紧急事故处理；与中心控制室计算机通讯，传送现场数据。

接收并执行中央控制室计算机遥控命令。

3.1、取水分站

取水泵控制 保留以前现场手动控制方式，同时操作主机可以通过点击启停按钮，启动机泵，并实时监测各机泵的运行电流、运行信号，如有异常，系统自动停止机泵并报警提示。保障机泵运行安全。

进水阀控制 根据流量指示可以现场手动及在操作主机上通过点击开关按钮调整阀门开度。也可以根据原水流量的检测值与设定值的偏差值自动调节阀门开度。

3.2、加药分站

加药分站主要主要实现搅拌机、石灰泵、加药泵的启停控制及仪表信号采集。

加石灰控制 通过现场控制柜分合断路器或操控主机鼠标进行启停控制。或者根据原水流量自动启停离心泵，实时监测运行状况，如有异常情况，报警并停止运行。

根据设定时间，控制搅拌机周期运行。

加药泵控制 水厂药液投加量调节主要通过改变计量泵的冲程和频率实现。

采用运行经验公式（与原水温度、浊度有关），PLC自动计算投加率，然后根据反馈投加率的误差调节计量泵频率，并根据原水流量信号按比例控制计量泵冲程。

也可以由生产管理员直接在操作站上输入计量泵运行冲程等参数，PLC根据这些参数自动控制计量泵的运行。此方法可用于对计量泵的维护、检修调试，也可以作为水质发生比较大变化，自动控制超调时的应急措施。

3.3、加氯分站

加氯系统共有九台加氯机、四台余氯计、两台重量计，系统PLC采用的是西门子S7-200，本次改造在保留以前的设备及控制方式的基础上，增加一个西门子公司的工业以太网通讯模块，以便将数据传送给中心控制站，进行集中操控。

手动方式可以通过调节转子流量计上的调节头调整投加量或在操控主机上设定阀门开度，系统自动开启到设定值。

前加氯也根据进水流量自动进行投加。

后加氯以滤后水流量作为前馈量，以清水池余氯作为反馈量，与设定值相比较自动进行投加。也可以根据以前的投加经验，自动限幅，再以清水池余氯作为反馈量，与设定值相比较，自动调节投加量。

3.4、反冲洗分站

针对各个滤池相对分散、自成系统、不便管理的情况，增加一个反冲洗分站，对反冲洗过程中的共用设备进行集中控制，如鼓风机、出风阀、反冲泵及阀门的启停控制，并对各滤池子站的反冲洗进行集中管理，反冲洗主站与各滤池之间的网络通讯采用Controller Link网络。无论是各滤池子站自动发出的反冲洗申请，或是上位机键控反冲洗，都将通过反冲洗分站排队，只有收到反冲洗分站指令后才进行反冲。主要功能如下：

1）根据生产情况，由具有权限的工作人员在人机界面修改过滤时间，滤池水位报警值，反冲洗时间等工艺参数。

2）协调各滤格反冲洗申请，对滤池反冲洗进行排队，与滤池各子站通讯，按照生产工艺要求控制滤池反冲洗设备，实现滤池自动反冲洗过能。

3）对滤池反冲洗过程中的气冲、气水混合冲、水冲等每一环节进行监控，每部分时间值都可以在上位机的人机界面在线修改。

3.5、滤池子站

根据平面布局，滤池共设四个子站，分别控制每期滤池及反应沉淀池工艺设备。

一期与二期控制功能与设备相同，由于反冲洗的需要，每格滤池增加一个液位计，以实现水位监测。一期二期现有的工艺设备不支持恒水位过滤，在每格滤池清水阀上增加一个电气转换器，接收和反馈开度信号，以实现恒水位过滤控制。一期与二期沉淀池、反应池的排泥阀采用的是液压阀，目前是用手动阀控制，为了实现自动控制，将手动阀换成电磁阀，并增加相应的PLC模块，整个滤池控制柜重新改造成基于西门子S7-200的控制系统。以利于全厂自控系统的连接。

三期与四期自动化程度相对较高，在控制设备上暂时不作具体调整，PLC系统上各增加一个网络通讯卡，主要是软件方面的改造。

各滤池分站在改造后，有手动工作方式和自动工作方式，手动工作方式是保留原来的控制功能，当主系统出现故障时，可通过各分站对所属滤池进行操作生产，保障正常供水，自动工作方式是在系统正常运行情况下，通过反冲洗分站对各滤池进行集中管理，包括各滤池相关阀门的运行状态，水位情况以及自动反冲洗等。

在过滤自动控制阶段，PLC根据水位值，用PID调节方式调节清水阀门开度，使水位保持在恒水位设定值附近。在过滤过程，可根据实际情况，在上位机的人机界面在线改变恒水位值和报警水位值。

PLC在检测和控制滤池正常过滤的同时，检测判断本格滤池是否需要反冲洗。反冲洗队列控制采用“先进先出”原则。

3.6、送水分站

送水分站主要实现送水泵房水泵阀门的控制、监测，出厂水流量、水质的检测

保持现状现场手动控制方式不变，操控主机实现水泵阀门的主动开停、状态监测，有异常情况出现，系统报警提示操作人员到现场进行处理。故障信号出现，系统将自动进入故障保护程序，停止机泵，保障安全。

3.7、回收泵控制：

液位检测：回收池增加一台液位计，根据水位启停回收泵，系统监测各泵运行情况及水位，异常报警。

4系统防雷与接地

4.1、系统防雷

深圳市属于雷电多发区。自动化系统通讯主干网络采用了光缆通讯介质，可有效地防止雷电对系统通讯主干网的侵入。另外，针对本系统还存在可能受到感应雷或浪涌电压影响的环节，采取了一系列防雷措施。

在IEC-1312-3/5.3标准规定的区域交界处与所有进入该区的导电物做等电位连结，以确保控制网络、PLC可编程控器及其他控制设备安全工作。

系统的防雷保护包括电源、通讯网络、PLC的I/O信号、仪表及计算机设备等。电源设备防雷采用国产雷安避雷器。仪表和自控设备防雷采用德国OBO的避雷器。

4.2、系统接地：

篇10

1.引言

PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，其实质是一种用于工业控制的计算机，采用可编程存储器存储内部程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有系统构成灵活，扩展容易，使用方便，编程简单的特点，能有效的实现生产过程综合自动化控制。同时由于其抗干扰能力强、可靠性高，能适应各种恶劣的工作环境，因此被广泛应用于工农业生产及人民生活各个领域。自来水厂生产过程复杂，涉及众多参数，对生产工艺和产品质量要求极高，近年来随着大量国外先进自动化控制技术和设备的引进，我国自来水厂从取、投矾、沉淀、加氯、送水等各个工业环节都实现了自动化控制，极大的提高了自来水石水处理过程的可靠性和安全性，但依然存在一些缺陷和不足。下面，本文从理论研究和实践应用出发，针对PLC在水厂自动化控制中的应用进行浅要的研究。

2.水厂水处理流程

水厂自动化控制系统的应用，其根本目的是为了实现水厂水处理流程的自动化控制。虽然不同的水厂工艺有着巨大的区别，设备也各不相同，但其基本处理流程却都相差不大，总的来说包括取水、药剂制备和投加、混凝、沉淀、过滤、消毒、送水这样一个基本流程。

水厂水源一般来自于江、河、湖泊、地表、地下等处的水，首先通过水泵提升取水抽入净水厂，此时水中会含有悬浮物、胶体、溶解物等杂质，并不能直接供给用户，需要通过净水处理，去除原水中存在的会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物、胶体、及细菌等有害成份，以使水能满足人们生活和工业生产的需要。当水提取抽入净水厂之后，净水厂需要根据生产要求和工艺条件配制各种合适的混凝剂，并将混凝剂及氯气等投入原水之中，以达到混凝消毒的目的。

在原水投入混凝剂及氯气之后，药剂与水均匀混合直到形成大颗粒絮状凝体这个过程即是混凝过程，混凝是为了使原水与混凝剂发生反应。我国常用的水处理药剂一般为聚合化铝、硫酸铝、三氯化铝等，也有部分公司采用碱式氯化铝，其主要原因是利用铝元素的化学性质，在投入药剂后在水中产生电离出来的铝离子，利用氢氧化铝的吸附作用，将水中不易沉淀的股质及悬浮物等相互聚结吸附形成较大絮粒，以使这些杂质能被有效的从水中分离沉降。

沉淀是混凝所形成的絮状体在重力作用下从水中分离出来的过程，这个过程中净水厂沉淀池中进行，当原水经过混凝之后，流入沉淀区沿水区截面进行适当分配，缓慢流向出口区，而水中的颗粒则沉于沉淀池池底，堆积浓缩。同时，沉淀池中由于堆积了污泥，因此需要定期排出。

过滤是采用石英砂等有空隙粒状滤料层，得瞬息其黏附作用截住水中悬浮颗粒，清除水中的细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒，进一步使水澄清的过程，这一环节水中的杂质会被吸附于石英砂等粒状滤料层中，因步需要定期清洗滤料层。

消毒处理是对经过滤后的水进行杀菌消毒的过程，由于水经过滤后浊度降低，水中残留的细菌、病毒等失去浑浊物的保护，能更好的达到消毒效果。消毒后的水最后存储于清水池中，由水泵房提升加压，进行送水，通过输、配管道送给用户。

3.水厂自动控制系统主要控制内容

从目前我国所采用的基于PLC的水厂自动控制各级系为看，不论采用何种类型和何种工艺，系统的控制技术和核心内容都基本相同，主要有水质检测、水处理控制、变频节能、综合自动化四方面的核心内容。

3.1 水质检测

在水厂自动控制中，水质检测是重要内容，即在整个过程中通过水质检测技术来保证供水和排水的水质，水质检测所获取的数据是整个系统运行的重要参数，近年来，随着自动化技术、机械制造技术的发展，越来越多的新型自动化检测仪表被应用于水厂自动控制系统水质检测之中，推动了水厂自动控制系统的发展。

目前水厂自动控制所采用的水质检测技术包括流量检测技术、水位检测技术、压力检测技术、温度检测技术、水质测量分年仪表，包括哪PH检测分析、流动电流检测分析、漏氯检测分析、余氯检测分析、高低浊度检测分析等，所应用的仪器除了传统的电磁接触式仪器外，目前还应用了大量非接触式仪表。

3.2 水处理控制

水处理控制是利用水厂工艺流程各个环节所设置的自动化感应部件、检测传感器、变送器、间接测量设备、执行机构等各种基层设备，以及各种自动回路调节器、自动控制单元、大小型装置控制系统、综合优化调度系统等，实现对整个水处理过程的自动控制。当前，水质指标和水处理效率的要求越来越高，大量新工艺、新设备被广泛应用于水厂整个工艺流程的各个环节，一方面提高了水厂水处理能力，另一方面也对整个工艺流程的自动控制提出了更高的要求。

3.3 变频节能

在水厂整个流程中，从取水到处理到送水，整个过程都存在着水量变化频繁的问题，这主要是因为不同季节性、不同时段，用户用水的需求量有着很大的差别，存在着用水高峰和用水低峰，基于此种原因，水厂的给水压力并不是固定不变的，而是跟随用户用水需求量在不断发生变化的，整个过程中的水量受用户需求量的变化不断变化。虽然可以通过调节相关阀门来调节供水以满足用户用水需求，但如果说在用户需求量低峰时段，水泵机组依然按高峰用水量运行工作，将会造成巨大的供水能量损耗，同时还会影响水泵机组的正常运行和使用寿命，而如是果在高峰时段不能足够负荷的运转，则会造成用户用水需求不能满足现象，影响供水服务质量。因此，水厂自动控制系统需要根据用户用水需求，自动控制水泵机组的运行，以实现节能减耗的目的。

变频调速是水厂自动控制系统常用的节能降耗技术，这种技术节电效率极高，能有效的降低因水量变化造成的供水冗余。这种技术是利用变频调速的原理，在保证用户用水需求能可靠有效的被满足的前提下，利用用水量的变化情况，自动控制整个系统的水泵工况，使水泵机组能在高效率的区间内运行，提高工作效益，降低能源消耗，降低成本。

3.4 供水综合自动化

篇11

自动化控制系统、自动化技术、系统控制设备、机电仪表是实现自来水厂自动化的主要因素。其中自动化控制系统是最为关键的核心所在，以下本文就从自来水厂制水工艺、自动化控制系统的组成以及控制方案三个方面进行了简要介绍。

1自来水厂制水工艺介绍

我国地大物博，人口众多，根据不同地区实际情况的需求，所建设的自来水厂也有所不同，这些自来水厂之间存在着一定的差别，主要体现在工艺流程、设备等方面，但是也存在共通点，就是基础的制水流程是相同的。自来水厂的制水工艺流程分为以下几个步骤：取水制备投入药剂混凝平流沉淀过滤沉淀入管道送水。自来水厂制水中所采用的深度处理工艺会随着国家制定的新标准而不断升级革新，以便充分符合要求。自动化控制设备与仪表的系统为分布式集散控制系统，同时结合网络信息技术和计算机技术，以此实现自来水厂制水工艺的自动化管控，进一步提升自来水厂的生产效率及供水质量。

2自来水厂自动化控制系统组成介绍

自来水厂中的自动化控制系统是一个复杂的整体，具有多个控制站，且还存在级别之分。以任意一个一级控制站为例，对控制站中PLC在软、硬件中的设置情况进行重点分析。PLC硬件配置由多个配置共同组成，包括：基架、CPU模块、数字量输入输出模块、通讯模块、模拟量模块、电源模块等配置。其中基架采用拓展型基架，在基架上CPU模块和电源模块的位置是固定的，两者通常插在基架最左端的插槽中，其他模块能够随意进行安装，但是应注意一点，就是这些模块一旦安装好后就不能再次进行改动。硬件中的基架拨号需要根据实际情况进行设置。基架中有四个拨码，通常采用16进制，但是应注意0号主基架拨码不是采用16进制，并将其余拨码设置为“off”状态。

3自来水厂自动化控制方案

3.1加药系统控制方案

在自来水厂加药系统中采用单闭环自动控制方案，自来水加药过程是一个反馈控制的过程。自来水加药系统控制方案具体体现为：首先，参考原水特性参数，在中央控制系统中设定一个SCD值；其次，进行自动加药，将加药后混合的水进行搅拌；然后，由SCD对水质进行检测；最后，将检测结果转化为信号形式4-20MA向PLC进行反馈，将反馈结果与预设值相对比，利用PID进行计算并控制变频器频率，以便合理的调整计量泵，从而形成一个整体的循环控制体系，最终实现对自动加药量的合理控制。

3.2加氯系统控制方案与漏氯控制方案

3.2.1加氯系统控制方案

一是前加氯控制方案；以PLC3处理后得到的4-20MA信号为依据对原水进行加氯操作，该信号主要由中央控制器设定的一个前加氯值和原水的瞬时流量共同决定。二是后加氯控制方案；相较于前加氯控制方案，后加氯控制方案与前者不同的是其获取的信号是通过PLC4处理获得，而不是PLC3，PLC4处理获得的信号由实际测量得到余氯值和中央控制器对余氯的设定值所决定。

3.2.2漏氯控制方案

对于漏氯情况的控制，首先是由PCL3对漏氯进行检测，若是经过PCL3检测后所得出的氯气量值超过预先设定值，就会自动做出警示，与此同时还会自动启动漏氯吸收中和设备。

3.3滤池过滤与反冲洗控制方案

首先在滤池中设定一个液位，利用PCL控制滤池液位，为了使恒液位得到保障，利用现场液位变送器对滤池液位进行检测，并将检测结果与预设值相对比，若是现场液位值超出预设液位值，则PCL会自动开大出水阀门，若预设值高于现场液位值，则PCL会自动关小出水阀，以此形成一个持续循环反馈系统，对滤池恒液位起到保障。

3.4恒压供水控制方案

当前，大多数自来水厂主要采用恒压供水控制方案进行供水，利用闭环反馈控制系统来稳定水压，最终使得恒压供水得以实现。恒压供水控制方案与加药控制方案较为相似，先利用PCL预设一个水压值，然后将现场测定水压值与预设的水压值相对比，进而合理调整变频器频率，改变水泵转变，实现调节水压的目的，以此形成一个持续循环调节系统，最终实现恒压供水。自动化运行的水泵在运行过程中往往会遇到各种不同情况，从闭合变频器开关开始，利用PCL对水池水位进行检测，若水池水位与预先设定水位相符，则变频器输出频率会从0Hz向上提升，而后水压能够反馈出变频器输出频率，若是水压不足，则变频器输出频率会持续上升至49Hz，这时就需要使用工频泵。若是用水量变小，水压高于预设值，则输出频率也会降低，出水量会变小，使得出水压保持恒定。但若是出现水压高而输出频率却降低的情况，PCL就会进行计时，当计时到一定时间之后，若水压降低至预设值，则停止计时，继续变频器的正常调速运行；若计时到一定时间之后，水压没有降低至预设值，则PCL会独自运行一台变频泵以此降低出水量，这时应停运工频泵。利用中央控制系中的PC机能够对现场进行实时监控，为了达到这一目的就需要对现场进行相关检测并将检测所得数据输入PC机中。

4结语

总而言之，通过在自来水厂中长期实践自动化控制系统，实践结果表明自动化控制系统非常适用水自来水厂的生产运营，商业潜力非常大，将自动化控制系统应用于自来水厂中，有效提高了自来水厂的生产效率，出水质量，更加稳定，耗能也更低，值得大力推广。

参考文献：

[1]丁宝忠.自动化控制系统在自来水厂中的应用浅析[J].科技资讯,2014,29:48.

篇12

一、水厂制水工艺流程介绍

各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程相似，如图所示。图中主要分为以下几个工艺过程：（1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。（2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。（3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。（4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。（5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。（6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。

二、自来水厂自动化控制系统的设计

1、总体结构

水厂的控制系统可以分为三个层次：管理层、主控层和现场控制层。管理层主要完成水厂调度运行的远程监视、自动化数据查询、频信息查询等功能，一般不直接参与到系统的运行控制。主控层对水厂的生产及各站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制的核心。主要包括数据库服务器、水源监测工作站、水厂检测站、交换机、设备、多串口服务器、UPS、GPS 等。通过采集到各站点的数据信息，进行数据分析，负责水厂运行的监视、视频监控、远方控制、调度指挥以及完成必要的管理功能，并向管理层发送必要的数据和信息。现场控制层主要包括四个部分：水源监控系统:位于水源地深井泵配电间，对深井泵的启停进行实时监控，利用监控装置监控深井水位、水泵流量、水泵电动机、电流、电压等；消毒监控系统：位于水厂的消毒间，对发生器的启停进行实时监控，利用监控 PLC 装置监控药剂投加量、阀门启闭、电流、电压等；供水监控系统：位于水厂控制室，对变频调速器、送水泵进行实时监控，利用监控 PLC装置监控水质参数、水泵流量、管网压力、电气参数等；视频终端：主要包括安装在水源地井群、水厂中控室、水厂泵房及水厂厂区的各种摄像机、配件等。

2、水质检测技术

水处理中的自动检测技术，即水质检测技术是保证供水和排水水质的重要手段，也是指导水处理工艺运行过程的重要依据，随着自动化技术、机械制造技术等方面的发展，出现了越来越多的新型自动化检测仪表。目前使用的水处理自动化仪表包括流量、水位、温度、压力仪表以及水质测量分析仪表，如pH测量仪、流动电流检测仪、漏氯报警仪、余氯分析仪、高低浊度在线检测仪等。在流量测量方面，除了传统的电磁流量计外，还出现了大量非接触式仪表。水位测量仪表是水处理中另一类使用广泛的检测仪表，滤池、清水池、格栅配水井、配矾等处都要用到，主要有差压式、静压式、吹气式、浮子式、静电电容式、以及超声波等类型。检测仪表是实现水厂自动化的基础，在日本等发达国家不仅大面积使用现有成熟仪表外，还不断开发出新的检测仪表并发展相关的检测技术，不断扩大检测范围，提高检测精度。

3、水处理控制技术

随着电子技术、计算机技术以及光电技术等相关学科的发展，近十年来工业自动化在各个方面都发生了深刻的变化，包括自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等底层设备，以及自动回路调节器、自动控制单元、各种大小型装置控制系统乃至综合优化调度系统等。随着水处理技术的不断发展，对于水质指标的控制与水处理效率的要求也在不断提高。新工艺、新设备的广泛应用一方面提高了水处理能力，另一方面也对整个系统的控制、协调提出了更加严格复杂的要求。常规控制手段已经成为水处理行业中的薄弱环节之一，需要在现有工业自动化已经取得的成果基础上研究、设计、投用适合于水处理行业的先进控制系统。由于水处理系统（特别是混凝投药和加氯控制过程）是一个大迟滞、非线性、时变的复杂系统，系统建模困难，很难控制好。因此各种先进的控制算法不断提了出来。虽然各种先进的控制理论和算法不断被提了出来，但是在实际的应用过程中，尤其是中小型水厂自动化控制系统中，经典的控制理论仍有着广泛的应用空间。因此本文在研究水厂自动控制理论方面，侧重于经典控制理论及其应用。

4、变频节能系统

在水处理行业中，普遍存在着用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此水处理厂供水系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供水能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是水厂自动化技术的一项重要内容。变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。变频调速控制技术，是指以变频调整原理为基础，在保证供水可靠性的前提下，根据供水系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明显。应用变频器来实现变频节能供水，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。恒压变量供水系统通过调整变频器转速（即供水流量）来保证供水压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。变压变量供水系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供水流量）和供水压力，很明显该方案节能效果更好。但是由于水头损失等受各种因素影响，难以准确确定，实际应用的很少

三、水厂自动化控制系统的发展趋势

随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU 置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。借助其计算和通信能力，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。总之，应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。

参考文献：