• 關鍵詞： 自控系統 自來水廠 解決方案
• 摘要：本文介紹南大傲拓NA系列PLC自來水廠自動化控制系統解決方案。

1、概述

1.1 項目簡介

***自來水廠現有一期工程規模為10萬m3/d，本次二期擴建規模為10萬m3/d。自控系統建設成為滿足無人值守運行模式，不小于72小時無人干預下能夠正常運行生產。出廠水質、水壓、水量符合指標,設備正常運行的穩定、可靠、安全、節能環保、自動化水平領先的自來水廠自動化系統，自控系統是具備智能化生產過程控制和生產信息管理、儲存功能的綜合自動化系統。

1.2 系統概述

控制系統由可編程邏輯控制器（PLC）、通訊網絡、人機界面、測控儀表、視頻監控以及外圍設備集成而成。系統設計遵循先進性、實用性、可靠性、經濟性、開放性的原則，圍繞“提高供水水質、提高供水安全可靠性、降低能耗、降低漏耗、降低藥耗”的指導思想設計，采用NA400PLC作為控制站核心。

1.3 工藝流程

2、系統結構和組成

2.1網絡結構

控制系統由中控室計算機、現場控制站、現場儀表及執行機構組成，網絡采用多層結構，從上而下分為管理層、控制層和現場設備層。根據自來水廠設備分散、站點較多的特點，控制站設計6個分站，其中核心控制站采用處理器熱備冗余配置，6個站采用冗余環形工業以太網進行連接，SCADA系統采用冗余服務器+客戶端的數據結構設計。詳見網絡結構示意圖。

2.2控制器

采用 Intel Pentium M 處理器，主頻300MHz,高性能冗余CPU、可靠性高.

自帶以太網接口，支持Modbus TCP和OPC協議.

32M內存空間+32M儲存空間.

自帶實時時鐘，用于記錄當前時間和對過程進行時間控制.

具有Watchdog功能，故障情況下能夠自動復位并重新啟動.

支持熱插拔.

數據掉電保護.

3、控制功能

系統具有人機界面接口，生產過程順序控制，設備聯鎖保護，優化壽命控制，自動調節，數據統計、累積、分析等基本控制功能和視頻監控、安防功能辦公管理功能。下面分節介紹自來水廠生產過程工藝系統控制功能。

3.1 取水泵控制功能

取水泵房機組根據調度指令實現機組開停的一步化操作，水泵、閥門的聯動，變頻電機PID調節，水泵優選運行，排水泵根據水位自動運行，泵機故障保護及報警、設備維護提示等控制功能；原水水質參數的采集，通過現場總線對進線電流、電壓、電度、功率因數、水泵電機電流、有功功率、電度的采集等。

3.2 沉淀池控制功能

反應沉淀主要控制功能有沉淀池自動攪拌和絮凝加藥，吸泥機自動爬行、吸泥控制，池底排泥閥自動周期排泥，吸泥機子站PLC與主站無線AP設備方式通訊實現聯動等。

3.3 V型濾池控制功能

V型濾池的控制是自來水廠工藝過程控制中較難控制的部分，控制策略的優劣直接影響凈水自動化工藝過程效果，主要控制功能有：

V型濾池水位調節控制（出水閥PID調節）；

V型濾池順控過程控制；

濾池濾格的沖洗排隊，協調濾格反沖洗；

設備及電氣參數的采集等。

3.4加藥間控制功能

加藥控制是自來水廠工藝過程的關鍵之一，直接影響水質和生產安全，其控制功能總的說主要有三方面，包括計量泵自動加礬調節控制，配礬（稀釋）系統的配礬過程的控制，加氯機投加功能的控制（濾前、后）。

3.5脫水機房控制功能

脫水機房內的脫水系統配套提供控制PLC獨立完成脫水系統內的脫水機系統及PAM加注系統的監控，通過通訊接入控制系統，控制系統給脫水機啟停信號。另外控制系統完成回用水泵、排泥泵、污泥平衡池攪拌機等設備的簡單控制。

3.6二級泵房控制功能

二級泵房機主要控制和取水泵房相似，主要完成組根據調度指令通過程序實現機組開停的一步化操作，其中包括水泵、閥門、真空形成裝置的聯動和設定壓力供水變頻PID調節等功能；出廠水水質參數的采集及和環保局通訊接口，高、低壓開關柜上綜合保護單元采集的信號等。

3.7關鍵性突出功能

控制系統是根據自來水廠工藝量身打造的自控產品，實現了自來水處理過程的自動化管理與控制，系統具有以下突出功能。

（1）、大聯動的實現

隨著設備的改進和自控技術的提高，自來水廠已經實現了“小聯動”，即系統自動加藥、自動排泥、自動過濾、排水泵自動啟停、定壓自動變頻調節等局部系統的全自動運行功能。但要實現全廠全自動運行就需要把各個環節聯系起來，實現全廠“大聯動”。要實現“大聯動”需要解決取水泵給水量和供水量動態平衡的問題，這個問題解決了“大聯動”就解決了。我們通過對自來水廠工藝的分析和研究，利用出水泵給水流量值和集水井液位值計算出取水泵的出力，成功解決了這個問題，實現了系統的全廠全自動運行。

（2）、電機檢修提醒

根據水泵、鼓風機等電機設備使用說明，通過對電機使用時間的累計、電機溫度異常、電氣三相不平衡等異常狀態分析，盡量做到在設備損壞前或維修期前提前通知維護人員進行檢修和維護，節省了維修成本和維護成本。

（3）、運行參數記憶性

自來水廠出水壓力往往需要根據運行人員經驗按時段設置出水壓力，出水泵根據設置的時段壓力進行恒壓調節出水。控制系統具有記憶功能，對操作人員運行參數進行分析、提煉，根據工藝要求，可以自動確定不同時段的出水壓力目標值，避免了長期繁瑣無聊的壓力設置。

4、人機界面功能

工藝流程圖顯示      

真實反映生產工藝流程，畫面簡潔、流暢，工藝流程制作生動形象。系統由總貌畫面和多幅畫面組成，每個畫面上設有與相關畫面的牽引鍵，可以方便的瀏覽和控制設備。

報表顯示及打印功能

系統歷史數據存儲為標準的數據庫格式，支持dBASE VI，ACCESS，ODBC格式等；報表支持對數據的計算處理，不僅有均值、最值、累積值等基本處理能力，還支持設備的按時間區段計算；報表靈活，可根據用戶的要求生成日、月、季、年報表。

報警功能

報警功能提醒運行人員即時了解報警參數相關設備的運行情況，在必要時進行處理，是保證生產連續穩定運行的重要措施。隨時查看報警一覽表，并可對單條報警、全屏報警及全部報警進行確認。

實時趨勢圖和歷史趨勢圖

實時趨勢可以右鍵直接獲得，也支持在統一界面上顯示多條趨勢。歷史趨勢圖采集周期為10秒, 支持N采集點同表中同時顯示,方便比較分析.歷史趨勢圖支持按系統按時間段顯示功能。歷史數據庫默認儲存時間為2年，支持數據庫文件的另存和備份；強大的歷史數據自動及歷史事件的查詢功能。

操作權限管理和操作記錄功能

對參觀/瀏覽人員、運行人員、維護工程師等提供不同的操作登錄權限。具有操作記錄和運行事件記錄功能，并支持強大的數據查詢功能，支持分區、分站點按時間段查詢功能。

5、產品特點

系統采用自主品牌國產PLC產品；

控制單元采用熱備冗余配置，高性能處理器；

針對加藥間、濾池等環境，硬件設備進行三防處理；

產品提供通用性標準化通訊接口，支持PROFIBUS/HART/MODBUS/OPEN CAN等常用現場

總線，擴展性、開放性好；

采用以太網架構，高速通訊，預留帶寬；

光纖自愈的100M工業以太自愈環網連接，標準TCP/IP協議；

通用性好，人性化設計；

根據客戶需求量身打造滿足工藝需求的產品和控制程序；

迅速的售后服務和強大的技術團隊。