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自動化控制系統(tǒng)在自來水行業(yè)中的應用分析
自動控制系統(tǒng)(automatic control systems)是在無人直接參與下可使生產(chǎn)過程或其他過程按期望規(guī)律或預定程序進行的控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是實現(xiàn)自動化的主要手段。簡稱自控系統(tǒng)。
摘要：文章簡單介紹了當前自來水廠的自來水制水工藝，并分析了幾種控制方案，并對自控系統(tǒng)在自來水行業(yè)的應用提出了要求。
關鍵詞：自動化;自來水行業(yè);控制系統(tǒng)
自來水與人們的自身利益密切相關，愈發(fā)進步的生活水平下，人們越來越重視自來水的質(zhì)量問題，進而對自來水廠而言，其原有的較為傳統(tǒng)的控制方法就不太適合，需要被摒棄，而提高自來水處理技術，提高居民供水質(zhì)量。其中核心組成部分就包括自來水廠的控制技術，如水質(zhì)檢測、水處理控制和變頻節(jié)能還有綜合自動化系統(tǒng)等。文章將從自來水處理中應用的自動化控制系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)的工作原理和操作方法等方面開始具體闡述。
一、自來水制水工藝以及自動化控制系統(tǒng)
自來水作為居民生存的基本保障之一，其質(zhì)量受到人們的廣泛關注，特別是當今環(huán)境受到大面積污染，自來水質(zhì)量的保證更是尤為重要。因此有必要了解自來水的制水工藝以及自動化控制系統(tǒng)的組成。
(1)自來水的制水工藝
自來水制作工藝流程會根據(jù)不同的自來水廠的實際情況以及擁有的設備條件的不同有所不同，但是其基本流程是一樣的，主要分為取水、制備與投加藥劑、混凝、平流沉淀、過濾沉淀、送水。為達到國家最新標準，制水工藝使用的是深度處理工藝，屬于最新的制水工藝。自控儀表選擇了分布式集散控制系統(tǒng)，并將計算機控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡技術結(jié)合在一起，使得整個生產(chǎn)工藝的管理控制變得自動化，并且大大提高了自來水廠的生產(chǎn)效率，也使得自來水廠出水質(zhì)量得到一定程度的保證。
(2)自來水自控系統(tǒng)的組成
整體自動控制系統(tǒng)中，會存在多個控制站，這里選擇其中一個以西門子S7-300為一級控制站作為代表，以便于對PLC在控制站中軟件以及硬件等的設置進行一個較為精準的分析。硬件方面： CPU、電源、數(shù)字量輸入輸出、模擬量和通訊五個大模塊是主要構(gòu)成部分，其中電源模塊、CPU模塊、通訊模塊、分別安裝在機架的1-3號位置，其他模塊的位置并不會固定，可以隨意選擇安裝位置，每個機架最多可以組態(tài)8個數(shù)字量或模擬量模塊，如需要更多的數(shù)字量或模擬量可以使用擴展機架進行組態(tài)。
(3)控制方案
控制方案中，主要從加藥系統(tǒng)的單閉環(huán)自動控制方式、加氯系統(tǒng)自動控制方式以及漏氯控制方式、濾池過濾以及反沖洗控制方式等方面進行講解。
首先，單閉環(huán)自動控制方式是在加藥系統(tǒng)中使用的方法，實際上來說，加藥過程是一個利用源水的特性參數(shù)，達到自動加藥的目的，并將其攪拌混合在一起的過程。具體為設置一個目標SCD值置于中央控制系統(tǒng)，利用現(xiàn)場SCD儀進行水質(zhì)檢測之后，將檢測的結(jié)果轉(zhuǎn)化成為4-20MA的信號形式，并將其傳遞給PLC，之后還要進行檢測結(jié)果與目標設定值的比較，利用PID計算的方法，控制變頻器的頻率，合理改變調(diào)整計量泵，實現(xiàn)整個過程的循環(huán)控制，對自動加藥的用量進行較為合理也較為準確的控制。
下面進行加氯系統(tǒng)的自動控制方式與漏氯控制方式的闡述。加氯系統(tǒng)分為前加氯控制方式和后加氯控制方式。前加氯控制方式是號對原水加氯，除去原水中的微生物等以減少對澄清池的絮凝影響，其根據(jù)PLC采集運算出的進水量按比例投入加氯量的開環(huán)控制系統(tǒng);后加氯控制方式，根據(jù)濾池出水量按比例運算和余氯的補正運算來確定加氯量，PLC根據(jù)現(xiàn)場余氯分析儀采集的數(shù)據(jù)嚴格控制余氯量，當現(xiàn)場氯氣量超過一定值的時候，PLC將發(fā)出警報，并將漏氯吸收中和裝置開啟，降低現(xiàn)場氯氣量。
以下進行濾池過濾與反沖洗控制方式的介紹。濾池過濾和反洗周期分為定量和定時兩種，定量為濾池過濾一定的原水后反洗濾池使之循環(huán)使用，定時即為按使用時間進行過濾-反洗-過濾的循環(huán)使用，當水廠進入穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)后定量和定時過濾反洗的效果將是一樣的。
此外，我國目前均使用恒壓供水的方式進行供水，與上文提到的加藥控制有類似的原理，將現(xiàn)場測定水壓值與先前設定值進行準確比較，進而調(diào)整變頻器的頻率，通過水泵轉(zhuǎn)速的變化達到調(diào)節(jié)供水壓的目的，采用這種循環(huán)調(diào)節(jié)的方法，實現(xiàn)恒壓供水。
二、自動化應用的要求
要想將自動化控制系統(tǒng)更好的應用于自來水行業(yè)，不僅對自來水廠的自動化程度有很高要求，對業(yè)務人員的綜合素質(zhì)也有很大要求。
城市供水業(yè)中的關鍵環(huán)節(jié)之一就是自來水廠，因此可以說是自來水廠的自動化程度左右了城市供水業(yè)的質(zhì)量與城市供水的效率，在供水中投入自控系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集、遠程在線控制、網(wǎng)絡傳輸?shù)认到y(tǒng)，傳輸并分析原水、濾后水與出廠水濁度、ph、余氯以及水壓和流量、各種電力參數(shù)、加氯加藥量等重要數(shù)據(jù)，保證了出廠水的質(zhì)量，也大大提高了工作效率，使生產(chǎn)變得更加安全高效、環(huán)保節(jié)能。
此外，隨著自動化在自來水行業(yè)的應用，對業(yè)務人員的素質(zhì)也有了較高要求，如不僅要對基本原理知識熟練掌握，還要對計算機網(wǎng)絡技術、自動化控制系統(tǒng)有一定程度的了解，并能夠運用這些系統(tǒng)解決出現(xiàn)的問題;因此，員工的知識面、學歷與綜合素質(zhì)等方面應該有一個全面的提高，以達到全面發(fā)揮自控系統(tǒng)的優(yōu)秀性能。
為了讓自動化控制系統(tǒng)更好的應用，可以逐步實現(xiàn)智能化，分析運行狀態(tài)，并能判斷故障發(fā)生，使大多數(shù)人甚至全部人均能操作;還可以將網(wǎng)絡系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等與之相結(jié)合，實現(xiàn)多功能模塊的建立，與其他網(wǎng)絡設備系統(tǒng)實現(xiàn)對接。
三、總結(jié)
自國家衛(wèi)生部發(fā)布了《生活飲用水衛(wèi)生標準》并實施后，很多自來水廠進行了供水方法和控制方法的改進與提高，并取得了很大成效，但是還是需要根據(jù)實際情況，不斷調(diào)整控制方法，繼續(xù)改進創(chuàng)新，使自來水廠的水處理能力得到進一步提高，保證居民生活水平。
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