當(dāng)代自來水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)-全文預(yù)覽
【正文】 管理功能的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全數(shù)字化、實(shí)時(shí)、雙向、多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)。隨著智能傳感器、變送器、測(cè)量?jī)x表、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等智能設(shè)備，以及如專家系統(tǒng)、模糊控制、自適應(yīng)控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在水廠中的應(yīng)用，水廠自動(dòng)化將會(huì)向智能化方向發(fā)展[22]。在美國(guó)和加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)建立了不少現(xiàn)代化的水廠，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化。在現(xiàn)代化的大型水廠中，除了采用先進(jìn)的設(shè)備和控制技術(shù)對(duì)廠區(qū)內(nèi)部進(jìn)行有效控制和管理外，還要求實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)城市或地區(qū)整個(gè)供水系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化管理。但是由于水頭損失等受各種因素影響，難以準(zhǔn)確確定，實(shí)際應(yīng)用的很少[。在水處理行業(yè)變頻器具有廣闊的發(fā)展前景，有關(guān)其應(yīng)用研究也一直得到相關(guān)工程領(lǐng)域的重視。這一技術(shù)是比較科學(xué)，可靠性較高的一種調(diào)節(jié)水泵工況的方式。在低峰時(shí)，如果水泵機(jī)組按高峰期的用水量運(yùn)行，雖可通過調(diào)節(jié)閥門來滿足用水需求，但供水能量損耗大，而且還會(huì)影響機(jī)組的正常運(yùn)行。文獻(xiàn)就設(shè)計(jì)了一種基于圖像處理的自動(dòng)加礬系統(tǒng)，文獻(xiàn)則采用智能控制，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、遺傳算法等來進(jìn)行加礬或加氯控制，亦取得了較好的控制效果。新工藝、新設(shè)備的廣泛應(yīng)用一方面提高了水處理能力，另一方面也對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制、協(xié)調(diào)提出了更加嚴(yán)格復(fù)雜的要求。 水處理控制技術(shù)隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及光電技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，近十年來工業(yè)自動(dòng)化在各個(gè)方面都發(fā)生了深刻的變化，包括自動(dòng)化感應(yīng)部件、各種檢測(cè)傳感器、變送器、各種間接測(cè)量設(shè)備、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等底層設(shè)備，以及自動(dòng)回路調(diào)節(jié)器、自動(dòng)控制單元、各種大小型裝置控制系統(tǒng)乃至綜合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)等。目前使用的水處理自動(dòng)化儀表包括流量、水位、溫度、壓力儀表以及水質(zhì)測(cè)量分析儀表，如pH測(cè)量?jī)x、流動(dòng)電流檢測(cè)儀、漏氯報(bào)警儀、余氯分析儀、高低濁度在線檢測(cè)儀等。而且PLC 本身可靠性高，組網(wǎng)、編程和維護(hù)很方便，開發(fā)周期很短，系統(tǒng)內(nèi)的配置和調(diào)整又非常靈活，可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接相連，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 Programmable Logic Controller）系統(tǒng)，即工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)與可編程邏輯控制器構(gòu)成的系統(tǒng)等?，F(xiàn)階段大部分水廠處于此階段；第三階段是供水系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化階段，該階段要求在一個(gè)區(qū)域的供水企業(yè)共享信息，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市或地區(qū)供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。大型水廠建設(shè)項(xiàng)目依靠引進(jìn)外資和全套技術(shù)設(shè)備，水廠工藝自動(dòng)化水平高，但設(shè)備和控制系統(tǒng)投資很大。大中城市水廠，特別是發(fā)達(dá)地區(qū)大型水廠的自動(dòng)化程度很高，而小城市和城鎮(zhèn)水廠，特別是落后地區(qū)小型水廠的自動(dòng)化程度較低，甚至還是空白。例如長(zhǎng)沙榔梨水廠自控系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)際情況，按照功能分為5 大塊：即取水泵房控制系統(tǒng)，加礬、加氯和格柵配水控制系統(tǒng)，濾池及反沖洗設(shè)備控制系統(tǒng)，送水泵及設(shè)備控制系統(tǒng)，中央控制室等。（8）濾池控制站點(diǎn)：根據(jù)單格濾池?cái)?shù)量進(jìn)行配置，每格濾池一個(gè)，對(duì)單個(gè)濾池設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。（4）送水泵房控制站點(diǎn)：對(duì)送水泵、潛污泵等進(jìn)行監(jiān)控。一般根據(jù)土建設(shè)計(jì)，將水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)按設(shè)備位置情況及功能進(jìn)行組織，分為如下一些控制站點(diǎn)。采用PLC+IPC 系統(tǒng)的水廠自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)一般采用多主站加多從站結(jié)構(gòu)，能夠較好的滿足國(guó)內(nèi)水廠自動(dòng)化的監(jiān)控、保護(hù)要求。（6）送水：多臺(tái)大型離心泵將自來水以一定的壓力和流量送入供水管網(wǎng)。（2）藥劑的制備與投加：按工藝要求制備合適的混凝劑，并投入混凝劑及氯氣，達(dá)到混凝和消毒的目的。圖中主要分為以下幾個(gè)工藝過程：（1）取水：通過多臺(tái)大型離心泵將江、河、地表等處的水抽入凈水廠。（5）過濾沉淀：水通過顆粒介質(zhì)（石英砂）以去除其中懸浮雜質(zhì)使水澄清，并定時(shí)反沖洗石英砂。根據(jù)這些特點(diǎn)，自控系統(tǒng)較多采用PLC＋I(xiàn)PC的集散控制系統(tǒng)(DCS)模式。這樣的優(yōu)點(diǎn)是使控制系統(tǒng)更加可靠，當(dāng)某一控制單元發(fā)生故障時(shí)不會(huì)嚴(yán)重影響其它單元的自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)由于單元內(nèi)控制設(shè)備、檢測(cè)儀表就近相連，減少了布線成本。（3）取水泵房控制站點(diǎn)：取水泵、真空泵、潛污泵及軸流風(fēng)機(jī)等進(jìn)行監(jiān)控。（7）濾池公共部分控制站點(diǎn)：對(duì)反沖洗公共部分（反沖洗泵、鼓風(fēng)機(jī)、干燥機(jī)及相關(guān)閥門）進(jìn)行監(jiān)控。在實(shí)際工程當(dāng)中，當(dāng)控制站點(diǎn)較近時(shí)，可以將某些站點(diǎn)合在一起，根據(jù)功能及控制規(guī)模大小，有些站點(diǎn)可以設(shè)為從站或遠(yuǎn)程站點(diǎn)。由于歷史和現(xiàn)實(shí)的原因，我國(guó)水廠自動(dòng)化的總體發(fā)展水平還不高，發(fā)展也不平衡。國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)水廠自動(dòng)化控制的方法主要是新建和擴(kuò)建工程。 現(xiàn)代自來水廠自控系統(tǒng)的主要內(nèi)容我國(guó)水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展過程可分為三個(gè)階段：第一階段是分散控制階段，該時(shí)期水廠各部分分別進(jìn)行自動(dòng)控制，各獨(dú)立系統(tǒng)互不相關(guān)；第二階段是水廠綜合自動(dòng)化階段，在該時(shí)期整個(gè)水廠作為一個(gè)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)又可
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