當代自來水廠自動化控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)-全文預覽
【正文】 管理功能的綜合自動化系統(tǒng)。現(xiàn)場總線是應用在生產現(xiàn)場的全數(shù)字化、實時、雙向、多節(jié)點的數(shù)字通信系統(tǒng)。隨著智能傳感器、變送器、測量儀表、調節(jié)器、執(zhí)行器等智能設備，以及如專家系統(tǒng)、模糊控制、自適應控制及神經網(wǎng)絡等智能控制技術和現(xiàn)場總線技術在水廠中的應用，水廠自動化將會向智能化方向發(fā)展[22]。在美國和加拿大等發(fā)達國家，已經建立了不少現(xiàn)代化的水廠，實現(xiàn)了整個供水系統(tǒng)的自動化。在現(xiàn)代化的大型水廠中，除了采用先進的設備和控制技術對廠區(qū)內部進行有效控制和管理外，還要求實現(xiàn)對一個城市或地區(qū)整個供水系統(tǒng)的綜合自動化管理。但是由于水頭損失等受各種因素影響，難以準確確定，實際應用的很少[。在水處理行業(yè)變頻器具有廣闊的發(fā)展前景，有關其應用研究也一直得到相關工程領域的重視。這一技術是比較科學，可靠性較高的一種調節(jié)水泵工況的方式。在低峰時，如果水泵機組按高峰期的用水量運行，雖可通過調節(jié)閥門來滿足用水需求，但供水能量損耗大，而且還會影響機組的正常運行。文獻就設計了一種基于圖像處理的自動加礬系統(tǒng)，文獻則采用智能控制，如神經網(wǎng)絡、模糊控制、遺傳算法等來進行加礬或加氯控制，亦取得了較好的控制效果。新工藝、新設備的廣泛應用一方面提高了水處理能力，另一方面也對整個系統(tǒng)的控制、協(xié)調提出了更加嚴格復雜的要求。 水處理控制技術隨著電子技術、計算機技術以及光電技術等相關學科的發(fā)展，近十年來工業(yè)自動化在各個方面都發(fā)生了深刻的變化，包括自動化感應部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設備、各種執(zhí)行機構等底層設備，以及自動回路調節(jié)器、自動控制單元、各種大小型裝置控制系統(tǒng)乃至綜合優(yōu)化調度系統(tǒng)等。目前使用的水處理自動化儀表包括流量、水位、溫度、壓力儀表以及水質測量分析儀表，如pH測量儀、流動電流檢測儀、漏氯報警儀、余氯分析儀、高低濁度在線檢測儀等。而且PLC 本身可靠性高，組網(wǎng)、編程和維護很方便，開發(fā)周期很短，系統(tǒng)內的配置和調整又非常靈活，可與工業(yè)現(xiàn)場信號直接相連，易于實現(xiàn)機電一體化。 Programmable Logic Controller）系統(tǒng)，即工業(yè)個人計算機與可編程邏輯控制器構成的系統(tǒng)等。現(xiàn)階段大部分水廠處于此階段；第三階段是供水系統(tǒng)的綜合自動化階段，該階段要求在一個區(qū)域的供水企業(yè)共享信息，實現(xiàn)整個城市或地區(qū)供水系統(tǒng)的自動控制。大型水廠建設項目依靠引進外資和全套技術設備，水廠工藝自動化水平高，但設備和控制系統(tǒng)投資很大。大中城市水廠，特別是發(fā)達地區(qū)大型水廠的自動化程度很高，而小城市和城鎮(zhèn)水廠，特別是落后地區(qū)小型水廠的自動化程度較低，甚至還是空白。例如長沙榔梨水廠自控系統(tǒng)中，根據(jù)實際情況，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)，濾池及反沖洗設備控制系統(tǒng)，送水泵及設備控制系統(tǒng)，中央控制室等。（8）濾池控制站點：根據(jù)單格濾池數(shù)量進行配置，每格濾池一個，對單個濾池設備進行監(jiān)控。（4）送水泵房控制站點：對送水泵、潛污泵等進行監(jiān)控。一般根據(jù)土建設計，將水廠自動化控制系統(tǒng)按設備位置情況及功能進行組織，分為如下一些控制站點。采用PLC+IPC 系統(tǒng)的水廠自動化控制設計一般采用多主站加多從站結構，能夠較好的滿足國內水廠自動化的監(jiān)控、保護要求。（6）送水：多臺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，達到混凝和消毒的目的。圖中主要分為以下幾個工藝過程：（1）取水：通過多臺大型離心泵將江、河、地表等處的水抽入凈水廠。（5）過濾沉淀：水通過顆粒介質（石英砂）以去除其中懸浮雜質使水澄清，并定時反沖洗石英砂。根據(jù)這些特點，自控系統(tǒng)較多采用PLC＋IPC的集散控制系統(tǒng)(DCS)模式。這樣的優(yōu)點是使控制系統(tǒng)更加可靠，當某一控制單元發(fā)生故障時不會嚴重影響其它單元的自動運行，同時由于單元內控制設備、檢測儀表就近相連，減少了布線成本。（3）取水泵房控制站點：取水泵、真空泵、潛污泵及軸流風機等進行監(jiān)控。（7）濾池公共部分控制站點：對反沖洗公共部分（反沖洗泵、鼓風機、干燥機及相關閥門）進行監(jiān)控。在實際工程當中，當控制站點較近時，可以將某些站點合在一起，根據(jù)功能及控制規(guī)模大小，有些站點可以設為從站或遠程站點。由于歷史和現(xiàn)實的原因，我國水廠自動化的總體發(fā)展水平還不高，發(fā)展也不平衡。國內實現(xiàn)水廠自動化控制的方法主要是新建和擴建工程。 現(xiàn)代自來水廠自控系統(tǒng)的主要內容我國水廠自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展過程可分為三個階段：第一階段是分散控制階段，該時期水廠各部分分別進行自動控制，各獨立系統(tǒng)互不相關；第二階段是水廠綜合自動化階段，在該時期整個水廠作為一個綜合自動化控制系統(tǒng)進行生產，同時各個獨立子系統(tǒng)又可
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