1 水廠簡(jiǎn)介
山東省引黃濟(jì)青工程棘洪灘水庫配套水廠是山東省引黃濟(jì)青工程管理局青島分局2004年度“211”重點(diǎn)工程之一,，是為進(jìn)一步促進(jìn)棘洪灘水庫周邊城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目。該水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為日供水量4萬立方,，其主要建筑物有：一級(jí)泵房,、斜管沉淀池（緩建）、V型濾池,、清水池,、二級(jí)泵房及加藥加氯間等，水處理工藝較先進(jìn),。
2 水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成
該水廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)為監(jiān)控中心與HOLLiAS-PLC構(gòu)成的集散型工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),，其中監(jiān)控中心由一個(gè)工程師站、兩個(gè)操作員站組成,，兩個(gè)操作員站同時(shí)又作為一主一從服務(wù)器用來存儲(chǔ)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),；PLC系統(tǒng)由三個(gè)PLC主控制站、八個(gè)子PLC控制站及一個(gè)遠(yuǎn)程I/O站等單元組成,，其中,，三個(gè)PLC主控制站與監(jiān)控中心之間由光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng)，以提高網(wǎng)絡(luò)可靠性,，各控制站與其子站間由PROFIBUS DP現(xiàn)場(chǎng)總線組成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng),。水廠自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。
3 水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能
該水廠設(shè)計(jì)采用三種控制方式,，即監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制,、現(xiàn)場(chǎng)PLC控制、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等,，其優(yōu)先級(jí)別分別為：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制最高,，其次為現(xiàn)場(chǎng)PLC控制，最低為監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制,。各自動(dòng)控制單元實(shí)現(xiàn)的功能分別是：
3.1 一級(jí)泵房控制站（2#RI/O）
采用HOLLiAS-PLC FM214-2BP02 CPU模塊,，是加氯加藥控制站的DP從站，主要實(shí)現(xiàn)的功能有：采集取水電動(dòng)機(jī),、電動(dòng)蝶閥及現(xiàn)場(chǎng)儀表的狀態(tài)信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)并對(duì)以上設(shè)備發(fā)送控制信號(hào),，通過預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率和電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥的開度。
3.2 加藥加氯間PLC（1#PLC）站
采用HOLLiAS-PLC FM214-2BT02 CPU模塊,，是一級(jí)泵房控制站的DP主站,，主要實(shí)現(xiàn)的功能有：采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表的狀態(tài)信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)其發(fā)送控制信號(hào)，通過自動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)加氯和加藥設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行控制：根據(jù)原水流量自動(dòng)控制加礬量和前加氯量,；根據(jù)濾后水余氯反饋信號(hào)控制后加氯投加量。
3.3 濾池主站（3#PLC0）
采用HOLLiAS-PLC FM214-2BT02 CPU模塊,，是V型濾池的控制主站,，主要實(shí)現(xiàn)的功能有：作為主控制器與三個(gè)子控制站聯(lián)系，監(jiān)控6個(gè)濾池及反沖洗系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),，控制根據(jù)該水廠實(shí)際供水情況,，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)濾池的恒水位過濾（正常工作狀態(tài)），并實(shí)現(xiàn)對(duì)濾池的自動(dòng),、定時(shí)或強(qiáng)制反沖洗三種控制方式,。
3.4 1#～6#濾格（3#PLC1～3#PLC3）從站
采用HOLLiAS-PLC FM115-6BL21 CPU模塊，是V型濾池的控制從站,，主要實(shí)現(xiàn)的功能有：根據(jù)該水廠生產(chǎn)的實(shí)際情況,，進(jìn)行濾池的恒水位過濾（正常工作狀態(tài)），并可實(shí)現(xiàn)濾池的自動(dòng),、定時(shí)或強(qiáng)制反沖洗控制,；根據(jù)濾池水位，通過預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序調(diào)節(jié)清水閥的開啟度,，實(shí)現(xiàn)濾池恒水位過濾,；根據(jù)濾池水頭損失和過濾周期，與設(shè)定值相比較,，達(dá)到?jīng)_洗條件時(shí)向3#PLC0發(fā)出“請(qǐng)求沖洗”信號(hào),，得到允許后，自動(dòng)完成本格濾池的反沖洗,。
3.5 二級(jí)泵房（4#PLC）站
采用HOLLiAS-PLC FM214-2BT02 CPU模塊,，是二級(jí)泵房控制主站，與五個(gè)子控制站組成現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng),，主要實(shí)現(xiàn)的功能有：采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)信號(hào),，并根據(jù)用戶實(shí)際的用水情況，通過預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率,，達(dá)到恒壓供水的目的,；根據(jù)出水總管實(shí)際壓力自動(dòng)開啟或關(guān)閉水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù),并通過預(yù)裝PID調(diào)節(jié)程序調(diào)節(jié)2#或3#電機(jī)變頻器的運(yùn)行頻率，達(dá)到恒壓供水的目的,。
3.6 監(jiān)控中心
該水廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用SmartPro3.1.2系統(tǒng),，該系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)界面，具備如下功能：
（1） 實(shí)現(xiàn)了工藝流程監(jiān)控
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水廠整體工藝流程,、各主要工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),、過程控制及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與顯示，主要畫面有：全廠工藝流程圖、一級(jí)泵房工藝流程圖,、濾池工藝流程圖,、二級(jí)泵房工藝流程圖、加藥加氯間工藝流程圖及在線儀表實(shí)時(shí)參數(shù)顯示表,、生產(chǎn)數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)圖等,。實(shí)現(xiàn)的工藝生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控功能有：所有被監(jiān)控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、啟?？刂?、設(shè)備與設(shè)備之間的連鎖控制、工藝參數(shù)的PID設(shè)定以控制設(shè)備開啟度,，以及設(shè)備溫度,、電流、壓力,、液位,、流量等參數(shù)的顯示、報(bào)警,、記錄,、趨勢(shì)以及累積量計(jì)算等。
報(bào)表打印所有受控設(shè)備的工作情況,、工作狀態(tài),，儀表測(cè)點(diǎn)設(shè)備的溫度、流量,、壓力,、液位等參數(shù)的定時(shí)記錄打印，以及各種管理報(bào)表,、班報(bào)表,、日?qǐng)?bào)表。
（2） 系統(tǒng)的安全管理
對(duì)重要設(shè)備的操作,、重要參數(shù)的修改均會(huì)自動(dòng)記錄,，包括登錄的操作員、對(duì)設(shè)備進(jìn)行的操作,、時(shí)間以及修改前的參數(shù)值,、修改后的參數(shù)等，以利于進(jìn)行管理及事故分析,。
另外,，系統(tǒng)設(shè)置為多用戶、多區(qū)域方式,，各類用戶均有自己的用戶名和密碼,，對(duì)應(yīng)著不同的安全級(jí)別,，決定了操作員可觀察的范圍、可使用的功能,、可修改的參數(shù)等,。最多可以設(shè)置為8級(jí)用戶、8級(jí)區(qū)域,。
4 該套水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
（1） 實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)調(diào)節(jié)
該水廠自動(dòng)調(diào)節(jié)由預(yù)設(shè)PID程序控制,，主要調(diào)節(jié)點(diǎn)是：
利用折板反應(yīng)池預(yù)設(shè)水位自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水管道電動(dòng)調(diào)節(jié)碟閥開啟度，以保證按需取水,；
利用預(yù)設(shè)清水池安全運(yùn)行水位自動(dòng)調(diào)節(jié)濾池投入運(yùn)行個(gè)數(shù),，當(dāng)清水池水位較低時(shí)逐個(gè)增加濾池投入個(gè)數(shù),，當(dāng)清水池水位較高時(shí),，逐個(gè)減少濾池投入個(gè)數(shù)；
利用進(jìn)水量大小并結(jié)合濾池水位設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)清水閥門開啟度,，實(shí)現(xiàn)按需制水,；
利用預(yù)設(shè)供水壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)運(yùn)行頻率，達(dá)到按需供水,；
根據(jù)進(jìn)水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)加PAC計(jì)量泵運(yùn)行頻率,、一次加氯投加量，利用SCD儀所測(cè)量加PAC后水中游動(dòng)離子含量自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵沖程,，達(dá)到自動(dòng)投加 PAC,；利用濾后水余氯含量自動(dòng)調(diào)節(jié)二次加氯投加量，以保證出廠水含有一定的余氯,，殺除出廠水管道中的細(xì)菌防止二次污染等,。
（2） 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)冗余性強(qiáng)
該水廠自控系統(tǒng)主網(wǎng)絡(luò)采用了光纖環(huán)網(wǎng)。中央控制室,、加氯加藥控制站（1#PLC）,、濾池控制站（3#PLC）、出水泵房控制站（4#PLC）組成了環(huán)形的光纖網(wǎng)絡(luò),，這樣保證了一旦在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的任意點(diǎn)意外斷開的情況下,，不會(huì)影響系統(tǒng)通訊功能，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣信號(hào)的隔離,，避免了雷電信號(hào),、浪涌信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)間的傳輸。
（3） 系統(tǒng)性價(jià)比高
該系統(tǒng)所采用的HOLLiAS-PLC系統(tǒng)設(shè)備性能穩(wěn)定可靠,、擴(kuò)展性強(qiáng),、通訊協(xié)議開放、具有較高的性能價(jià)格比,；所采用軟件人機(jī)界面友好,、實(shí)時(shí)性強(qiáng),、監(jiān)控性能優(yōu)越、執(zhí)行時(shí)間快捷,。
5 運(yùn)行效果
該系統(tǒng)自2005年8月下旬投入試運(yùn)行以來,，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，其投用率一直保持在98%以上,，實(shí)現(xiàn)了水廠的全自動(dòng)化運(yùn)行,，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也保證了供水質(zhì)量（出廠水濁度始終保持在0.2-0.5NTU之間,，符合城鎮(zhèn)居民生活飲用水新國家標(biāo)準(zhǔn),，出水壓力可根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際情況隨時(shí)變頻調(diào)節(jié)）。由于該水廠自動(dòng)化控制水平較高,，這對(duì)管理運(yùn)行人員提出了較高要求,，要求運(yùn)行人員業(yè)務(wù)素質(zhì)較高，所掌握的知識(shí)面廣,、專業(yè)跨度大,，尤其是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化知識(shí)要扎實(shí),，但同時(shí)也減少了運(yùn)行人員的數(shù)量（全廠運(yùn)行人員共12人,，比常規(guī)水廠運(yùn)行人員數(shù)大大減少），經(jīng)濟(jì)效益可觀,。