1.項(xiàng)目簡介
　　隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù),、生活用水的要求不斷提高,。以前水廠的人工、半自動水廠控制系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化生活和企業(yè)運(yùn)作的需要,，因此先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。通過先進(jìn)的自動控制系統(tǒng),，可實(shí)現(xiàn)對水廠制水,、污水處理、水軟化,、送配水等工程運(yùn)作的監(jiān)視和控制,。江西省新余市第四水廠于2008年9月建成通水，第一期規(guī)模為15萬噸/天,。第四水廠采用圖1所示的工藝流程,，主要包括取水泵房、加礬加氯間,、V型濾池站和送水泵房等控制站,。該水廠實(shí)現(xiàn)了自動控制和系統(tǒng)主要參數(shù)的在線監(jiān)測；同時(shí)為節(jié)約水資源,，保護(hù)水體不受污染,，對濾池反沖洗水進(jìn)行回收，二期擬對污泥進(jìn)行濃縮處理,。


　　2．系統(tǒng)構(gòu)成
　　全廠設(shè)中控室及取水泵房,、加礬加氯間、V型濾池站和送水泵房等4個(gè)PLC子站,，考慮到系統(tǒng)盡可能分散的原則,，在濾池單池設(shè)有PLC控制臺，具體見下圖。
　　全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)


　　各PLC站與中控室之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊聯(lián)絡(luò),。中控室由2臺分別用于生產(chǎn)管理與監(jiān)控的DELL計(jì)算機(jī)及2臺Epson激光打印機(jī)組成,。計(jì)算機(jī)采用Windows XP操作系統(tǒng)。其中監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用易控（INSPEC）組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用軟件,，可顯示14個(gè)包括涉及PLC控制的機(jī)電,、加礬加氯設(shè)備與濾池等在內(nèi)的模擬畫面，可對系統(tǒng)的所有設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制,，并具備顯示工藝布置圖,、實(shí)時(shí)動態(tài)參數(shù)、設(shè)備的工作狀態(tài)及實(shí)時(shí)/歷史報(bào)警信號,、在線儀表的實(shí)時(shí)/歷史趨勢曲線,、水泵運(yùn)行時(shí)間等功能，同時(shí)可進(jìn)行離線/在線編程及設(shè)定參數(shù)的修改,，編制和打印生產(chǎn)與管理報(bào)表,。管理計(jì)算機(jī)采用Excel軟件，用于采集與存儲監(jiān)控計(jì)算機(jī)檢測的主要生產(chǎn)數(shù)據(jù),，以便用于管理,。
　　依據(jù)PLC I/O模塊，涉及PLC自控的設(shè)備,，均可通過在機(jī)旁控制箱手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān),、在PLC站操作面板XBT上設(shè)置來實(shí)現(xiàn)機(jī)旁控制箱、PLC站XBT,、中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)三地控制,。 PLC站XBT上均能夠顯示與設(shè)置該站現(xiàn)場操作所涉及到的所有自控設(shè)備、儀表等運(yùn)行參數(shù)及上下限報(bào)警值,，同時(shí)這些參數(shù)均可通過網(wǎng)絡(luò)線傳輸?shù)街锌厥冶O(jiān)控計(jì)算機(jī),，由它來進(jìn)行控制。
　　取水泵房站
　　該站主要監(jiān)控3臺水泵機(jī)組的運(yùn)行工況及相關(guān)的參數(shù),，同時(shí)在取水泵房吸水井中裝有水位計(jì),，通過PLC可隨時(shí)顯示白云水庫水位狀況。 取水泵房水泵機(jī)組開/停由清水池水位情況,、送水泵的運(yùn)行情況,、用水高峰時(shí)段以及送水管網(wǎng)壓力等因素決定。水泵機(jī)組只能在沒有配電線路故障,、機(jī)組設(shè)備完好,、出水電動閥門完好并且處于關(guān)到位的狀態(tài)才可依據(jù)程序自動開啟。
　　加礬加氯站
　　從取水泵房過來的原水進(jìn)入位于凈水廠的流量計(jì)表井,，在此通過在線儀表檢測原水的流量,、濁度,、pH值、溫度等,，并將其轉(zhuǎn)換成4～20mA DC信號輸入PLC系統(tǒng)為加礬加氯系統(tǒng)提供控制參數(shù),。 加礬系統(tǒng)采用2套計(jì)量泵（配三菱變頻調(diào)速器）投加，變頻器運(yùn)行頻率由流量信號控制,，控制流量為取水流量與回收流量之和,，計(jì)量泵行程由流動電流儀（SCD）值控制。2 套計(jì)量泵1用1備,，當(dāng)正在使用的計(jì)量泵出現(xiàn)故障,，PLC系統(tǒng)會自動切換。2套投礬系統(tǒng)的礬液取自3個(gè)貯礬池,，每個(gè)貯礬池均裝有液位計(jì),，可隨時(shí)檢測礬液高度，同時(shí)通過裝在貯礬池的攪拌機(jī)定時(shí)攪拌,，可防止藥液沉淀影響濃度,。3個(gè)貯礬池出礬管線上均裝有電動球閥，通過手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān),，可選擇機(jī)旁控制箱操作或中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)人工操作,，也可根據(jù)3個(gè)貯礬池液位PLC系統(tǒng)自動選擇，切換工作池,。
　　加氯系統(tǒng)采用真空加氯機(jī),，三點(diǎn)投加，濾前濾后出水各1臺,。濾前按比例流量投加,，濾后采用流量與余氯信號雙因子控制投加,。加氯機(jī)所需的流量信號由PLC系統(tǒng)輸入,，余氯信號由余氯分析儀在線檢測。濾前加氯機(jī)投加的控制流量取自取水流量與回收流量之和,，再減去反應(yīng)沉淀池排泥用水量,。濾后加氯機(jī)的控制流量為濾前加氯機(jī)的控制流量減去濾池反沖用水量。出水加氯機(jī)的控制流量為出廠水余氯信號,。氯庫裝有電子秤和自動切換單元,，同時(shí)裝有泄漏報(bào)警儀，通過檢測泄漏報(bào)警信號經(jīng)PLC系統(tǒng)可自動啟動氯氣回收裝置,，并且PLC系統(tǒng)會自動關(guān)閉所有加氯系統(tǒng)等待故障處理,。
　　V型濾池站
　　該站主要監(jiān)控5格V型濾池的過濾、反沖洗過程及相關(guān)參數(shù),。每個(gè)濾池均裝有一個(gè)水位計(jì)和一個(gè)差壓計(jì),，用來檢測濾池的液位和濾池的阻塞情況,。濾池的清水閥為無級可調(diào)比例閥（開啟度為0～100%），根據(jù)濾池的液位,、阻塞值（即水頭損失值）,、清水閥現(xiàn)有開度的反饋信號通過PLC系統(tǒng)自動調(diào)整閥門的開度，從而確保濾池恒水位過濾,。濾池反沖洗的控制方式有3 種：①強(qiáng)制反沖,；②根據(jù)阻塞值PLC系統(tǒng)自動反沖；③根據(jù)過濾時(shí)間PLC系統(tǒng)自動反沖,。優(yōu)先原則是：第①種方式最為優(yōu)先,，第②種方式次之，最后為第③種,。
　　濾池的操作方式有3種：①單池PLC控制臺操作,，每格濾池單獨(dú)設(shè)有PLC控制臺，每個(gè)控制臺裝有5個(gè)閥門（進(jìn)水閥,、清水閥,、水沖閥、氣沖閥,、排污閥）控制按鍵與1個(gè)顯示面板,，可顯示5個(gè)閥門、②公共沖洗泵PLC站XBT操作,；③中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)操作,。
　　公共沖洗泵站
　　該站主要監(jiān)控3臺鼓風(fēng)機(jī)、3臺沖洗泵,、2臺空壓機(jī)開/停,、故障信號以及濾池水位、阻塞值等參數(shù)及反應(yīng)沉淀池36個(gè)氣動排泥閥的狀態(tài),。
　　送水泵房站
　　該站主要監(jiān)控1臺變頻水泵與1臺大水泵及2臺小水泵運(yùn)行工況及相關(guān)的參數(shù),，同時(shí)在出廠管線上裝有壓力表、流量計(jì),、濁度計(jì),、余氯分析儀、pH計(jì)等儀器儀表,，用于在線檢測出廠水的生產(chǎn)與衛(wèi)生指標(biāo),。 送水泵房水泵機(jī)組開/停由管網(wǎng)壓力等因素決定。送水泵運(yùn)行必須要求配電系統(tǒng),、機(jī)組設(shè)備等性能完好,，且吸水井達(dá)到一定水位才能正常實(shí)現(xiàn)。
　　3．系統(tǒng)特點(diǎn)
　　·畫面監(jiān)控功能豐富,，所有需要監(jiān)測的各種參數(shù)的實(shí)時(shí)和歷史曲線圖,，各種運(yùn)行和管理報(bào)表,，水廠的工藝流程圖和動畫等顯示。
　　·實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集,，并能對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,，處理后的數(shù)據(jù)記錄到歷史數(shù)據(jù)庫，以備系統(tǒng)調(diào)用和隨時(shí)查詢,。
　　·具有完善的報(bào)警和安全訪問功能,，保證系統(tǒng)的安全。
　　·系統(tǒng)可擴(kuò)展性好,，為與二期污泥處理工藝,、與企業(yè)的生產(chǎn)工藝調(diào)度、生產(chǎn)水質(zhì)監(jiān)控等密切結(jié)合的自動信息系統(tǒng)提供接口,。
　　
4．軟件應(yīng)用
　　中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用Windows XP操作系統(tǒng),，與各PLC站之間通過以太網(wǎng)交換機(jī)，用工業(yè)以太網(wǎng)通信聯(lián)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享,，各PLC站之間通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊聯(lián)絡(luò),，除了對本站設(shè)備進(jìn)行操作顯示外，還可了解其他站的情況,。
　　上位監(jiān)控系統(tǒng)用易控（INSPEC）組態(tài)軟件開發(fā),，該監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面精美，能直觀,、生動呈現(xiàn)整個(gè)水生產(chǎn)過程中的工藝,，動畫形式多樣、直觀,、逼真,，且與各種型號的PLC通訊簡單。該中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成的功能主要有：
　　·遠(yuǎn)程控制各PLC現(xiàn)場子站,，實(shí)時(shí)接收PLC采集的各種數(shù)據(jù),，建立檢測參數(shù)數(shù)據(jù)庫；處理并顯示各種數(shù)據(jù),。
　　·監(jiān)測整個(gè)生產(chǎn)工藝流程和各細(xì)部的動態(tài)模擬圖形,。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)采集與現(xiàn)實(shí)。主要流程畫面有：取水泵房流程圖,、加礬間流程圖,、加氯間流程、反應(yīng)沉淀池流程,、V型濾池流程,、公共沖洗泵房流程,、送水泵房流程、10kV一次系統(tǒng),、低壓系統(tǒng)等畫面,。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)的設(shè)定,，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,、趨勢及累積量計(jì)算等。
　　·從檢測項(xiàng)目中,，按需要顯示歷史記錄和趨勢分析曲線,。能夠了解生產(chǎn)參數(shù)的動態(tài)情況，便于生產(chǎn)調(diào)度管理,。
　　·重要設(shè)備主要參數(shù)的工況及事故報(bào)警,、打印制表。包括工藝數(shù)據(jù)報(bào)警,、設(shè)備故障報(bào)警,、系統(tǒng)故障報(bào)警，并根據(jù)不同的報(bào)警信息提供不同的報(bào)警畫面,。
　　·編制和打印生產(chǎn)日,、月、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表,。
　　·對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲,。


監(jiān)控系統(tǒng)總圖
　　5.運(yùn)行結(jié)果
　　新余第四水廠成功運(yùn)行已8個(gè)月，實(shí)現(xiàn)了水廠全自動化控制,，提高了水質(zhì)處理的效率,，減輕了運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān)，提高了水廠運(yùn)行的安全和可靠性,。使用易控開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定,、操作界面直觀友好、,，報(bào)警,、報(bào)表,、數(shù)據(jù)記錄、趨勢顯示分析和安全管理等功能完善的特點(diǎn),，完全實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃的功能,，系統(tǒng)操作和維護(hù)都十分簡便，為水廠的安全運(yùn)行提供了可靠的保障,，并且利用易控軟件良好的開放性為系統(tǒng)的二期功能集成提供了很好的接口,。