李华利
宁波神筹环保设备有限公司 浙江省宁波市 315000
1.自控系统总体设计
1.1.自动化系统概述
本系统是基于现代先进控制思想的分布式计算机控制系统（即集散型控制系统），它集成了当代计算机技术、高性能PLC及智能化仪表的各自特点于一身，使其在水厂的运行控制、设备管理等方面发挥了巨大的作用。采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理，以实现整体操作、维护、管理和优化；同时，也使得控制危险分散，提高系统可靠性。
水厂自动化系统包括：通讯网络系统、中央计算机监控系统、PLC控制系统、检测仪表系统、防雷接地系统等。
通讯网络系统——分为管理网络系统和实时监控网络系统。管理网络系统星型拓扑结构，连接厂内各个设备监控子系统和办公管理终端，提供全厂内部的信息管理结构、厂外信息交互接口和信息安全保护手段等。实时监控网络系统为冗余光纤环网，连接中央控制室监控计算机与现场PLC控制站。
中央计算机管理系统——采用标准以太网连接，实现对全厂实施集中管理。系统是开放的、灵活的，可以对控制系统进行监测、控制，具有动态画面显示功能、报警、报表输出功能、趋势预测功能、实时历史数据存储功能。软件采用全中文操作模式，能够组态中文显示画面等功能。具有使用方便、简单易学、软件组态灵活的特性，可确保用户可快速开发出实用、可靠、有效的自动控制系统。同时中央计算机管理系统与其他系统要能够进行通讯，如与现场的各PLC 分站之间的通讯、与管理调度（调度室）系统之间的通讯、与第三方设备之间的通讯等等。
现场PLC控制系统——由分布在现场的可编程序控制器PLC及现场仪表组成的检测控制系统（分控站）组成，实现对水厂各个过程进行分散控制。各分控站与中央控制室之间由光纤连接进行数据通讯。
检测仪表系统——由过程检测仪表和分析仪表组成，根据工艺要求配置。
防雷接地系统——整个防雷系统能够完善的防护雷电对电子设备的各种侵害。防雷器在不影响系统正常运行的前提下，能够承受预期通过它们的雷电流和过电压。
1.2.控制模式
水厂自动化系统是一个以PLC控制为基础的集散型控制系统，自动化水平为正常运行时现场无人职守，中心控制室集中管理。
系统控制设备之间相对独立运行，现场控制站、测量控制单元发生故障时，不影响其上级、下级或同级的其它控制站控制单元的正常运行。
PLC控制系统在任何情况下，当人机界面或中控操作站计算机出现故障时，不影响PLC的自动控制和检测；现场设备的状态不能发生变化。
设备操作应分为以下三种模式：
就地手动模式（维护模式）：应通过就地控制箱或MCC上的按钮实现对设备的启停操作。这种操作模式主要在单机调试、单机检修或非正常情况下操作使用。
远程手动模式（半自动控制）：操作人员通过点击中控室上PC机上的组态画面来完成现场设备的控制。当设备状态正常且无其它报警显示的情况下，操作人员应能手动完成受控对象（系统或过程）的某一环节的参数设定或设备的控制指令，例如鼓风机远程风量调整、原水泵房的水泵频率控制等。
远程自动方式（全自动控制）：主要是指PLC系统根据参数设定，应通过获取相应相关的数据可自行依据闭环控制、周期控制、顺序控制、高级控制等功能完成设备的使用，操作人员只需观察工艺过程状态、设备状态以及有无报警显示即可。例如精确智能加药控制等。
三种方式的控制级别由高到低为：就地手动模式、远程手动模式、远程自动模式。当中心控制室监控设备或通信网络发生故障时，不影响水厂各净水构筑物的正常运行。各现场PLC站可按预先设置的运行模式来监控各工艺流程的运行。操作人员也可通过柜面设置的触摸屏调整运行参数及手动控制。
当现场PLC站发生故障时，可通过就地控制级上的“就地/遥控”选择开关切换实现设备的就地手动操作。
通过实现闭环控制，提高系统程控率
通过对各控制工艺段配置各种预案和解决策略，实现真正闭环控制。现有的控制系统，大部分还是以人力判断为基础，根据实际工艺运行情况，凭经验，进行相关参数设定和模式切换，自动化平水偏低，运行反馈不能做到响应及时，带来人为造成的滞后性，偏离最佳控制模式和策略。而且对监控管理人员要求较高，对运行成本造成浪费和提升，而实现工艺段闭环控制后，通过系统预案可以针对性解决问题，使系统响应更加科学化、及时化。大大提高自动化控制水平，为无/少人值守提供强有力的控制策略支撑。使系统的可靠性、安全性大大提高。
通过增强系统自诊断能力，提高闭环连续运转率
无/少人值守要求系统具有强大的自诊断能力。发生故障后自动定位设备故障点，缩短系统的维修、恢复时间。而提高系统的自诊断能力，需要对现有的控制系统进行各工艺段的技术改造，主要包括：PLC程序和SCADA程序的自诊断能力的优化和提升、移动管控平台的实施。
1.3.自控系统结构
本次工程的自控系统分为3层结构：
1）中央计算机监控系统：由操作计算机、工程师站、数据服务器、局域网以太网交换机和工业以太网交换机等组成；
2）PLC控制站：由分散在各主要构筑物内的现场控制站组成，PLC控制站通过工业以太网交换机连入全厂环形冗余的10/100Mbps快速光纤以太网。工业以太网能支持远程I/O的通讯，符合相关工业以太网标准，如EtherNetIP，ProfiNet等。
3）现场控制设备：由PLC控制站下属远程I/O站、高低压电气柜上智能单元、专用工艺设备附带的智能控制器等组成，成套设备通过总线连接入自控系统。现场总线采用链型分支。
1.4.总体功能
管理控制一体化
以计算机、网络系统为先进手段，实现水厂的引水、净化、给水系统的管理控制一体化，形成生产调度，事务信息管理，监督控制在内综合信息管理系统。
实现动态的生产调度
利用自动采集到的数据与生产调度的实时数据通过网络系统反映上来，经过对数据的分析，加工处理形成的水质质量、能耗等数据以图表或图形方式表示出来，供领导及管理人员可及时按其经验和知识做出符合实际的判断，下达指令去指导生产。
可实现生产过程的先进过程控制及优化
在利用完整数据源的基础上和电脑的计算能力，开发出先进控制的数学模型，使与经济效益直接相关的产量、质量提高和原料、能耗降低，从而获得可观的经济和社会效益。使净水厂的运作向系统化、信息化、科学化的生产模式发展，最终达到提高经济效益和市场竞争力的目的。
主要功能
·生产过程各种主要工艺参数的采集
·各种能耗、物耗和进、出厂水流量的计量和累计
·生产过程设备工况和工艺流程状况监测
·生产过程设备的计算机自动控制
·实现工艺电控设备的顺序、条件、计时、计数控制、PID调节等控制功能，以及流量及电功参数的自动累积和数据处理功能。
·计算机控制与传统电气控制自由切换
·生产参数的数据存储和历史回溯
·数据回归分析和趋势分析
·事故报警
1.5.PLC及监控组态软件的选型
1.5.1概述
根据招标文件对PLC控制器、PLC编程软件、图形监控软件的要求，我们统一选择通用电气（GE）公司的PACSystems RX3i系列PLC做为PLC站，保证所有模块的一致规格尺寸，减少了模块的种类，从而减少了备品备件的库存。图形监控软件我们同样使用厂区目前中控室在用的IFIX组态软件，该软件与GE平台PLC配合最紧密，开发方便快捷、运行可靠。
1.5.2PACsystems RX3i性能特点
拥有最快1.1 GHz Intel 微处理器和最大64Mb用户内存的高性能控制器，无信息瓶颈的快速吞吐率专利技术。无需多个控制器，即可使控制更加简单。
广泛的 I/O 模块选择：包括以太网、Genius、Profibus、DeviceNet和串行通信。
通用的PCI总线背板，背板高速PCI总线速度为 216Mbps，使得复杂 I/O 的数据吞吐率更大，简单 I/O 的串行总线读写更快，支持高密度离散量I/O、通用模拟量（TC、RTD、应变仪、每个通道的电压电流组态）I/O、隔离模拟量I/O、高密度模拟量I/O、高速计数器、运动控制模块。用户能存储大量的数据，优化了系统的性能和投资。背板总线支持带电插拔功能, 减少系统停机时间，适合改造升级项目。
1.5.3PACsystems RX3i系统硬件模块
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1、RX3i通用背板:IC695CHS012
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1、通用背板特征
左侧末端的接线条用于将来的风扇连接和隔离+24V 电压输入。
一个完整的用于连接模块/屏蔽接地的接地板。
可拆卸的封盖可以提供模块传导制冷（用于未来）。
串行扩展连接器用于连接串行扩展和远程背板。
插槽标号印在背板上，用于供ME的配置参考。绝大多数的模块占用一个插槽，一些模块例如CPU模块或交流电源，占用两个插槽。
2、电源
RX3i有二种类型的40瓦电源:
IC695PSA040，交流120/240伏 (直流125伏) 双宽度模块
IC695PSD040，直流24伏单幅宽模块
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诊断用的发光二极管显示以下状态：
电源（绿色/琥珀色）。当这个LED呈现绿色时，表示电源已经施加到底板上。当这个LED呈现琥珀色时，表示供电已经施加到电源模块，但是电源开关没有接通。
电源故障（红色）。当这个LED点亮时，表示电源出现故障，不能为底板提供足够的电压。
温度过高（琥珀色）。当这个LED点亮时，表示电源模块已接近或超过它的最大工作温度。
负荷过载（琥珀色）。当这个LED点亮时，表示电源模块中至少一路输出已接近或超过它的最大输出能力。
3、CPU
选用的IC695CPE310 有一个1.0GHz 处理器，具有内置USB、以太网和串口，支持32K输入、32K输出、32K模拟输入、32K模拟输出和10兆字节的用户逻辑内存。
CPU 能够支持多种语言，包括:
继电器梯形图语言
指令表语言
C 编程语言
用户定义的功能块
结构化文本
符号编程
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4、数字量输入/输出模块
RX3i提供广泛范围的数字量输入/输出模块，包括以下类型：
32 点、直流 12/24伏 输入；
32 点、直流24伏，具有ESCP（0.75安培）保护自修复，同时将点级的诊断发送给CPU 的功能，每一点有一个双色的发光二极管24点、 2安培的继电器输出；
32 点、交流120伏输入；
16点、 4 安培的隔离继电器输出；
16 点、交流120伏隔离输入；
16 点、交流120伏隔离输出
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5、模拟量输入/输出模块
RX3i以16位的分辩率支持优越的模拟性能。
迭择性的输入模块支持下列性能：
每个模块0至500毫秒的快速积分时间；
产生中断；
4级报警 - 低、低/低、高、高/高
多种诊断 – 断线、欠范围/超范围、速率改变
全部输出模块支持:
多种诊断 – 欠范围/超范围、和箝位限制；
斜率控制
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6、新的通用模拟模块:
8个可配置的通道，每个通道都支持热电偶、电阻式温度检测器、电压、电流、应力计、阻抗及其它等；
二个隔离组，以4个为一组；
内置(热电偶的)冷端补偿；
高级诊断。
1.5.4图形监控组态软件说明
图形监控组态软件有独立的监控组态软件，也有相对独立但与某种PLC结合紧密的监控组态软件。前者著名的有WONDERWARE公司的INTOUCH、GE公司的IFIX、施耐德公司的CITECT、SIEMENS公司的WINCC等，后者有ROCKWELL AUTOMATION公司的RSVIEW SE、GE FANUC公司的CIMPLICITY等。
依据我们选择的美国GE公司的PLC，我们沿用并完善目前中控室的图形监控软件IFIX监控组态软件。该软件不但与GE公司PLC结合最紧密，支持PLC与HMI共享一个全局的实时的数据库，同时也是通用的监控组态软件，可以与许多主流PLC配合使用；不但完全满足招标文件都监控组态软件技术性能的要求，同时也便于以后后期扩展使用。
2.中央计算机监控系统
2.1.系统概述
监控中心设在水厂的中控室内，集中监视、控制、管理整个水厂的全部生产过程和工艺过程。对生产过程中的自动控制、报警、自动保护、自动操作、自动调节以及各工艺流程中的重要参数进行在线实时监控，对全厂工艺设备的工况进行实时监视。
中央计算机管理系统以计算机、网络系统的先进手段，实现水厂系统的运行管理控制一体化，是集调度、生产、生产信息管理、生产监督控制在内的综合信息管理系统。
2.2.监控中心系统结构和配置
中控室设置C/S（客户机/服务器）结构形式的计算机网络，为10/100/1000M交换式局域网络。中央监控服务器、历史数据库服务器冗余配置，以提高数据安全性。
监控中心和厂内的各单体PLC控制系统采用冗余光纤环网连接，网络形式为工业以太网，传输速率为100M。
系统配置相应的交换机、中央监控服务器、历史数据库服务器、工业数据库服务器、监控计算机/工程师站、管理计算机、UPS、硬件防火墙等硬件设备，同时配置相应的监控浏览软件。
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2.3.主要硬件功能描述
2.3.1中心操作计算机及监控服务器
中央监控服务器主机作为中控室人机交互接口，两台中控监控服务器互为冗余，双机热备。正常工作时，两台服务器同时工作，互相侦测，并不断地完成同步操作，应用数据同时保存，当任何一台服务器出现故障，另一台服务器将迅速接管服务。应用切换时间小于2秒。另外，它们与工业控制系统及全厂管理网系统连接。生产过程的数据库服务器与管理数据服务器实现数据互备。
中央监控系统为C/S结构，监控服务器安装监控软件的I/OServer，操作计算机安装客户端软件，主要是承担人际界面的作用，所有数据采集、数据实时更新、数据记录、数据分析、用户管理等均由服务器完成。
另设3台操作员站计算机，用于值班人员的操作界面。
所有具有双电源冗余的设备，均由两个UPS分别同时供电。
工业控制网采用光纤作为传输介质，保证网络的可靠性、安全性。工程师站可以对现场控制站、设备控制单元、中央监控计算机的相关软件进行维护。
中控操作站计算机是操作员监控及获取数据的平台，系统包括以下功能：用户登录；实时工艺流程图显示；报警显示；实时曲线、历史曲线；参数设置；事件记录；报表处理；WEB功能。
用户登录：操作员必须输入正确的用户名和操作密码进行登录后才能进入系统。系统对不同的用户赋予了不同的操作权限，分为操作员权限和管理员权限。操作员只能进行设备操作和数据浏览，管理员可进行设备操作、数据浏览、参数设定、用户和密码维护。
实时工艺流程图显示：实时动态地显示全厂工艺流程图，流程图上包含各种设备实时运行状况、各种实时工艺参数。由于计算机屏幕大小限制，不能在一幅画面显示全厂工艺流程图、所有设备状况、工艺参数，需要多幅画面进行流程图显示，通过画面切换进行流程图显示切换。实时动态画面采用纵断流程和平面流程相结合的流程图显示方式。流程图中所有设备的运行状态采用绿色表示；停止状态采用本色表示；故障状态采用红色和本色交替闪烁表示。流程图中所有由PLC控制的设备设置遥控/自动转换按钮，只有当设备手动/自动转换开关处于自动时，遥控/自动转换按钮才可用，当遥控/自动转换按钮处于自动时，禁止人工遥控设备。当设备出现故障信号时，停止运行或禁止启动这些设备。
报警：每个可能出现的报警有四种状态：报警未消失未被确认；报警未消失已被确认；报警消失未被确认；报警消失已被确认；系统对报警进行分组处理，按监控范围进行分组。
中央操作计算机的显示画面的底部设置一个报警条。在报警条内显示最近三个报警未消失未被确认报警的详细内容，操作员通过画面切换选择报警表，报警表内显示中控操作站计算机中配置的所有报警列表及报警的详细内容。报警的详细内容包括：报警的当前状态；每个“未消失”的报警发生时间；每个“消失”的报警发生时间及“消失”的时间；每个“已确认”的报警的确认时间和用户；当报警出现时，报警打印机可立即打印报警信息。
实时曲线、历史曲线：操作员可通过菜单或按钮进入实时曲线画面或历史曲线画面，可选择需要的工艺参数查看实时曲线或历史曲线，可同时显示多条实时曲线，可对曲线进行放大或缩小，可任意选择需要查看的时间段。
参数设置：所有可以进行调整的参数具备在线调整功能。每个参数规定调整的上下限值，如果操作员选择了限值以外的数值，系统禁止接受并予以提示，所有参数的变化应储在PLC中。具有权限的用户才能对参数设定值进行修改。
事件记录：系统发生的较大情况（如设备故障、越限报警、大型设备的启停等情况）或操作人员对设备的操作、参数的调整等，将通过事件记录功能记录下这些情况和操作过程，作为今后分析事故的基础资料。事件记录的内容包括各种事件信息、事件发生时的用户、事件发生的时间等。
画面切换：中控操作站计算机显示的画面间的切换简明方便，包括：
·从菜单上直接进入任何画面
·从处理厂总流程图直接进入任何流程图
·直接进入上级和下级流程图
·从其它任何画面进入报警表
·从其它任何画面进入相关的流程图查找最近的“未消失”的报警等。
2.3.2工程师站
配有多种工具软件，能对上位机应用软件在线编辑、调试。同时可以在网上对PLC进行在线诊断。工程师站可同时打开网络中的所有监控计算机及服务器的数据库和系统组件，并对其进行编辑、组态。多个工程师站可同时对一个或多个HMI/数据服务器进行组态开发。
2.3.3生产过程数据服务器
生产过程数据服务器安装工业数据库引擎软件。该软件为工业监控组态软件配套，具有计算分析、故障分析、预测分析等组件。它除了具备常规的数据处理、分析功能以外，还具有开放的结构，支持通用的数据交换协议，以确保数据的可靠利用。
2.3.4打印机
可用来打印各类趋势、报表、故障及办公文件。
2.3.5系统软件
操作系统采用实时多任务多用户网络操作系统Windows 7、Windows 2008 Server，中文版本，具有开放式的软件接口，便于与外系统构成通讯链路。
2.3.6数据库系统
开放的实时数据库通过对监控对象的组态、对监控对象的实时监测和控制，自动生成操作记录表、遥信变位、事故记录等实时数据。实时数据库具有标准的外部数据接口，能与其它控制软件和数据库交换数据。
历史数据库能通过DDL、DDE及OLE等与其它应用软件交换数据，并带有标准的SQL接口和ODBC（Open Data Base Connect）接口，提供系统维护和管理手段。
2.3.7应用平台软件
监控系统采用与PLC品牌一致的美国GE公司的IFIX C/S架构的平台软件，该软件是开放的、灵活的，可以对控制系统进行监测、控制，具有动态画面显示功能、报警、报表输出功能、趋势预测功能、实时历史数据存储功能。软件应采用全中文操作模式，能够组态中文显示画面等功能。具有使用方便、简单易学、软件组态灵活的特性，应该确保用户可快速开发出实用、可靠、有效的自动控制系统。
2.3.8监控软件功能描述
（1）管理功能
根据全厂生产过程工艺仪表采集到的数据，生产设备运行中状态信号和电气数据以及化验数据和其他信息等，协调和管理全厂生产过程的生产调度，打印生产报表、绘制趋势曲线图，报警及事件记录。提供与水厂管理系统的接口。
生成水厂的生产工艺流程、变配电系统实时动态图，给水厂生产值班人员提供清晰、友善的人机界面，生动形象地反映生产工艺流程的实时数据、完成报警、历史数据、历史趋势曲线的存储、显示和查询。生成各类生产运行管理的班报、日报、月报和年报表。
（2）控制功能
在基于图形界面和中文提示方式下，水厂的生产值班人员在中控室通过计算机的键盘或鼠标开启或停止设备、设定控制调节参数。对重要设备的控制加设密码保护。
（3）通讯功能
中心控制室监控系统与其他系统进行通讯，如与现场的各PLC 分站之间的通讯、与上级管理调度系统之间的通讯、与第三方设备之间的通讯等等。
（4）工艺控制显示功能
工艺控制显示功能主要是人机界面功能。在水厂控制中心的监控计算机显示器上动态显示全厂各工艺流程、各工艺设备和高低压配电设备的实时运行工况，各工艺和电气等生产数据的显示，使生产管理人员实时掌握全厂的生产运行情况，能从总图到详图多层次监视。人机界面总体结构为分层展开式，包括以下画面（不局限于），人机界面采用三维画面方式，直观逼真的显示出现场实际情况。
整体显示：
1)监控系统总图
2)全厂动态工艺流程总图
3)自控系统总图
4)全厂总平面图
5)全厂检测仪表位置图
6)变配电系统图
分屏显示：
1)各生产工艺段流程图
2)各主要设备及相关辅助设备的状态和回路图等。
工况显示：
形象显示设备的工况：包括：就地手动、自动、运行、停止、故障、阀开到位、阀关到位、阀门故障以及可控调节阀的阀门开启度等，具体故障以文字显示。
能显示主要设备的启/停时间、本次运行时间、累计运行时间等。
（5）事件驱动和报警功能
计算机监控系统配置故障处理专家系统软件，通过专家系统可得到故障原因的详细资料及排除故障的方法。当某一参数超过设定值或设备出现故障时，在管理计算机上能及时发出声光报警，在报警时显示终端发出声音和闪光提醒值班人员，同时显示相应的提示和画面，并记录在报警数据库中，及时打印。
系统具有报警复位功能，对于未确认的报警持续发出声光报警，在报警时间内根据采集的信号动态改变报警级别。系统在显示总图和分系统图以及单体设备工艺图时，可在画面中显示设备故障纪录，使值班人员能够全面了解设备的故障情况。
所有的报警信号以时间先后排队，该队列可以在画面上显示并存储在报警数据库中，并显示报警信号是否被确认和是否已处理并恢复到正常的工况。报警可以抑制。
（6）操作窗口功能
在中控室计算机上能对工艺设备实现远程控制。用鼠标选中所要操作的设备，便弹出一个操作窗口，通过键盘或鼠标能对设备进行开停控制或调节控制。这为值班人员处理一些突发事件提供了极大的便利，在自动控制效果欠佳时可切换到远程人工控制，能确保系统的连续可靠地运行。
（7）历史数据的管理
1)历史数据的存档：
具有实时数据库及相应的数据库接口。
所有系统采集的实时数据都按类型、名称、属性分类，按时序依次存档，或写入数据库服务器。历史数据的采样周期在5 分钟到24 小时内连续可调。
根据历史存储数据，可计算主要的生产指标（如配水电耗、综合电耗、药耗的最小值、最大值、平均值、偏差值、累积值等）。运行程序的结果也可以存储在历史资料库。所有的数据以及历史资料库都可以方便的利用刻录机把数据刻录备份，以备查验。
2)历史数据的显示：
事件类：按要求进行检索。最新的事件列在第一个页面上第一条。
表格类：可按PLC 站名、点属性、日期分类列表，每排一个变量，表明时间、属性、测量范围、实时值，并用颜色和符号表明数据性质，也可以在表格上选定数据点，对其设定值，测量范围，数据性质进行修改（只能由具有相关权限的操作人员进行）。
（8）工艺参数设定功能
工艺参数设定有两大类：
1)生产工艺控制点设定
2)报警限设定
在中控室操作员计算机上均可实现上述工艺参数的设定。对于设定值都必须经过确认，对于错误的设定和超范围的设定计算机进行屏蔽并送出“错误”信息，提示操作人员予以改正。
3.现场PLC监控系统
3.1.站点设置
根据工艺过程的相对独立性和设备的实际物理位置，水厂设置了8个现场控制站（1#PLC~6#PLC,7-1#PLC,7-2#PLC），1个现场控制单元（5-1#PLC）。现场控制单元与PLC站通过无线AP进行通信。
1）1#PLC--回收池控制站
2）2#PLC---一期滤池控制站
3）3#PLC---二期滤池控制站
4）4#PLC---三期滤池控制站
5）5#PLC---预处理控制站
6）5-1#PLC---三期沉淀池排泥行车控制单元
7）6#PLC---加药间控制站
8）7-1#PLC---送水泵房1#控制站
9）7-2#PLC---送水泵房2#控制站
低压配电参数，部分仪表可通过RS-485通讯链，采用ModBus协议于PLC相连，实现数据上传。
所有的PLC主站的软硬件均按无人职守的运行管理方式设计，满足工厂现场工作环境要求。
3.2.PLC主要控制优化
3.2.1滤池反冲洗控制
目前的滤池反冲洗采用固定过滤周期（24小时）的方式，难以做到提升滤池过滤效率和降低反洗水耗的目的。本方案建议：
（1）对反冲洗条件进行优化控制，以水头损失（阻塞值）和滤后水浊度为优先反冲洗条件，综合考虑恒水位过滤时清水阀的开度的影响，确定滤池反冲洗启动的条件，实现逐个滤池反冲洗，提升滤池单位面积产水量大于250m3/m2。
（2）设定滤池不同季节水质下的最大运行周期（最长过滤周期小于48小时）。分析不同季节原水对过滤周期的影响，控制程序需要自动判断是否滤池运行时间超过设定的滤池最大运行周期仍未触发反冲洗启动，程序自动启动反冲洗。
（3）当两个或多个滤池同时达到反冲洗启动条件时，程序通过判断启动时间的先后，设置反冲洗队列，不可同时反冲。
（4）当单个滤池反冲洗时，滤后水流量无法读取，此时滤后水加氯调控通过系统专家库智能分析进行投加。
（5）反冲洗结束后，滤池在初滤阶段滤后水浊度会有升高趋势，此阶段的浊度数据不作为滤池反冲洗启动的控制参考指标。
（6）当滤池反冲洗结束后，滤池在恢复正常恒水位过滤期间，滤后水流量会有短时波动，此阶段滤后水加氯以反冲洗之前的加氯量进行投加。
（7）为保护滤池自动反冲设备的安全性和可靠性，各滤池反冲时间间隔不能少于30min。
实现上述功能只需要对自控系统进行适当优化，不涉及大的设备和软件费用。
3.2.2沉淀池排泥控制
目前沉淀池的排泥方式为每8小时所有排泥阀集中排泥一次，每次排泥时间约1分钟，排泥效果较差，易造成水厂内部水损增加。根据上述情况，建议通过分析一天的泥量，确定每个排泥阀依次排出的泥量，从而确定每天排泥阀开启次数和每个阀门开启频率。具体优化方案如下：
1） 通过排泥量分析和反冲洗废水回流情况，延长絮凝区排泥周期，提升排泥效率，降低水厂自用水率。
2） 沉淀区排泥改为根据每天产生的悬浮固体浓度，计算最优排泥频率，通过自控系统实现自动逐个阀门依次排泥，实现高频短历时排泥，提升排泥效率。
3.2.3送水泵房控制
泵站的优化运行通过确定一个或多个管网供水最不利点的水力特性，通过保障管网最不利点的供水压力恒定来拟合出厂水泵站的出站压力，从而确定最优的水泵运行组合，实现节能降耗和安全运行。具体优化内容如下：
1)通过与SCADA系统对接进行系统的分析，在与其它水厂水量平衡的前提下的管网临界点压力和最不利点的合理供水压力，确保压力稳定，通过管道工况分析拟合最优的出厂压力。
2)通过出厂压力确定最优的水泵组合和控制，综合考虑清水池的水位变化、各水泵机组效率及启停频率，计算出对应送水泵的合理组合，在保障设备的可靠性、安全性及稳定性的基础上，自动优化控制泵组的选取，以降低配水单耗，节约电耗成本。
3)通过出厂泵站的运行和清水池水位数据，合理调控原水流量（低峰运行时的进水阀门和高峰运行时的提升泵站），合理控制清水池水位。
4)计算甲子塘水厂和光明水厂的最优供水量，综合考虑供水压力和供水经济性。
4.检测仪表系统
4.1.概述
本次投标，我公司首选是HACH公司生产的SC200浊度仪、西门子的超声波液位计液位差计和电磁流量计，上海立格的压力变送器。这些仪表均是我们依照业主的要求选用了国内外先进品牌的仪表，所有仪表均为我们使用过的、有安装调试经验、并且成熟的仪表品牌，每种仪表都能满足水厂运行的需要。
4.2.总体说明
1）所有仪表防尘、防水、防冻，能承受偶尔的高压水冲洗，外壳的防护等级至少为IP56。
2）所有户外安装的仪表为不锈钢标签，可用不锈钢螺丝和铆钉永久固定在仪表盖上，标签上刻有仪表编号。
3）安装在户外的控制设备各部分适当地安排，有可靠的防冻措施。户外指示器，变送器等留有工作通道，以便更换和维修。
4）所有仪表输出为4～20mA直流，负载阻抗不小于500欧姆。
5）除另有规定外，所有仪表适应如下电源：220VAC±30％，50Hz±1Hz或者24VDC±30％。
6）所有户外装设仪表装置电源及信号避雷器、冲击保护及自动保护功能。
7）所有仪表为生产厂家最新产品。
8）仪表的电缆各自绝缘和屏蔽。
仪表运输到现场并安装完毕后，我方会进行仪表现场试验，以保证仪表功能正常。
提供仪表现场试验、调试和维修的所需的全部的工具和设备，并在试验完成后交给工程师。
5.防雷接地系统
5.1.防雷系统组成
防雷系统划分为外部防雷和内部防雷。
外部防雷由建筑物的避雷针、引下线和接地系统构成，为避免建筑物受雷击引起火灾等。
内部防雷是为防止雷电和其他内部过电压通过进出各保护区的电缆（电源线、通讯电缆、信号线等）和金属管道等侵入电器、自动化设备而造成损失。内部防雷，需要对进出各保护区的电缆、金属管道等区域连接避雷及过电压保护器。内部防雷主要分为电源防雷、信号防雷和通讯防雷。电源防雷：对水厂中控室的计算机、现场PLC站、现场非两线制仪表、室外摄像头等处进线电源安装第二级电源防雷器。信号防雷：对室外仪表的信号线安装信号防雷器。通讯防雷：对室外的现场总线安装网络防雷器。
本工程防雷系统遵循以下原则：
1、不在同一建筑物内的通过铜缆传输的电源、信号，两端均配置防雷过电压保护装置。
2、在同一建筑物内的，共用一个进线电源的，在总电源进线处配置防雷过电压保护装置。
3、在同一建筑物内的，共用一个进线通信线的，在从室外引进通信线处配置防雷过电压保护装置。
4、监控设备UPS前设置电源防雷过电压保护装置。
5安装在户外的摄像机的视频电缆、控制电缆及电源电缆两端安装信号和电源过电压保护装置。
6、当防雷系统使用电气的统一接地体时，接地电阻不大于1欧姆。当现场无法作统一接地时，做独立工作接地，接地电阻不大于4欧姆，并与电气接地装置之间距离不小于15米。
7、防雷器到接地的引线，在配电柜内不要超过0.5米，若距离大于0.5米，则将线的线径加粗。
8、避雷器的接地，最好引到防雷地网上，也可直接连到设备地上，但此时需在设备地和防雷地之间加上等电位器。
9、防雷引线应与其它线隔开，以减少感应电流对设备的危害。
5.2.防雷器安装设计
本工程自动化系统需要采用两种防雷器：电源防雷器、仪表信号防雷器。本工程我方选择欧申（Eurotect）公司的产品。
电源防雷的设计
自来水厂一般采用TN－S供电保护系统，供配电系统的电源进线，已在高压和低压PT柜内实施防雷保护（该部分一般由供电部门或高低配电柜生产厂家实施）。系统的绝大部分供电，均通过UPS供电，所以自控系统的电源防雷保护，采用二级防雷保护。所以我们只需在PLC柜的进线端及中心控制室计算机的电源进线端安装电源防雷器（过压保护器和浪涌吸收保护器），进一步防止雷电感应电压和电网浪涌。户外仪表的供电安装电源防雷器。
仪表信号防雷的设计
仪表通常是4～20mA直流信号，采用屏蔽双绞线送给PLC，安装时穿管直埋（或电缆沟）铺设，所以雷电在此处的感应电压不高(1kV-2kV)。但由于其直接进入PLC和仪表这一薄弱环节(正常电压一般为正负5V、12V、24V、48V等)，故损害也很大。因此，在进入PLC控制柜内的户外仪表的信号回路上需安装信号防雷器。同样位于送出信号的室外安装仪表侧也要安装同样的信号防雷器。
本工程不同构筑物间通信均采用光纤，不需要安装通讯防雷器。
5.3.接地系统
接地分为工作接地、保护接地、过电压保护接地、防静电接地、屏蔽接地。
本工程的所涉及的接地装置是一个复杂的系统工程，把所有的接地装置完全分开是不现实的，现代设计一般采用共同接地系统。
对于附件没有接地体的地方，比如室外仪表，一般需独立进行接地极的制作。通常采用2.5m长的50×5的镀锌打入地下，采用50×5扁钢引到室内靠近避雷器处，当接地电阻不满足要求时，增加接地极，接地极之间要至少相隔5m，接地扁钢与其它接地之间至少也要相距5m，接地网线间的连接、与接地体的连接采用满焊焊接，沥青防腐。