龚峰 王飞鹰
桐乡市凤栖供水有限公司 浙江桐乡 314500
摘要：长期以来供水工程都存在自动化水平不高的问题，这些问题的存在明显增加了水厂的运行管理水平，因此水厂对水厂自动化建设的要求较高。当前自动化控制技术及设备不断发展，水源地泵房、水源井泵房、水厂处理工艺、供水管网远传压力等技术不断成熟，智能化供水管理监控系统得以应用于水厂中。某水厂将自动化技术应用于水厂机电设备的运行中，基于PLC技术实现对过滤、加药、输水、水质监测、管网监测等的自动监测及控制，明显提高了水厂自动化水平，实现了现场无人值守。
关键词：水厂；自动化技术；机电设备；PLC
在人们的日常生活中离不开水资源，这关系到国计民生。目前我国水厂供水的系统中都有低自动化、低效率及较差的可靠性等问题，直接影响当前居民日常生活及经济的发展需求[1]。所以，研究供水系统自动化的控制以探讨出更有效的办法解决供水问题，是目前经济快速发展时期中亟需解决的问题。就水厂的供水系统的自动化控制进行探讨。
一、水厂工艺
某水厂水源为青草沙原水，水经调压池进入原水泵，输送到全自动净水器中，通过混凝、沉淀以及过滤后进入清水库，经泵提升到水塔。随着城市的发展，供水管网愈加庞杂，供水工艺处理要求不断提高，传统管理手段已经不能适应供水管网管理的需求。该水厂对此进行设备更新改造，采用全新设备，对过滤、加药、输送、水质监测、管网监测等进行改进，将PLC技术应用于水处理监控系统中，实现水厂现场无人值守的目标。
二、水处理监控系统
基于PLC的水处理监控系统可实现对水厂的智能化、个性化控制，可确保水厂管理安全可控，其具备统计报表、安全防范、预案管理、报警联动、视频检测、水质检测、实时在线监测、远程监控等功能。通过该监控系统可实现智能化控制水厂生产过程，解放了人力，该系统具备的各种管理功能可以为水厂的运行带来便利。
1.智能控制
智能控制部分是水厂监控系统的核心，其在无人值守管理方面非常重要。通过智能控制模块可以实现远程控制加氢氧化钠泵、加次氯酸钠泵，可智能控制净水器排泥阀、加矾泵、水泵。
1.1 净水器控制
净水器为高效全自动净水器，其单元包括自动反洗、自动排泥、沉淀、出水、过滤、集泥、絮凝、混合等。开启排泥阀即可清洗净水器，当净水器的出水累积量达到一定流量时即可自动开启排泥阀来排泥，可按照事先设定的冲洗时间自动关闭排泥阀。
1.2 加药控制
控制加矾装置时，根据进水流量来对注量进行控制，可人工修改参数，当一台加矾泵的连续运行时间超过72h时可自动切换备用泵。采用35%碱式硫酸铝溶液作为絮凝剂。按照水质要求，将絮凝剂加药装置的冲程进行控制，调节在40%-50%；将清水浊度控制癌0.5-1NTU，也就是500kg溶液中加入原液10kg，注清水直到相应水位，此时开启搅拌泵运行5min，结合矾花情况来判断是否需要对药剂的浓度进行调整。
加氢氧化钠泵的作用在于对清水的pH值进行调节。加次氯酸钠泵的作用在于消毒。监控系统中，可通过远程控制的方法来启停二者。
1.3 水泵控制
采用ACS550-01型号变频器来进行水泵的控制，PLC与变频器通讯，PLC设置变频器的参数，直接控制变频器，从而启停、调速水泵。水泵智能控制式，结合清水库的液位高度来对原水泵的启停、调速进行控制，结合水塔液位高度控制清水泵[2]。
为了确保原水供应安全，对泵站进行全站监控，采集三项电流电压、频率、泵状态、流量及压力等参数。操作人员可在监控中心观察泵站工作情况，通过远程控制的方式来对泵房启停进行控制，调度中心的工作人员、领导等具备权限的工作人员都可以通过远程上网的形式来对设备的运转状态进行观察，根据其是否具有权限来进行相关的操作。
2.远程监控
水厂泵房设置中央监控室，PLC控制器经网络传输数据，控制室的PLC上位机接收信号。当情况紧急时，工作人员可经监控系统切换水泵、生产设备的控制模式为远程控制。水厂安装摄像头，经光纤传输信号，视频信号在中央控制室屏幕上实时现实。通过视频监视与远程监控提高处理突发事件的能力，为水厂安全运行提供保障。
3.报警联动
增加非法闯入报警，监控系统对门禁系统的数据库进行读取，对任何非数据库的人员进出时都进行报警提示。设备报警信号主要有净水器排泥阀开启提示、清水浊度超标预警、清水库液位预警、变频控制器故障预警等。工作人员可结合报警声判断原因，采取相应措施。
4.水质监测
安装多型号在线水质检测仪以加强对水质的监测，通过生产信息系统来实时查看水厂原水的水温、氨氮、余氯、浊度等，查看其他泵站的COD、溶解度、电导率等指标。建设水质生物监测预警系统，采用生态鱼缸，将对水毒性指标敏感的锦鲤投入其中从而监测原水的毒性，生态鱼缸的信号经摄像头传送到中央控制室，值班人员可直观监控水质变化。
原水管网流入水厂，进入全自动净化器，经混凝、沉淀及过滤后进入清水池，之后经泵加压送入供水管网。采用新设备设施，实现现场无人值守。绿色智能供水管理系统监测、管理、调度整个供水系统，通过系统网络实时现实配电柜控制开关、阀门及水泵等主要设备的运行状态，同时可显示可各子站采集的工艺参数如电量、电压、电流、压力、流量等，还可以显示配电系统图、工艺流程、操作画面等，储存历史数据，建立状态及参数数据库，进行异常情况及事故报警，其与打印机连接，可直接进行各种报表的打印。
现场监控子站监测并控制设备的运行状态与参数，经系统网络将相关参数传输到中央控制中心，子站的工作系统相互独立，当其他子站或中央监控中心出现故障时，会对子站系统的正常运行造成影响。
管网压力监测：水厂处理原水后经管网送到用户，管网输送水的过程中的，当泵房加压不足时会引起供水末端用户的用水需求不能得到满足；泵房加压过大则会容易引起爆管事故的发生；部分管网由于老化、腐蚀等出现局部明漏、暗漏等问题，因此需要进行管网压力监测，这样才能提高供水的安全性与效果，减少爆管、大规模漏损的发生。通过实时压力监控对管网的压力进行监测，相关参数传输到控制中心，可在线生成数据报表及曲线图，为供水公司制定改造对策提供支持[3]。
5.在线监测
结合以太网与WebAccess组态软件，建立web生产信息系统。工作人员通过普通电脑连接服务器即可像浏览网页以往查看水厂运行状况。生产现场的PLC网路与局域网架设I/O服务器共2台，一台备用，一台主用。PLC控制器的生产数据经PLC网络传输给I/O服务器，经局域网传输到生产信息系统服务器。应用VPN技术，无论工作人员位于什么地方，只要能联网，就可以通过VPN账号连接站内局域网从而查看生产过程。
结束语
供水系统存在不同程度的效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，难以满足当前经济生活的需要。自动化技术应用于水厂机电设备的运行管理中，可以实现水厂无人值守，其稳定性强，可以明显降低水厂的运行成本，提高水厂管理水平，为水厂系统的安全提供了保障，也提高了供水质量。
参考文献
[1]安玲.水厂中PLC自动化控制应用[J].信息记录材料,2020,21(8):114-115.
[2]法丽扎,刘冲,李扬, 等.基于WinCC的净水厂监控系统设计与实现[J].机电工程技术,2019,48(7):130-133.
[3]王学林.机电一体化在供水系统的应用[J].科技风,2019(20):217.