現(xiàn)代化水廠自控系統(tǒng)運行中存在的問題探究

金 盾

（浙江臨海市靈江水務集團有限公司，浙江 臨海 317000）

1 水廠自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國在水處理自動化控制系統(tǒng)以及水處理裝置上研究和開發(fā)相對較晚，到20世紀90年代，隨著我國城市發(fā)展的需要，各種水處理廠才逐步地引進了自動控制系統(tǒng)。經(jīng)過了20年的發(fā)展和不斷完善，我國在自動化控制和信息化應用上取得了不少的進步，但是與國外目前的水處理水平相比，我國還落后10年以上，主要體現(xiàn)與幾下幾個方面：

（1）水處理設備上的差距。我國的水處理設備與國外的差距大于水工藝與國外的差距，而水專用設備的理論研究、制造與國外的差距又大于通用設備與國外的差距。要提高我國水處理的水平，關鍵是要提高水處理的裝備水平，特別是要提高水處理專用機械設備的水平，這是我國水處理行業(yè)的當務之急。

（2）自動化控制系統(tǒng)水平不高。我國目前的水處理公司，很多都是按照固定的模式來進行水處理，這樣容易導致出現(xiàn)異常情況。隨著各種水污染事件的爆發(fā)，我國的水處理企業(yè)開始使用自動監(jiān)控系統(tǒng)對水質進行檢測，這些監(jiān)控軟件提供上有亞控、力控以及國外的iFix、Intouch、WinCC。這些監(jiān)控系統(tǒng)整體來說還處于半自動化的狀態(tài)，還需要大量人工操作，這也加大了系統(tǒng)的誤差。

（3）系統(tǒng)化程度不高。現(xiàn)代的水處理過程是一個集計算機技術，網(wǎng)絡技術，過程控制技術，水處理技術為一體的系統(tǒng)工程，而我國的水處理公司使用的水處理系統(tǒng)很容易造成“信息孤島”現(xiàn)象。由于這些系統(tǒng)中的過程控制技術與計算機技術等沒有很好地對接，沒有很好地維護，最后造成數(shù)據(jù)不準確，控制精度不高，而不得不使用人力來作為補充。

2 水廠自動化控制系統(tǒng)組成

我國的水廠自動化控制系統(tǒng)一般都由中央控制層、現(xiàn)場PLC控制層、設備層組成的系統(tǒng)結構。

如圖1所示，整個水廠自動化控制系統(tǒng)可以分為中央控制層、現(xiàn)場PLC控制層、設備層。

中央控制室包含了管理站，報警打印機、報表打印機等后臺主機，主要負責通過大屏實施的監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)，搜集監(jiān)控數(shù)據(jù)，接受報警信息，通過下方控制指令進行遠程控制。中央控制室與PLC控制層通過高速以太網(wǎng)進行連接。

現(xiàn)場PLC控制層包含了取水泵房、加藥房、V型濾池、污泥處理池和送水泵房等幾個PLC站。這些PLC站上運行有各種自動控制程序，并通過以太網(wǎng)發(fā)送采集數(shù)據(jù)給中央控制室。常見的PLC有施耐德Premium系列，西門子S7系列。

設備層包含了系統(tǒng)中使用到的各種水質檢測設備，工藝參數(shù)檢測設備以及現(xiàn)場電氣控制設備。操作人員可以手動的操作這些設備做到就地的控制。

3 自動化控制系統(tǒng)存在的問題

（1）系統(tǒng)的可靠性問題

自動化控制系統(tǒng)的可靠性對水廠的生產(chǎn)至關重要，而實際的生產(chǎn)過程中各種因素都可能導致系統(tǒng)的不可靠，主要包含以下幾個方面：

①硬件的可靠性，其中最重要的是系統(tǒng)中各種水質檢測設備的可靠性，然后是系統(tǒng)中各種機械設備的執(zhí)行精度，最后是系統(tǒng)以太網(wǎng)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

②軟件的可靠性，主要是包含了系統(tǒng)中加藥問PLC站，加氯系統(tǒng)PLC站中的PLC程序的可靠性，由于每個水廠的實際因素都有差異，所以每個水廠的控制算法也不同，控制精度就可以出現(xiàn)問題。系統(tǒng)中的報警系統(tǒng)的可靠性也是很關鍵的問題。

（2）系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題

自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，而實際的生產(chǎn)過程中各種因素都可能導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，主要包含以下幾個方面：

①硬件的穩(wěn)定性，主要是系統(tǒng)中各種設備是否穩(wěn)定，如系統(tǒng)防雷系統(tǒng)系統(tǒng)不可靠導致的系統(tǒng)的不穩(wěn)定，系統(tǒng)的報警系統(tǒng)老化導致的系統(tǒng)不穩(wěn)定。

②軟件的穩(wěn)定性，主要是系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，這有可能是系統(tǒng)中以太網(wǎng)設備導致的，也有可能是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器等關鍵應用宕機。

圖1 水廠自動化控制系統(tǒng)結構

4 自動化控制系統(tǒng)的意見與建議

（1）提高系統(tǒng)的可靠性建議

根據(jù)現(xiàn)在的水廠自動化控制系統(tǒng)的實際情況，可以進行的措施有：

①所有的PLC控制程序需要根據(jù)水廠的實際情況進行修改，增加系統(tǒng)的檢測設備，來幫助PLC的控制算法提高收斂速度。

②系統(tǒng)中的軟件可以使用多個備份數(shù)據(jù)庫，多個備份服務器來提高軟件的健壯性和可靠性。

③系統(tǒng)中的報警系統(tǒng)應該根據(jù)多個狀態(tài)來聯(lián)合判斷，防止僅僅直接判斷一個硬件狀態(tài)而導致的誤報。

④系統(tǒng)中的執(zhí)行設備應該避免由單一的控制參數(shù)去控制執(zhí)行設備，這樣很容易導致系統(tǒng)的可靠性低。

（2）提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性建議

①系統(tǒng)中的所有硬件都應該進行電源防雷保護，防止系統(tǒng)因為環(huán)境異常而出現(xiàn)破壞。

②水廠的維修管理制度應該規(guī)定每個設備的維修都得到及時的維護。水廠的應急管理制度應該規(guī)定每種情況下處理問題的步驟和方法。

③系統(tǒng)中所有選用的自動化產(chǎn)品都經(jīng)過嚴格的測試，才可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。

[1]周力尤.給水行業(yè)自動化與信息化技術應用現(xiàn)狀與發(fā)展方向探討[J]. 給水排水，2005，31（07）：7-12.

[2]王鼎順.現(xiàn)代自來水廠自動化控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].湖南大學，2007.