江苏长江水务股份有限公司
摘要：伴随着现代化工业技术的不断演进，电气自动化控制在目前工业生产环节中具有十分重要的应用价值,在供水领域中也是一种十分有效的手段和措施。本文就水厂电气自动化进行讨论，分析先进的自动化技术在供水领域中的应用，归纳良好可行的解决方案和实施对策。
关键词：电气自动化；控制系统；水厂；应用
随着国家经济发展水平的不断提升，国民生活水平也在不断向高向好迈进。水供应系统应吸取传统的经验控制，用先进的电气自动化控制技术进行合理的完善与提升，保障在传统工艺的基础上进行技术革新，才能满足日益向上的生活需求。
1当今自来水厂自控系统的主要内容
1.1当前水厂采用自动控制系统的结构形式
在信息化的大热潮背景之下，自来水厂现在基本全方位采用自动化的控制模式，将控制流程分为三个主要方面进行重构。主要就是对数据的采集、监视控制系统和集散型控制系统等方面进行管控，保障个人计算机与可编程控制系统进行多维度切换和灵活的逻辑控制。例如在SCADA系统中，良好的组网建网方式能够积极有效的将通讯方式进行系统化实施，其优点是能够得到详细的分析和把控，但是其很难实现大规模控制。DCS系统则比SCADA系统更方便实现大范围控制和管理，但其也具有一定的缺点，比如时效性能不好、系统较为复杂、应用起来不易操作等。在其他系统中，PLC具有更为便捷的操作控制管理模式，对水厂不仅仅能够实现良好的分级控制，还能够对其进行集中化管理，同时其自身的可靠性能较高，能够很好的应用在水厂各生产工艺过程中，实现现代化管理，给企业带来十分可观的经济效益。
1.2水厂自控系统组成以及制水工艺流程
1.2.1水厂自控系统组成
目前，水厂一般均配有多个单元组成的自控系统，能够在取水和送水的管理和控制中进行加矾加氯等利用IPC+PLC控制技术完成的操作。该技术将多主站和多从站结构进行系统化的结合，对水厂的自动化监控具有十分有效的引导性作用。这项技术还能够将良好的工艺运行状况和完善的系统控制进行直观化的呈现，同时对水厂的监控和管理都产生良好效果。在另一种层面上来讲，自动化控制也可以运用就近原则对水厂各部位进行实时监控，最后利用通讯设备进行多个站点PLC之间的数据传输与分析，保障水厂的正常运行，实现水厂效益的最大化。
1.2.2水厂制水工艺流程
虽然不同水厂在设备和水处理工艺方面有很大区别，但其基本的处理流程却基本相同，可分为：取水—药剂制备和投加—混凝—沉淀—过滤—消毒—送水。水厂的水源通常利用水泵抽取地表的湖泊、江河或地下水，并输送至净水厂，这种水源水质含有溶解物、胶体、悬浮物、细菌等有害成份，需要经过净水处理，去除水中的有害物质后，才可以向用户供给，保证供水安全。一般情况下，在水抽入至净水厂后，净水厂要按照生产工艺要求，配制各种药剂（通常为聚合化铝、硫酸铝、三氯化铝等），再将药剂和氯气投入原水中。药剂与水均匀的混合后，便开始产生化学反应，生成的氢氧化铝吸附水中的有害物质，形成大颗粒絮状的凝体，这一过程便是水处理的混凝过程。原水在沉淀池内混凝并生成絮状体后，在重力的作用下从水中分离，再流入沉淀区的沿水截面，缓慢流向出口区。此时，水中的杂质形成絮状颗粒并沉于沉淀池的池底。水处理工艺流程的过滤环节，是利用石英砂等具有黏附作用的滤料层，截住原水中的悬浮颗粒，清除细菌、有机物、病毒等有害物质，使原水进一步澄清。由于这个环节的有害物质，被吸附在石英砂等滤料层中，需要定期进行反冲洗工作。消毒处理则是对原水进行的杀菌和消毒过程，经过过滤处理后的原水浑浊度降低，部分残留的细菌、病毒等，将在此阶段被清除。消毒后的水存储在清水池内，再由水泵的提升加压，经过输、配管道，输送至用户。
2实际应用
伴随着智能化管理格局的飞速发展，电气自动化技术也处在日新月异的革新阶段，广泛运用在各大水厂的生产过程中。从水源地取水，各工艺段处理直至达标自来水送给千家万户使用，每一个环节都基本离不开自动化技术的系统性管理。
2.1取水过程控制
水处理是一项十分复杂的过程，而取水控制则是这项流程的源头。取水工段的作用是将从江、河、湖、泊中来的水源通过水泵送到加药工段进行加药处理。在这里，变频器就是最重要的自动化设备，变频泵是由带有变频器的电机和水泵组成，通过我们对变频器的设定可以控制水泵的输出频率，从而控制流量。在自动化水厂取水泵房中，使用变频器的主要目的是降低电耗以及平滑调节取水流量。通过自动化控制系统的PLC或利用变频器本身的PID调节，可以让变频器自动调速，保持调节池水位的稳定，并可以实现取水泵房的无人值守且高效、优质供水。
2.2水净化处理控制
传统的水厂控制系统对开关量的控制采用继电器，其操作过程复杂，但这种涉及开关量的逻辑控制，对PLC控制系统来说，却是一项最基本容易实现的功能。通过PLC系统的简便操作，可完成水净化工艺中涉及加矾、加氯等工艺流程的顺序控制、逻辑控制以及对单个设备的控制等。水处理过程中的液位、压力、流量、温度等是持续变化的模拟量，而PLC控制系统通常会配置模数转换模块，可将模拟量与数字量互相转换。操作人员只需在人机交换界面修改参数，即可对这些模拟量进行控制。所谓过程控制，是指水处理过程中，通过PLC控制系统编制各种控制算法程序，实现对流量、压力、温度等模拟量的闭环控制。大部分PLC控制系统都配置PID模块，通过PID运行专用的子程序，是闭环控制系统通用的一种调节方法。PLC系统具有操作、数据传送、数据转换、数学运算、排序等功能，可以实现对水处理的数据的采集、分析和处理。采集的数据与存储器内的参考值进行比较分析，利用通信网络向智能装置下达控制指令以纠正偏差，完成自动控制操作。PLC控制系统的通信涉及各子系统PLC之间、子系统与中央监控系统、PLC与智能设备间的通信。现如今，各水厂都建立内部WEB网络，净水车间、送水泵房、中央控制室等，通过工业以太网连接，确保水处理信息传输的及时性。
结束语
虽然现代化的水厂帮助人们解决了很多问题，使得工段无人值守成为了可能，但是它还不能完全取代值班运行人员。自动化程度的加强并不意味着运行人员可以被取代，而是水厂运行人员的职责发生了变化，我们不在需要单纯的水厂运行工，随着现代化设备的出现，水厂需要更多的是掌握自动化专业技能的人才，以此来保证水厂的正常运转。
电气自动化系统已经悄悄进入我们生活的各个领域，慢慢在多个行业中替代了我们的劳动，自动化系统的出现促进了社会进步，让我们感受到科学技术的伟大，从必须亲自近距离做一件事，成为了可以远程遥控做一件事，同时也大大提高了操作人员的安全系数。
参考文献：
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