水处理行业热点技术之再生水厂自动控制探讨

(2)现场控制站

全厂共有六个PLC现场控制站，分别位于中控室、一期滤池、加药间、二期滤池、紫外消毒间和臭氧消毒间，各控制站通过光纤连成环网。

PLC现场控制站由中央处理单元、储存单元、电源、输入输出模块、控制器柜及柜内附属设备等组成，具有数据采集、报警、顺序控制、逻辑控制及PID控制等功能。用于采集现场设备的状态故障信号、仪表的测量值、高低压电路参数值等数据，同时将处理后的数据送人通讯网络并接受监控计算机通过通讯网络传来的信息，实现远程控制。

控制柜盘面上配有操作员面板，包括操作键盘和10.4寸彩色显示器，可用于显示工艺及过程控制动态数值和曲线，并可以根据需要修改参数。

(3)通讯网络

采用通讯速度为10/100Mbps的工业以太网、光纤、光电转换器和交换机将现场各PLc控制站以及中控室计算机连接起来，以完成生产过程监控所必需的数据传输。

(4)现场设备

现场设备主要包含两部分，即现场机械设备和现场仪表设备。

现场机械设备主要包括：回转格栅、提升泵、臭氧发生器及辅助设备、臭氧尾气破坏器、搅拌刮泥机、潜污泵、加药泵、鼓风机、反冲洗水泵、紫外线消毒设备、配水泵以及各种阀门等。

现场仪表设备主要包括：浊度计、液位计、流量计、臭氧浓度计、紫外线强度计、压力计、余氯计等。

2、系统控制模式

水厂自控系统控制模式分为就地手动控制、远程手动控制、远程自动控制三种控制方式。控制级别由高到低依次为就地手动、远程手动和远程自动。

(1)就地手动控制

设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”旋钮开关选择“就地”方式时，可以通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现设备的启停操作。设备的急停按钮或其他保护和安全连锁装置(如过载保护等)全部是硬线连接至电气控制回路的，不受方式选择开关的限制。现场控制箱(柜)开关在“手动”位置时，设备为离线方式，PLC不能对设备进行任何控制。就地手动模式运行方式是设备层的最高优先层。

(2)远程手动控制

设备的现场控制箱或Mcc控制柜上的“就地，远程”旋钮开关选择“远程”方式时，操作人员可以远程对单个设备实施启停等控制。操作人员通过HMI终端操作或在上位机的“手动/自动”开关中选择“手动”方式对设备进行启停操作。

(3)远程自动控制

远程自动模式是在无人值守的情况下，利用PLC上已经编制好的逻辑控制程序或者外部一些触发条件，自动控制设备或装置的运行状态。现场控制箱或MCC控制柜上的“就地，远程”开关选择“远程”方式，且上位机监控画面上的“手动/自动”设定为“自动”方式时，完全由PLC根据工况自动完成对设备的运行或开关控制，而不需要人工干预。

(4)控制模式的使用条件

三种模式均可以实现控制设备启停、改变过程参数、调整阀门开度等目的，工作人员根据实际运行的需要选择使用。

①就地手动：用于危险系数较高的设备操作。如臭氧制备系统，可以在上位机监视其运行状态，但并不能进行相关操作。这里考虑到了臭氧的危险性，为了避免远程误操作造成臭氧泄露，也为了现场核实设备的运行状态，要求操作人员必须到达现场进行启停、调节投配率等操作。另外，当自控系统出现问题，如控制模块损坏而无法远程控制时，就地手动控制仍可实现对设备的操作，保证生产正常进行。

②远程手动：远程手动与远程自动往往配合使用，当需要对一组远程自动控制设备中的单台设备独立控制时，则可使用远程手动控制。同时，远程手动方式往往可以通过自控改造变为远程自动控制方式：如目前进水泵的控制是由操作人员在上位机控制界面手动调整进水泵的工作频率百分数，实现对进水流量的调节。如果在程序中将外供水量与固进水量进行关联，根据外供量确定进水需求量，进而自动调节进水泵的频率匹配流量，就实现了远程自动的功能。

③远程自动：根据水厂的运行需要，将相关条件编人程序中，当条件触发时，设备即可自动运行或调整，这就是远程自动控制的基本思路。远程自动控制大大提高了设备的反应速度，增加了运行稳定性，可以节约人工成本，提高效率，使厂站无人值守成为可能。但同时，为了保证实际运行的可靠性，需要网络安全、视频监视、远程传输等诸多方面的良好配合，形成完善的远程自动系统。

3、系统控制方案及优化思路

再生水厂的自动控制方案根据运行工艺确定，在上位机编程调试后，将程序下载到PLC现场控制站。该再生水厂主要控制方案如下：

(1)提升泵自动控制：提升泵共六台，三台工频、三台变频，潜于集水池中。集水池处于正常液位时，操作人员根据外供水量远程手动调节潜水泵的频率，使提升水量满足供水需要；集水池液位低于低水位时，提升泵自动停泵使其免于烧毁。该部分可以通过修改程序优化为根据供水量自动调节进水量。

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