曲江水厂技术改造工程自控系统改造中的系统优化:曲江水厂

　　【摘 要】曲江水厂技术改造工程自控系统改造包括①建立全厂自动化控制系统、②更新和完善仪表检测系统、③建立水厂电视监控系统三个部分，其中第一部分涵盖水厂水处理工艺全流程（进水格栅、投药、加氯、混合反应沉淀、滤池、废水处理、给水泵站、中控报警）的PLC控制、数据采集系统，由六大节点组成光纤工业环网以及上位监控计算机构成上位SCADA系统。本文介绍了个系统设计优化的情况。
　　【关键词】计算机SCADA系统；废水处理站PLC控制系统；DI模块；浊度巡检系统；优化
　　一、优化计算机SCADA系统
　　1、系统简介
　　曲江水厂上位监控计算机SCADA系统有六大节点，中控站（SCADA系统主站）、投药站（含加氯、格栅控制）、2系站（含一、二系混合反应沉淀池、滤池）、4系站（含三、四系混合反应沉淀池、滤池）、给水加压站（控制9台加压泵）、废水站（废水处理控制）。通过网络交换机使连接于以太光纤环网的六个节点的PLC设备和上位上位监控计算机交换数据完成中控室的实时监控和生产现场的运行控制任务。按照通常设计考虑每个站点都要设置上位计算机（配备工业控制计算机和专用组态软件）。
　　2、优化方案和可行性
　　我们考虑到给水加压站和废水站的控制任务及数据采集、交换共享的工作量相比其他站并不大，在系统配置设计时舍去这两个站的上位计算机，采用PLC系列产品的HMI（显示屏）替代，满足使用功能的前提下可节约投资、降低系统复杂性、减少系统维护工作量。
　　给水加压站和废水站的PLC与中控室上位计算机通讯交换数据所以舍去这两个站的上位计算机不会影响数据的上传，由于其数据量不大，不会影响中控室上位计算机的正常运行。
　　采用PLC系列产品具有组态功能的HMI（触摸屏）替代上位计算机的组态和数据共享功能。给水加压站和废水站的组态画面相对简单，具有组态功能的HMI完全可以满足需求。同样这两个站需要共享前方的数据也比较少HMI也完全可以满足需求。
　　3、运行效果
　　2009年5月给水加压站和废水站的PLC投入运行，效果良好。
　　二、废水处理站PLC控制系统配置优化
　　1、系统简介
　　在曲江水厂改造工程之前已投入运行的曲江水厂废水处理系统没有自控系统，曲江水厂自控系统改造工程的一个重要内容就是将废水处理纳入曲江水厂自控系统。
　　曲江水厂废水处理系统类似一个小型污水处理厂有调节池、平流池沉淀、两个污泥泵房、回水泵房、脱泥间、投药间等构筑物。按处理工艺流程分布于废水处理工段平面，呈现出站点多，有一定距离的分布状态，而且每个站点采集、控制的数据量相对少，与水处理系统中的滤池有相似之处（多站点）。
　　2、优化方案和可行性
　　设计院设计方案中没有明确给出PLC系统配置。我们在确定废水处理PLC控制系统配置时考虑到废水处理系统的现场实际情况是控制相对简单，数据量少，比较分散的特点。宜采用通过工业控制总线将站点PLC连接的子系统较为合适。
　　在PLC控制器的选择上可以参考滤池的PLC配置方案，每个站点配置独立运行的PLC站（功能齐全的PLC站）通过PLC主站与上位计算机系统通讯。还有一个方案是配置一个PLC主站其他的各个站配置成为远程I/O站，整个废水系统PLC程序在主站运行，I/O站只负责输入信号采集和控制信号输出。
　　3、运行效果
　　2009年5月废水站的PLC系统投入运行，效果良好。
　　三、流量计累计信号的采集用DI模块替代脉冲计数模块
　　1、情况简介
　　曲江水厂自控系统配置了多台流量计，进厂水流量计2台、出厂水流量计2台、曲江新区供水流量计3台、配水流量计4台、加药控制流量计8台、回用水流量计1台、尾水排放流量计2台，共计22台（不包括2台反冲洗流量计）。这22台流量计的累积量是十分重要的数据，对水厂运行的经济核算至关重要。在这些数据传送中必须控制误差率。流量计的流量累积信号一脉冲的形式发出由就近的PLC站采集运算后送至上位计算机。采集脉冲信号的PLC模块是保持数据精度的关键。
　　2、优化方案和可行性
　　对流量累计进行测量，通常是以脉冲信号的形式进行传输。在控制系统中利用计数器模块，将采集到的脉冲信号进行统计，就可以得到过程控制变量的值。但是计数器模块价格昂贵，如果能采用普通的数字量输人模块（Dl模块）来测量脉冲信号，则可以极大地节约硬件成本，并提高系统的可维护性。
　　3、运行效果
　　系统运行后我们分别对进、出厂流量计与上位计算机的累积流量传输情况做测试，流量计的时间区间的流量累积误差为0.52%，0.22%，0.05%，0.004%。时间跨度较大的两组数据显示出几乎可以忽略的误差。
　　四、滤后水浊度巡检系统
　　1、系统简介
　　曲江水厂原仪表检测系统没有设置滤后水浊度检测仪表，新的水质标准提高了 出厂水浊度标准，为了保证出厂水浊度在标准范围内，必须对滤后水浊度进行实时监控，便于及时调整滤池运行保证水质。
　　2、优化方案和可行性
　　曲江水厂改造后曲江水厂四个系列共有32格滤池，分为4组每组8格滤池。若按照每两个滤池配置两个传感器，一个变送器，共需配置32个传感器，16个变送器。按照哈希公司1720E浊度仪的采购价格每套价格约5.3元，16套需要资金约86万元。
　　我们的方案是利用混合反应沉淀池PLC控制器的资源和滤池管廊的压缩空气，每个系列设置一组8个气动开关球阀对应8格滤池的滤后水取样管，四个系列共需32个气动开关球阀，总价为131404元，每个系列设置一台浊度仪价格为34970元，四个系列共设置4台浊度仪，每一组滤池配置一台浊度仪。需资金139880元，共计资金约28万元，与安装全部浊度仪所需86万元相比节约58万元资金。
　　在PLC控制器内编制滤后水浊度巡检程序，按照预定要求控制每组气动球阀循环打开，将相对应的滤池滤后水样送至浊度仪检测，PLC控制器采集浊度信号就地显示并上传。检测的周期和频率可以用过操作屏设定，也可设定轮巡或者定点检测方式。

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