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1、某自来水公司系统改造工程技术方案一.引言自来水厂的制水过程是从水源地取水经输水管网至水厂，处理达标后通过配水管网送至用户。水厂最大的特点是地域极为分散，通常水源地、补压井、测压点距离厂区几公里甚至几十公里，这样就造成控制系统I/O点分散，此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分别地互不影响地进行手动起停控制,以及水厂的加氯加药系统的自动控制，如果整个系统用手动来控制需要大量的人力，而且容易造成能源的浪费（电力.水资源），为了节省人力，降低制水 成本，整个系统应是无人值守，操作人员只要在中控室对整个水厂进行集中监控。 二. 某水厂的特点 某市自来水厂是以地下水为水源的水厂，供水能力为1
2、0万吨/日，水从若干个深井泵抽出后到澄清池沉淀，经加氯加药后送到蓄水池，最后由送水泵送往配水管网，配水管网设有远端压力测量点。整个水厂有五个分厂组成，在这五个水厂里以四号水厂为主，正常情况下由四号水厂供应市民用水，当用水高峰，四号水厂不能满足用水要求时，启动一个分厂或几个分厂来补水以保证正常供水，当用水量少时就停止补水。就目前各水厂的控制情况来看，各水厂之间距离遥远相互独立，如果需要补水时必须通过人工手动启动送水泵及深井泵，这种操作方式会造成供水压力滞后，影响供水质量。当用户用水量减少时，也是人工手动停泵，造成短时供水压力过大，同时停泵滞后，浪费能源。如果整个过程由人工来实现需要消耗大量的人力
3、物力，同时对电能和水资源的浪费也很大。三水厂对控制系统的要求1. 分散性。I/O点距离厂区几公里甚至几十公里，这就要求控制系统具有远程通讯控制功能。 2.集中监控。操作人员可以在中央控制室对整个水厂的运行情况进行监控， 记录故障发生的有关信息以及打印报表等。3.小型化、集成化。以水源井为例，泵房内通常有一口或两口井，对一台或两台泵的控制点数很少。因此为了降低系统造价，控制系统需要小型化、低成本，无线通讯功能的控制系统可以满足要求。4.可靠性。水厂的安全、稳定运行直接关系到千家万户，所以从控制系统的硬件质量、软件设计等各个环节都必须是高可靠性的。5.可维修性。系统在软件和硬件方面具有强大的故障自
4、诊断功能，方便工程师对系统故障进行快速维护处理。四某水厂改造控制系统构成1、控制系统硬件：我们针对水厂制水过程的特点和对控制系统的要求，为了降低系统造价，控制系统小型化、低成本、高可靠性的要求，选用美国MDS公司的SCADA系列无线通讯功能的数字电台，作为远距离数字传输设备，它性能稳定、工作可靠、抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远(50公里)等特点，广泛用于油田、水厂、电力、铁路、交通、工业控制等数据采集传输系统中。控制系统决定采用美国罗克韦尔(AB)公司的可编程控制器。，每一个分水厂都用一个AB公司的中型PLC SLC5/04实现整个水厂的自动控制，包括配水管网压力的读入，然后跟设定压力比
5、较后输出一个模拟信号控制送水泵变频器的运行频率，加氯系统的控制以及沉淀池、蓄水池的液位等控制。每一个深井泵站用经济的微型可编程控制器MicroLogix1000（AB）实现其启停控制以及其他联锁功能无线通讯方式。PLC通过其标准的RS232接口与数传电台相连来实现无线通讯，电台选用美国MDS公司数字电台。美国MDS公司的SCADA系列数字电台提供标准R232接口，可直接与计算机、PLC、数据终端等连接，传输速率达19200bps,无中转站的通讯距离达50公里以上。无线通讯示意图见图1。 图1 无线通讯示意图2、监控系统及组态软件：水厂的人机监控系统选用研华586工控机，RSView32 ADS
6、组态软件，实现了对整个水厂的远程监控。上位机通过以太网与4#水厂的上位机实现通讯连接，实现对4#水厂的监控。上位机通过无线电台与1#，2#，3#以及清泉水厂的PLC通讯，操作人员可在中央控制室对生产过程进行监控，公司经理、厂长坐在办公室也可以监控水厂的运行情况。RSView32是罗克韦尔自动化软件公司采用开放技术，以MFC（微软基础级）、DCOM（分布元件对象）组件技术为基础的人机监控软件，是第一个在图形显示中利用ActiveX、VBA、OPC的MMI产品，提供了监视、控制及数据采集等全部功能，是一个使用方便可靠性高的监控软件，如图2所示。 图2 中控室与4#水厂的有线通讯 控制系统的功能。在
7、控制系统的功能设计上，各配水泵、输水泵相互之间既可以在自动控制方式运行，也可以在手动控制方式下运行。各配水泵、输水泵通过控制柜上的选择开关,可以选择就地控制方式和远程控制方式，远程控制是通过PLC控制水泵启停，就地控制是用控制柜或现场操作箱上的按钮控制水泵启停。当PLC处于编程状态或出现故障时可以采用就地控制方式，就地和远程控制方式相互切换不会影响水泵的运行。水厂的安全、稳定运行直接关系到千家万户，所以我们从控制系统的结构设计、软硬件产品质量到控制程序编制等各个环节都是高可靠性的，系统硬件、系统软件、应用软件具有强大的故障自诊断功能，方便工程师对系统故障进行分析和快速处理的能力。 五、送水泵变
8、频技术改造商丘自来水公司原有小型水厂4个，其送水泵容量如下 1#水厂 送水泵 37kw255kw 2#水厂 送水泵 75kw2132kw55kw 3#水厂 送水泵 75kw2132 kw2 清泉水厂送水泵 75kw2132 kw24#新建水厂取黄河水，控制设备较先进，采用施耐德自动化控制设备，送水泵280kw3、10kv 。对4个水厂的送水泵进行变频节能改造。4个水厂中选其中最大的一台改造成变频调速系统，具体为 1#水厂送水泵 55kw 2#水厂送水泵 132kw 3#水厂送水泵 132kw 清泉水厂送水泵 132kw考虑到各分厂送水泵的实际情况，一般采用一拖二方式，如图3 所示。 图3 变频
9、改造主电路方案新旧系统可以互为备用，在变频器故障时，可以切换到原系统继续工作。系统设置了必要的电气联锁、仪表信号显示等，确保系统的安全运行。各分厂送水泵的控制 远程控制由中央控制室发出指令，经无线数字电台发出信号，泵站PLC接受信号后，控制送水泵的起仃或切换。 就地控制在泵站电控柜上进行送水泵的起仃或切换控制。变频器选用ABB公司的ACS600型高性能变频器。与变频器成套的空气断路器，接触器等采用国产优质产品，安装于一个电控柜内。设置压力传感器，实现恒压供水，节约电能。 送水泵进行变频改造后，节能效果好，节电率一般在3040%，变频改造的投入一般在一年内可以收回。六、结论1、 设置中央控制室对全水厂运行集中进行监控调度管理，优化资源配置，节约人力和能源。2、 采用无线数字通讯方式，运行稳定可靠，节约投资费用。3、 对原4个分厂，进行变频节能改造，节能效果明显，一般在一年内可以收回投资。
