宜興水務集團氿濱水廠位于江蘇宜興西氿邊，于1995年動工建設，1996年建成通水，一期工程處理能力為10 萬m3/d，主要供應宜興市城區(qū)的生活和工業(yè)用水。由于西氿原水水質不斷下降，市委市政府為提高人民群眾的生活飲水條件， 2003年9月，氿濱水廠水源改用32公里外的橫山水庫水，隨著供水量日益增大，2008～2009年擴建氿濱水廠二期工程，處理能力為10萬 m3/d，在此期間，又對各工藝進行了自動化技術改造。水廠工藝流程見圖1。

圖1 水廠工藝流程

氿濱水廠自控系統(tǒng)采用了AB公司的CompactLogix系列的PLC作為現(xiàn)場控制單元，采用Wonderware公司的Intouch工業(yè)組態(tài)軟件實現(xiàn)了水廠的自動運行管理。

1、自控系統(tǒng)總體設計

全廠設原水泵站、加氯加藥站、普通快濾池站、V型濾池站、二泵房站及中控室站等6個站。考慮到系統(tǒng)盡可能分散的原則，普通濾池設置了兩個子站，分別控制南北濾池，而V型濾池因為分兩期建成，設計上考慮分了五個子站，其中一個子站負責反沖洗系統(tǒng)，另四個為濾池過濾系統(tǒng)。各PLC站均由電源單元、CPU模塊、通訊模塊和輸入輸出模塊組成，各PLC站與中控室之間采用以太網(wǎng)通訊。考慮到中控人員還擔負調(diào)度的職責，根據(jù)氿濱水廠實際生產(chǎn)狀況，原水泵站、加氯加藥站、普通快濾池站、V型濾池站、二泵房各站都有計算機配備，并且有操作人員在崗監(jiān)視，以便有故障時在盡短時間內(nèi)恢復。水廠自控系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 水廠自控系統(tǒng)示意圖

中控室配置4臺IBM的服務器，分別負責生產(chǎn)管理和監(jiān)控工作站；計算機采用Windows 2003操作系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡實時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，形成工業(yè)以太網(wǎng)。其中監(jiān)控工作站采用Wonderware公司的Intouch V10.0可視化工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件，顯示氿濱水廠所有動態(tài)模擬畫面，并可對系統(tǒng)的所有設備進行遠程操作和控制，并具備顯示工藝布置圖、實時動態(tài)參數(shù)、設備的工作狀態(tài)及實時／歷史報警信號、在線儀表的實時／歷史趨勢曲線、設備運行時間等功能，同時可進行離線／在線編程及設定參數(shù)的修改、編制和打印生產(chǎn)與管理報表。其他所有在局域網(wǎng)內(nèi)的計算機可通過壓力監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測水廠運行情況，記錄歷史數(shù)據(jù)等，為制定生產(chǎn)計劃提供依據(jù)。

2 各工藝流程控制特點

2．1 原水泵站

因為氿濱水廠從2003年開始以橫山水庫的水為原水，所以一泵房只作為應急預案啟用，故原水提升泵站為離氿濱水廠32公里以外的蒲墅泵站為原水泵站，該PLC站主要監(jiān)控4臺離心式水泵機組的運行工況及相關參數(shù)，原水泵站在全自動模式下，由PID控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)用水高峰時段以及送水管網(wǎng)壓力等因素控制加壓水泵的開／停及轉速調(diào)節(jié)。該站也采用光纖通訊。

2．2 加氯加藥站

原水經(jīng)蒲墅泵站加壓到氿濱水廠，通過在線儀表檢測原水的流量、濁度等，并將其轉換成4～20 mA的DC信號輸人PLC系統(tǒng)為加藥加氯系統(tǒng)提供控制參數(shù)。加藥系統(tǒng)采用6套計量泵(配西門子MM420變頻調(diào)速器)，變頻器的運行頻率由流量信號控制，在原水水質波動較大的季節(jié)，也可通過上位機設定投加量系數(shù)。6套計量泵4用2備，當正在使用的計量泵出現(xiàn)故障，PLC系統(tǒng)會自動切換。6套加藥系統(tǒng)取自2個稀釋礬池，每個礬池貯藥池均裝有超聲波液位計，可隨時檢測礬液高度，同時通過裝在稀釋池的攪拌機定時攪拌，可防止礬液藥液沉淀。加氯系統(tǒng)采用美國WT公司的加氯機，兩點投加，濾前濾后各2臺，備用方式同加藥系統(tǒng)。濾前按比例流量投加，濾后采用流量與余氯信號結合控制投加。余氯信號由余氯分析儀在線檢測。加氯間裝有漏氯報警儀，PLC若接收到漏氯報警信號，會自動關閉所有加氯系統(tǒng)且開啟泄氯回收裝置。

2．3 普通快濾池站

該PLC站分兩個PLC子站，分別控制南北10格濾池的過濾、反沖洗過程及相關參數(shù)。每格濾池均裝有1個超聲波水位計和1個水頭損失儀，用來檢測濾池的液位和阻塞情況。濾池的濾后水閥為可調(diào)節(jié)比例閥(開啟度為0～ 100％)，根據(jù)濾池的液位、阻塞度、濾后水閥現(xiàn)有開度的反饋信號，通過PLC系統(tǒng)自動調(diào)整閥門的開度，從而確保濾池恒水位過濾。濾池反沖洗的控制方式有3種：①強制反沖；②根據(jù)阻塞值PLC系統(tǒng)自動反沖；③根據(jù)過濾時間PLC系統(tǒng)自動反沖。可根據(jù)實際生產(chǎn)狀況選擇濾池反沖洗的控制方式，普通快濾池反沖為水沖方式。

2.4 V型濾池站

該PLC站分為五個PLC子站，主要監(jiān)控8格濾池的過濾、反沖洗過程及相關參數(shù)。每格濾池均裝有1個超聲波水位計和1個水頭損失儀，用來檢測濾池的液位和阻塞情況。濾池的清水閥為氣動的可調(diào)節(jié)比例閥(開啟度為0～ 100％)，根據(jù)濾池的液位、阻塞度、濾后水閥現(xiàn)有開度的反饋信號，通過PLC系統(tǒng)自動調(diào)整閥門的開度，從而確保濾池恒水位過濾。濾池反沖洗的控制方式有3種：①強制反沖；②根據(jù)阻塞值PLC系統(tǒng)自動反沖；③根據(jù)過濾時間PLC系統(tǒng)自動反沖。可根據(jù)實際生產(chǎn)狀況選擇濾池反沖洗的控制方式。V型濾池反沖為氣沖-氣水沖-水沖方式。

2．5 二泵房站

該PLC站主要監(jiān)控7臺水泵的運行工況及相關參數(shù)。同時在出廠管線上裝有壓力變送器、流量計、濁度計、余氯分析儀等儀器儀表，用于在線檢測出廠水的水質狀況。1#～3#泵機為低壓電機，控制電壓為380V。4#～7#泵機為高壓電機，除5#泵機為6KV，其他3臺為10KV。低壓電機中1#為變頻控制，高壓電機中5#為變頻控制，可以組合為恒壓變頻控制系統(tǒng)。二泵房在全自控模式下，通過安裝在出廠水母管上的壓力傳感器，把出廠水壓力信號變成4～20 mA的標準信號送入變頻器，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出調(diào)節(jié)參數(shù)，由變頻器控制水泵的轉速，使出廠水的壓力保持在設定值上；針對目前宜興供水狀況，采用分時段恒壓供水。具體方法：將一天分為8個時段，每個時段的恒定壓力由上位機程序自動設定到PLC，PLC根據(jù)設定的壓力控制變頻器，實現(xiàn)該時段出廠水壓力在設定值。

2．6 中控室

中控室監(jiān)控計算機與各PLC主站之間通過TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通訊實現(xiàn)資源共享，各PLC主站之間通過TCP/IP除了對本站設備進行操作顯示外，還可了解其他站的情況。所用監(jiān)控軟件Intouch V10.0人機界面好，功能強大，能根據(jù)需要進行動畫鏈接，比較直觀。中控室監(jiān)控計算機設有原水泵站、加藥間、加氯間、普通濾池、V型濾池、反沖洗泵房、二泵房、自動化總覽、10 kV一次系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)等監(jiān)控窗口。另外Intouch V10.0軟件還具有實時、歷史趨勢功能，可將數(shù)據(jù)歸檔儲存，能夠了解生產(chǎn)參數(shù)的動態(tài)情況，便于生產(chǎn)調(diào)度管理。此外在中控室設有打印機，用于實時報警及生產(chǎn)報表打印。

3 軟件

該水廠自控系統(tǒng)的PLC選型AB公司的CompactLogix系列，編程軟件為Rslogix5000，工控組態(tài)軟件為Wonderware Intouch V10.0，系統(tǒng)以Rslinx2.55為OPC實現(xiàn)PLC和組態(tài)軟件Intouch V10.0之間的通訊，進行DDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換。

建立Rslinx2.55網(wǎng)絡連接如下圖3：

圖3 建立Rslinx2.55網(wǎng)絡連接

還需要在DDE/OPC中建立與PLC子站的連接，設置好后，在Intouch V10.0中建立連接，如下圖4：

圖4 Intouch V10.0中建立連接

4 運行情況

該水廠自控系統(tǒng)從2008年陸續(xù)改造，至2010年改造結束，運行至今，原水泵站、二泵房的水泵機組能完全按程序自動開、停；濾池的各項控制指標均能達到設計的技術要求；加藥、加氯系統(tǒng)能在不同水質、水量情況下正常工作，實現(xiàn)自動控制，出廠水濁度控制在0．2～0．5 NTU，出廠水余氯控制在0．5～0．7mg／L。整個自控系統(tǒng)運行良好，實現(xiàn)了全廠運行自動化，保證了優(yōu)質、低耗、安全供水。

參考文獻：

1.    PLC在昆明第六凈水廠的應用——吳文蔚；中國給水排水1999(3)；

2.    PLC在寧海臨港自來水廠自控系統(tǒng)中的應用——李澤明，杜茂安；中國給水排水2007（10）；