行业介绍

      随着经济社会的发展，水对人民的生活与生产的影响日益突出，人们对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高，同时也更加重视降低供水系统的能耗。加强供水系统工况的监测是一项重要而有效的节水降耗措施，因此加强水处理厂的各个工艺环节的自动监测与控制具有重要意义。我国城镇供水在改革开放的二十几年中得到了大发展与大提高。卫生部公布的《第三次国家卫生服务调查主要结果》显示，我国城市自来水普及率达到96％，农村自来水普及率为34％。因为我国总体上是一个水资源匮乏的国家，所以在发展供水事业的同时也要考虑节约用水，提高水资源利用率，特别是目前我国的城镇供水在水质处理、工艺设施和管网建设上，与发达国家相比还有一定差距，因此有必要提高城镇水厂的自动化程度。水厂自动化的主要目的不仅是节省劳动力，更主要的是实现可靠、优质、高效的供水保证。生产过程的自动检测、调整、控制和事故报警可保证设备在规定状态下运行，防范事故于未然，实现不间断的可靠供水；投药、过滤、消毒等工艺过程实施闭环控制，可以随着水量、水质的变化及时调整工艺参数，保证出水水质达标；出厂水压自动调整，能保证稳定的服务水压，减少爆管和漏失水量；生产过程的优化运行可以大大减少水、气、电和各种药剂的浪费，达到低耗高效。县镇水厂不同于大中型水厂，其供水规模较小、占地面积较小、日变化系数和时变化系数均较大，水厂技术力量较薄弱、管理水平较低、财力较为紧张等，这就决定了设计思路有别于大中型水厂，但又因其覆盖面广、数量众多，所以中、小型自来水厂的自动化控制系统研究有着广泛的前景。依靠现代化技术手段对生产过程进行控制和管理，提高设备的运行效率和可靠性，节省宝贵的水、电资源，是技术发展的必然趋势。

图1-1 自动供水及机

系统设计方案

1、方案背景

      供水是一个关系国计民生的重要产业，随着我国改善人民生活条件、建设小康社会及提高劳动生产水平等目标的实现，对自来水水质的要求也越来越高。水处理厂计算机自动化控制系统是保证安全、连续、优质供水的措施。通过分析国内外已建水厂自动化控制系统的现状，结合工艺设备智能化的发展趋势，以及我国中小型水厂现状，设计了一套以永宏PLC 作为控制器的自来水自动控制系统，该系统能实时监测水质、取水流量、pH值、管网压力，监控厂区安全，自动控制投矾、加氯，还能自动存储历史数据。此系统不仅能降低能耗、节约成本、减少维修维护工作强度、提高管理水平、确保供水质量，还能推进我国给水工艺的发展，对减小与先进水平的差距都具有现实意义。

方案如表2-1。

2、客户需求

     远程控制与本地控制各个部分，通过水位进行水源地供水的控制，实时监测各种参数

3、解决方案

      根据最终设备使用的工艺要求，该系统设计过程主要包括系统硬件设计和系统软件设计；其中系统硬件设计包括硬件（产品）选型配置、电气控制等三部分，系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分；设计参数如表2-3；实物图如图2-1。

     基于上述各项技术指标，从供水系统方案架构图2-2示；本方案控制系统采用永宏FBs系列功能MA型PLC控制器作为系统的主机，主要控制整体设备的动作流程、数据采集；从机选用FBS-20MAR2-AC的主机，用与各个水井泵站使用的控制，采用永宏10寸触摸屏，系统的流程动态演示、监控显示、参数设定及各状态的报警等界面。

图2-2 系统方案架构

1、硬件配置

      电供暖热的系统硬件组成由永宏FBS-24MAR2-ACPLC控制器（主机,从机）10寸触摸屏、通讯板卡FBS-CB55；变频器使用迈凯诺的90/55KW的。系统硬件清单如表3-1；系统硬件配置如图3-1。

图3-1 供水系统硬件配置图

2、电气结构

      供水系统的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元，实现对主从站之间的高速联机功能，同时对系统的压力，流量，液位控制及出现的故障指示等。供水系统的PLC接线原理（左：主机，右：从机）如图3-3，PLC电气控制柜接线如图3-4。

图3-3 电气控制原理图

 图3-3 PLC电气控制柜接线图

系统软件设计

1、工艺流程

      供水系统主要包括四部分：水源地、一级泵站，中间加压泵站，水厂处理加压，4个部分；水源地的井口开启井的数量根据一级泵站水位来控制，中间加压泵站的水位来控制一级泵站的开启，同样水厂根据水量多少控制下面泵站。全自动工艺流程如图4-1。

图4-1 全自动工艺流

2、控制流程图

图4-2 自来水控制流程图

3、IO点配置

根据工艺流程和控制流程要求，进行了永宏PLC程序I/O点配置；其中包含了模拟量及开关量，具体PLC输入、输出明细配置如表4-1。

4、PLC功能指令应用

1.通讯联机指令     

      永宏FBs-PLC提供相当强大的通讯功能，SoC单晶片中集合5个高速通讯口。主机自带一个通讯口。多样的扩展方式，可以选择通讯模块或者通讯板卡，每个通讯口通讯速率最高达921.6Kbps；支持RS-232，RS-485，USB和Ethernet等界面。在本系统中，使用永宏的高速联机指令，多台主机硬件搭桥从而实现高速数据共享，并且达到实时响应的效果。具体控制程序如图4-3，永宏PLC表格指令与内容如图4-4。

图4-3 通讯控制程序

图4-3 通讯控制表格

实施结果

通过现场调试，系统稳定性还是比较好，控制方便，实时监控各项参数，客户都是比较满意。

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