：吳巧燕

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一、水廠工藝簡(jiǎn)介 (1)水廠工藝流程
海寧市第二水廠設(shè)計(jì)供水規(guī)模10萬噸/日，一期工程5萬噸/日于1999年7月投入使用。2004年4月二期工程常規(guī)處理開工建設(shè)，于2005年6月投入使用，同年10月，10萬噸/日深度處理工程開工建設(shè)，于2006年8月19日正式通水。
二水廠由于源水水質(zhì)較差，處理工藝相對(duì)復(fù)雜，首先是預(yù)處理、然后通過常規(guī)平流沉淀、過濾、提升、臭氧接觸zui后經(jīng)過活性炭濾池進(jìn)入清水池。
(2)自控系統(tǒng)介紹
一期工程整個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)采用施耐德的FIPWAY網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，濾池部分采用UNIWAY網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從系統(tǒng)運(yùn)行的情況來看，總體比較滿意，就是濾池部分有時(shí)會(huì)出現(xiàn)通訊中斷的現(xiàn)象。二期工程開始后，由于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。我們考慮對(duì)整個(gè)自控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，廠區(qū)的主干網(wǎng)絡(luò)采用光纖以太網(wǎng)，這樣可以zui大限度的避免干擾，而且傳輸速度也大大加快。然后把濾池的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為FIPWAY結(jié)構(gòu)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖：
從圖中可以看出，光纖網(wǎng)絡(luò)上主站有加藥，送水泵房，濾池反沖洗，提升泵房，新鼓風(fēng)機(jī)房，污泥脫水機(jī)房。沙濾池和活性炭濾池都由反沖洗泵房的PLC通過FIPWAY通訊模塊進(jìn)行通訊，取水泵和老的鼓風(fēng)機(jī)都由加藥間通過FIPWAY通訊模塊進(jìn)行通訊。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)看上去比較簡(jiǎn)潔，可靠，安全性也不錯(cuò)。網(wǎng)絡(luò)主站還安裝了浪涌保護(hù)器、在線UPS等保護(hù)裝置，以避免電網(wǎng)對(duì)PLC的沖擊。上位機(jī)采用了SQL數(shù)據(jù)庫，增加了數(shù)據(jù)服務(wù)器，在便于查詢的同時(shí)提高了數(shù)據(jù)的可靠性。
二、關(guān)鍵工藝點(diǎn)程序設(shè)計(jì)
在確定硬件架構(gòu)以后，軟件的編制顯的尤其重要，它在整個(gè)系統(tǒng)中起到的作用超過硬件，現(xiàn)在正在向智能化方向發(fā)展。對(duì)于水廠來說，控制的關(guān)鍵是加藥系統(tǒng)和濾池反沖洗和過濾系統(tǒng)，在這次自控系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)過程中，這兩個(gè)方面都有所變化。 
(1)加藥系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
對(duì)于加氯系統(tǒng)，我們?nèi)∠思勇葯C(jī)自帶的調(diào)節(jié)裝置，因?yàn)楝F(xiàn)在的PLC*有能力實(shí)現(xiàn)這些功能，節(jié)省了硬件上的投入。但是程序的實(shí)現(xiàn)一方面需要有好的數(shù)學(xué)模型，也需要程序人員在使用過程中根據(jù)實(shí)際情況對(duì)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)修改，以達(dá)到比較理想的狀態(tài)。在加礬程序的設(shè)計(jì)上，除了流量配比外，我們還引入了模擬斜管以及沉淀水濁度作為反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)加礬泵的頻率更好的控制礬液投加量。
(2)濾池系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
關(guān)鍵是濾池程序的設(shè)計(jì)，對(duì)出廠水質(zhì)的影響至關(guān)重要。濾池程序設(shè)計(jì)主要是兩部分，一是反沖洗，通過主PLC與濾池PLC協(xié)調(diào)工作來完成，一般情況是氣水反沖洗控制包括兩部分:第1部分為公共反沖洗設(shè)備控制，由公用PLC和濾池PLC子站配合實(shí)現(xiàn)設(shè)備的順序啟停控制。對(duì)每格濾池子PLC上送的“請(qǐng)求沖洗”申請(qǐng)的次序，組成一隊(duì)列，并按次序啟動(dòng)各格濾池子PLC共同自動(dòng)完成反沖洗過程。當(dāng)有多個(gè)濾池同時(shí)發(fā)出“沖洗”請(qǐng)求時(shí)，公用PLC采用FIFO堆棧原則，即先出原則進(jìn)行排隊(duì)沖洗。FIFO1處理人工請(qǐng)求，F(xiàn)IF02處理自動(dòng)請(qǐng)求，F(xiàn)IF01優(yōu)先于FIFO2；第2部分為氣水反沖程序控制，當(dāng)某格濾池滿足反沖洗條件時(shí)，即進(jìn)入自動(dòng)反沖洗程序:關(guān)閉進(jìn)水閘板閥，待濾池水位下降到一定值時(shí)關(guān)閉清水出水閥，開排水閥，起動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，開氣沖閥，進(jìn)行氣沖;約4 min后起動(dòng)反沖洗泵，打開水沖洗閥，進(jìn)行氣水混合沖洗;約4 min后停鼓風(fēng)機(jī)和氣沖閥，單獨(dú)進(jìn)行水沖洗，約2 min后停反沖洗泵和水沖洗閥，開余氣釋放閥10 s，排除管道內(nèi)的余氣，關(guān)閉排水閥，完成一次反沖洗過程。再開進(jìn)水閘板閥，待濾池水位上升至一定值時(shí)開清水出水閥，濾池進(jìn)人正常過濾階段。
濾池的控制也包括兩部分。第1部分根據(jù)濾池水位，通過PLC編程模擬PID調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)清水出水閥開度以保證濾池恒水位恒速過濾，這一方面應(yīng)該得到足夠的重視，根據(jù)的理論，濾池過濾水位變化越小，對(duì)水質(zhì)的穩(wěn)定越有效，以前由于硬件設(shè)備的限制很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在由于硬件技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，PLC的運(yùn)算速度和穩(wěn)定性大大提高，軟件的功能也達(dá)到了一個(gè)新的水平，因此有必要對(duì)濾池恒水位采取足夠的重視，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，我們現(xiàn)在濾池水位控制在-5cm到+5cm之間；濾池控制的第2部分是根據(jù)水位變化的情況以及水頭損失的參數(shù)確定沖洗的時(shí)間。
三、控制系統(tǒng)特點(diǎn)：
(1) 技術(shù)。
控制系統(tǒng)主要選用法國施耐德（Schneider）公司研制的Modicon Premium 系列PLC作為主要的控制器。該系列PLC是施耐德公司近年主推的中檔PLC產(chǎn)品，采用成熟、的技術(shù)。價(jià)格適中，非常適合于10萬噸左右的水廠使用，該系列PLC已經(jīng)成熟地應(yīng)用到國內(nèi)外許多領(lǐng)域。
(2) 操作簡(jiǎn)便、可靠。
全廠的設(shè)備可以方便、靈活地在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作、PLC自動(dòng)操作和集中程控操作。與同類PLC相比，外殼堅(jiān)固，做工精致。
(3) 易于維護(hù)。
控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)。當(dāng)某個(gè)模塊故障時(shí)，可以方便地帶電拔出模塊，然后用新模塊替換，所以，整個(gè)系統(tǒng)的硬件維護(hù)非常容易。
(4 )便于擴(kuò)展。
系統(tǒng)的組態(tài)是一個(gè)開放型的結(jié)構(gòu)，不管是模塊，還是網(wǎng)絡(luò)均可以方便地進(jìn)行擴(kuò)展。從主控制器的性能來看，也還有很大的擴(kuò)展余地。在上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，采用了標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，為以后設(shè)備的擴(kuò)展和管理網(wǎng)絡(luò)的建立留有廣泛的擴(kuò)展空間。
(5) PLC 處理能力。
所選 P LC 控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收過程變量的輸入信號(hào)，然后按照組態(tài)數(shù)據(jù)的要求，對(duì)輸人信號(hào)進(jìn)行處理，存放到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中顯示或計(jì)算，傳送輸出信
號(hào)至zui終控制元件。在 U0 信 號(hào)處理方面，系統(tǒng)對(duì)模擬量提供線性化、補(bǔ)償、累積、開方和報(bào)警功能;系統(tǒng)對(duì)開關(guān)量提供報(bào)警和狀態(tài)變化的檢測(cè)。系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)控制、聯(lián)鎖邏輯、手動(dòng)操作以及由標(biāo)準(zhǔn)算法或用戶程序組合而成的自動(dòng)順序控制功能。調(diào)節(jié)控制功能包括各種PID算法(反饋、前饋、開關(guān)、比率、超前/滯后等)、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算(加、減、乘、除、復(fù)合運(yùn)算等)、基本的控制功能(開關(guān)、限幅、高/低選擇等)、自適應(yīng)控制功能。聯(lián)鎖控制功能包括用于調(diào)節(jié)控制的布爾邏輯和用于開關(guān)控制的梯形邏輯;順序控制功能可以執(zhí)行啟停順序、批量處理或任何預(yù)先定義的程序步驟。現(xiàn)場(chǎng)控制站可以支持來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種輸人和輸出信號(hào)，所有的輸人和輸出電路都能防止信號(hào)過載、瞬變和浪涌沖擊。
(6 )通信能力。
通信系統(tǒng)能完成整個(gè)控制系統(tǒng)各站之間信息交換，將控制站采集的過程信號(hào)送往操作站顯示、存儲(chǔ)，將操作站的控制指令送往控制站，將控制站的輸出信號(hào)送往各終端設(shè)備。
(7) 自診斷及容錯(cuò)。
控制系統(tǒng)具有完整的自診斷系統(tǒng)，在上位機(jī)操作站上顯示自診斷狀態(tài)和結(jié)果。自診斷系統(tǒng)包括全面的離線和在線診斷軟件，診斷程序能對(duì)系統(tǒng)設(shè)備故障進(jìn)行檢查。控制系統(tǒng)具有一定的容錯(cuò)能力，即當(dāng)某些模塊發(fā)生故障后，不影響整個(gè)系統(tǒng)的有效工作，具體表現(xiàn)在:
① 所選PLC產(chǎn)品能夠帶電熱插拔，模塊故障時(shí)，可以任意在線更換而不影響系統(tǒng)工作。
② 主控制器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)輸出也能保持在zui后時(shí)刻的輸出數(shù)值，或是預(yù)先設(shè)定的故障安全狀態(tài)而不影響系統(tǒng)工作。
③ 由軟件設(shè)計(jì)對(duì)各個(gè)模塊完好狀態(tài)監(jiān)視，通過上位機(jī)操作站就可以看到模塊的工作狀態(tài)是否正常，如果出現(xiàn)模塊故障及時(shí)報(bào)警。
四、運(yùn)行效果
通過一段時(shí)間的使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，尤其是程序中充分考慮了實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具有智能化的效果，即融入了通常所說的專家系統(tǒng)。從造價(jià)來看，性價(jià)比*，在滿足使用的同時(shí)成本zui低。
Danfoss 082H302201 

Danfoss 018F6701 

Danfoss 17520401 

Danfoss VLT5000

Danfoss VLT6000

DANFOSS 201-022-T4-CV1 

Danfoss 131H1599 

Danfoss 175Z4371 

Danfoss 175Z0119 

Danfoss 131H1597

Danfoss MCD3045-T5-B21-?CV4 

Danfoss MCD3022-T5-B21-?CV4 

Danfoss VLT3003 

Danfoss 56-HL4VF 

Danfoss 013G5012 

Danfoss DMS330 

Danfoss VLT102

Danfoss VLT3006

Danfoss VLT102 

Danfoss VLT6000HVAC 

Danfoss 032F1299 

Danfoss VLT6000HVAC

Danfoss VLT6002HT4C54ST?R3DLF10A00C1 

Danfoss 032F3103 

Danfoss 176H9080 

Danfoss 003H6903

Danfoss 032U1246 

Danfoss 003H6621 

Danfoss PMLX40 

Danfoss FF-160-G3

Sauer-Danfoss 151B3100 

Danfoss 082G300101 

Danfoss 082H7018

Danfoss 065F603201 

Danfoss 082G1422 

DANFOSS 175N0131

Danfoss RT101L

Danfoss 195H6525 

DANFOSS VLT3042 

DANFOSS VLT3060 

DANFOSS VLT131G7970 

Danfoss 017-520866 

Danfoss 067B2790 

Danfoss 191G0001

Danfoss 150-0040 

Danfoss 017613G046

Danfoss 230607G182 

Danfoss 082F1041 

DANFOSS MCD3037-T5-B21-?CV4

Danfoss 083F4117

Danfoss MCD3000 

Danfoss 130B1200

Danfoss VLT5002 

DANFOSS VLT2050

DANFOSS FC-102 

DANFOSS VLT6004 

DANFOSS VLT2803 

DANFOSS VLT5006 

DANFOSS 195H6522

Danfoss VLT175Z0825 

DANFOSS VLT5011 

施耐德BMXCRA31210

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