潘治宇--自来水厂水处理监控系统的设计与实现

自来水厂水处理监控系统的设计与实现

摘要：本设计技术，为自来水厂的水处理实时监控提供了一套完整通用的解决方案，该设计方案行之有效，已在河东水厂应用，并可应用于其它自来水厂。

关键词：PLC，组态软件，监控系统,网络

英文文摘：ABSTRACT

Th is t h esism akesa n analysism ainly oft he basic mode oft he design and development of the top and bottom machines based on the programmable controller PLC and group software. Till now, this supervision system has been applied to supervise automatically the whole production in Hedong Waterworks of Maoming City for a period. It functions very well and achieves better social and economic results. In conclusion, the design of the system provides a set of feasible solution to the prompt supervision of the water treatment for waterworks.

第一章绪论

1.1课题来源和意义

在全球水资源馈乏的今天，水资源是否得到高效利用，影响着国计与民生，水处理特别是自来水处理自动控制技术发展的重要性日益凸现。自来水行业引入自动化控制技术是90年代水厂发展最显著的特点。随着自动化技术、控制设备和机电仪表设备的发展，水处理过程中的各个环节包括过滤自动化、投加药自动化、送水自动化、水质监测自动化技术的日益成熟，计算机技术应用的日益普及，使水行业的自动化发展成为可能。虽然国内供水行业的自动化技术发展有了长足的进步，但相对于其他行业是滞后的和落伍的。对我国中小城市自来水公司而言，采用现代电子信息技术及综合自动化技术来建设和改造各个生产部门和进行企业管理是极其重要的，这也是改变目前我国中小城市自来水企业被动局面的最有效办法之一。

目前，水厂的自动化控制系统遵循着分散控制，集中监测和管理的控制思想，利用PLC十PC组成的控制系统是水厂自动化技术的一条较好的发展方向，利用该系统可实现集散控制，稳定性好，开发操作简便。选择国内外著名品牌的软硬件产品构成的系统，不但可以满足工程周期的要求，更可以确保系统的稳定性、可靠性、开发性和选进性。茂名河东自来水厂是茂名市主力供水厂，日供水能力为20万吨，是为缓解茂名市的供水紧张状况，市政府加大对自来水公司的投资力度，引进外资(无息贷款)和德国THYSSEN公司的自控设备，建成的茂名市第二水厂。本论文目的是通过茂名河东自来水厂基于PLC工控网的水处理实时监控系统的工程项目的设计，找出一套通用的集成方案平台。

自来水厂水处理过程中混凝投药和过滤过程的自动控制是保证优质供水的关键所在，它关系到千家万户的用水卫生和身体健康。目前对自来水的水处理过程实行自动监控是国内外大中型水厂的迫切要求，也是自来水厂实现生产和管理一体化的必要途径。建设水处理自动控制系统的目的有两个:一个是对水处理过程的设备工作情况、余氯、PH值、浓度、流量等工艺参数及漏氯、气瓶欠压等现场状况进行监视和自动调控，防止水处理过程设备运行在非正常的状态之下，提高管理人员的事故处理能力和应变速度，并且可通过各种报警手段和紧急处理程序把事故隐患消灭于萌芽之中。另一主要目的是实现水处理过程全方位自动控制，通过操作员工作站、参数调节PLC与投加设备进行互动，控制投加设

备的自动运行、停止和自动进行，实现向生产现场和过程的无人值守管理制度过渡的目标。

本设计就是利用先进的电子信息技术和综合自动化技术来设计自来水厂的水处理自动控制系统的计算机监控方案为自来水厂的生产过程提供一套通用的质量可靠、成本适宜。目前，茂名市河东自来水厂己投入运行，系统稳定可靠，满足系统的监控要求，取得良好的社会和经济效益。

1.2国内外自来水厂自动化控制技术的现状和发展趋势

自来水生产过程自动化控制系统的发展状态:

水厂自动化控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的过程。从一开始仅有常规仪表检测，到加药、加氯的局部自动控制，直至九十年代，随着可编程控制器(PLC)的大量推广使用，水厂自动化控制系统才真正建立起来。PLC具有可靠性高、编程简单、使用方使、以及通讯联网功能强的特点。水厂以PLC为主控设备建立的控制系统一般模式为:由设在中控室的上位监控计算机及若干现场PLC联网组成集散型监控系统。开始建立的系统，各分站以功能划分，站内设有监控计算机，这是针对当时PLC的通讯能力不够强大，控制系统可靠性不高所采用的措施，即一旦其它分站出现故障或网络中断后，未出故障的分站还可以在局部区域内实现自动控制。近几年随着PLC网络通讯能力的增强和控制及电气执行机构可靠性的提高，这一模式逐渐被打破。取消了各分站内的监控计算机，各分站的控制区域由以功能划分改为以距离划分，了在中控室内监视水厂运行的全过程，应由分站1控制的远方设备工况或采集的检测仪表参数可送入附近的分站2通过网络可靠、及时地传输保证系统的正常、协调运行。目前大部分水厂都是采用的这种模式。

在这基础上，对水厂自动化又提出了新要求:即厂内仅配备少量管理、维修人员，生产过程实现自动化，由中央控控制室的工业计算机实现监控和管理的控制系统，也称无人值守控制系统。

水处理工业自动化领域的发展趋势是管理一一控制的一体化，而现场总线技术的飞速发展为管控一体化铺平道路。信息技术的不断发展，网络的普及，将会使管控一体化的重要性日益显露，可以预见，以PLC为基础的集散控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络通信过渡是必然的发展趋势。

1.3本论文研究的内容

本论文主要介绍以可编程控制器PLC和组态软件为核心，采用上、下位机方式设计水处理计算机实时监控系统的基本思路和方法。本文研究的主要内容包括:基于PLC的水处理计算机实时监控系统整体方案的设计、PLC控制系统原理、水处理工艺设备控制方法、监控系统下位机各PLC子站软、硬件的设计，监控系统PLC工业网络的设计，网络通信功能的实现，上位机监控系统组态软件的设计和应用。

1.4本论文完成的工作

本论文的工作在于提出了采用可编程控制器PLC与工业计算机PC机组成的两级集散控制系统，建立通用的自来水厂计算机远程实时监控系统。本论文作者在整个项目设计中主要参与了以下工作:

(1 ) 通过分析整个自来水处理的工艺流程，与水处理工艺设计专家紧密合作，建立完整和实用的水处理过程的监控要求。

(2 ) 深入分析国内外自来水自动控制技术的发展现状，深刻了解PLC,D CS 的新技术，采用可编程控制器PLC与工业计算机PC相结合的方法，设计出适合水