自来水厂自动化控制系统的研究与实现——水厂自动化控制_平升电子_自来水厂

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自来水厂自动化控制系统的研究与实现——水厂自动化控制

唐山平升电子技术开发有限公司

2020/4/14 9:39:41

自来水事业部咨询、订购热线: 0315-7353610/7353619/7353608/7353661

自来水厂自动化控制系统设计与应用

摘要：

案例1：宜城市郭海水厂自来水厂自动化控制系统

宜城市郭海水厂是新建水厂，已经具备取水—制水—供水条件，但是缺少供水信息化系统，无法把整个工艺的相关参数远程监测；

现场工艺描述如下（此信息均由系统集成商刘经理提供）：

1、河道取水（采用手机卡通讯）：

● 泵船上有三台原水泵，单台功率22KW，星三角降压启动方式；

2、水厂内部（采用有线方式通讯）：

● 3台反冲洗泵、18.5千瓦，电子软启动；

● 3台加压泵，变频一拖三，2台37千瓦+1台18.5千瓦，采用北京兰利东方型号：CPS-21C恒压供水控制器，采用485输出；

● 2台加药泵，1.5千瓦；

● 1台深井潜水泵，直接启动18.5千瓦；

● 清水池水位1个液位计，4-20mA信号，24V供电，二线制，量程0-5米；

● 出口1个压力变送器，4-20mA信号，24V供电，二线制，量程0-1Mpa；

● 出口流量3个，3只DN150远传水表，山东潍微科技485远传水表，水表功耗0.12瓦，供电电压12V，监控每只表流量，3只表合计总累计（提供通讯协议）

● 采集水质参数，4路4-20mA信号（浊度、PH值、电导率、余氯）。

3、供水管线（采用手机卡通讯）

● 12个管道监测点，每个测点采集1个压力（4-20mA，12V供电。0-1Mpa）；1个流量（山东潍微科485远传水表，口径DN50-DN450不等）；水表功耗0.12瓦，供电电压12V，采用太阳能供电；

4、软件功能需求

● 整个水厂自动化控制，没有逻辑控制，实现远程监测功能和远程手动控制功能；

● 软件系统需要支持手机APP软件，硬件网络条件由甲方业主自备。

工艺框图描述

案例介绍和以往平升公司水厂自动化项目基本一致；

取水环节核心产品为：DATA-7301、DATA-7302，即通用控制器+扩展型控制器（RTU）

水厂环节核心产品为：DATA-7301、 DATA-7302，即通用控制器+扩展型控制器（RTU）

供水环节核心产品为：DATA-6311，即低功耗遥测终端机RTU

以上内容不再重复，今天案例分享其他2个方面；

1、中间商刘经理技术实力很强，对现场工艺了如指掌，而且配件选型非常专业，给平升公司出具的工艺图和设备接口定义说明非常全面，与平升公司工程技术人员沟通非常顺畅，所以平升工程师在前期图纸设计以及程序设计环节没有任何技术模糊点，一气呵成；

综上所述：平升公司所设计的产品尤其是水厂自动化，泵站监控自动化等项目，都是要详细现场工艺的落实，前期偷懒没做考察工作，出现技术模糊点，后期在安装的过程中会一一体现出来，成倍的增加工作量，所以建议广大客户在定合同或者敲定技术附件时，一定要和平升公司项目经理多沟通，多落实技术参数，只有这样才能保证后期产品调试或者安装的顺畅。

2、平升公司产品都是一个系列，尤其在自来水供水调度、水文水资源监控等已形成体系，所以在选型的时候，由项目经理配置是非常明智的。比如此项目，如果选用组态软件、采用通用的PLC系列产品，那么在管网监测环节产品选型、手机APP应用等都会出现技术模糊点，看似简单其实有大量的技术工作要做，单独定制开发，费用很高。

综上所述，选用平升系列产品，上位机软件、手机APP、下位机硬件，下位机程序等内部已经调试畅通，只是配套的现场采集设备不一样而已，整体优化非常完善，也非常稳定，不仅如此在售后服务环节更能体现，平升公司一家公司就能解决整个系统兼容问题，不用再给组态软件沟通APP不兼容的问题、不用给PLC厂家沟通仪表数据不准确的问题，完全杜绝扯皮现场。

案例2—承德张百湾水厂远程监控系统
承德市张百湾镇供水工程工艺流程如下所示：

     水厂周边建有5口水源井，通过两条管道集中向水厂供水。
       水厂内两条管道的进口安装有流量计和电动阀，经过消毒间后将原水输送到两个蓄水池。
       消毒间内安装有水质检测设备和加药设备，加药设备自动向供水管道内加药，对原水进行消毒处理。
       两个蓄水池上方均安装了超声波水位计，实时监测水池水位。
       蓄水池后的供水泵房内安装有4台加压泵，均为变频启动，和出口管道上的压力变送器联动实现对外恒压供水。
       供水泵房内还安装有出水水质检测设备，实时检测浊度、PH、余氯等水质参数。

通信网络：
水源井分布在水厂周边600米范围内，布线方便，因此水厂内部、水厂及水源井之间均铺设了光纤，组成了局域网，整个系统基于该通信网络搭建。

       设备配置：
       水源井：5口水源井的水泵启动柜均安装在水厂配电间内，通过加装水源井监控终端，实现5口水源井的远程监测和远程控制。
       水厂消毒间：加装加药设备监控终端，监测两条进水管道的流量、水质以及进口电动阀、加药设备状态；根据进厂管道流量和出厂余氯值自动控制化料器、搅拌机、卸酸泵等加药设备的运行，自动向管道内投加药剂。
       水厂供水泵房：供水泵组的启动柜也安装在配电间内，通过加装供水泵房监控终端，监测蓄水池水位、加压泵组运行参数和状态、出水压力和水质，并自动控制加压泵组对外恒压供水。

       系统功能：
       ◆ 远程监控
          水厂监控中心的服务器上安装上位机监控软件，实现以下功能：
          ① 实时监测整个供水系统的设备运行状态、运行参数以及流量、水位、压力、水质等生产数据。
          ② 远程控制水源井水泵、消毒间加药设备、加压泵房加压泵组的启、停。
          ③ 远程设定水厂出水压力值。
          ④ 远程切换系统的手动/自动控制模式。
          ⑤ 自动生成数据统计报表、过程分析曲线。
       ◆ 逻辑自控
          ① 蓄水池水位超高时，自动关闭相应进水管道的进口电动阀。
          ② 两条管道进口电动阀全部关闭时，所有水源井水泵同时停泵。
          ③ 两个清水池的水位均到达超低水位时，供水泵房水泵全部关停。
          ④ 根据进水管道流量和出水管道余氯值自动控制消毒药剂的投放比例和投放量。
          ⑤ 根据出水管道压力自动控制供水泵房内水泵的投入数量和运行频率，实现恒压供水。

现场展示：

案例3——四川某县级水司水厂远程监控系统

       某县级水司有多个水厂，下面以其中1个水厂为例介绍该水司的水厂远程监控系统。
       该水厂的水源为湖泊，取水泵站取水后通过管道输送给水厂，水厂内对原水进行加药、加氯等处理，通过加压泵组加压后输送到高位清水池，再自流向用户供水。
       水厂工艺流程如下所示：

       ◆ 原水进厂后，先进行加药处理，给加药设备上电即可自动向进水管道内加药。
       ◆ 原水经加药混凝、澄清处理后进入调节池，给加氯间的加氯设备上电即可自动向调节池与加压泵房间的管道内加氯。
       ◆ 加压泵房内配置4台泵，采用软启动的控制方式，每台泵均配有水泵启动柜。
       ◆ 加压泵房距高位清水池约500米，高位清水池通过自流的方式向用户供水。

       通信网络：
       该供水系统中取水泵站、水厂和高位水池的距离虽然不远，但因地处山区，布线困难，因此采用了GPRS-VPN专网的组网方式。
       现场监控设备通过GPRS向水厂和水司两级中心上报数据。
       水厂和水司监控中心内均配置GPRS数据传输模块DATA-6107，以接收现场监控数据并下发操控指令。

       设备配置：
       取水泵站：取水泵站内安装有3台取水泵、配置了水泵启动柜，通过加装取水泵站监控设备，实现取水泵组的远程监测和远程控制。
       水厂：水厂内布线方便，通过加装水厂监控设备，集中实现加药、加氯、加压泵组的实时监控；多个水池的水位监测；水厂进/出水流量、压力和出厂水质的监测。
       高位水池：高位水池附近无电源，通过加装太阳能供电型高位水池监测终端和投入式水位计，实现水池水位的在线监测。

系统功能：

       ◆ 远程监控
       该系统实现了水司和水厂的两级监控。
       水司监控中心主要是监测水厂整体运行数据、运行状态，以便于统计、分析（监控软件中未分配设备控制权限）。
      水厂监控中心在监控各工艺环节运行数据、设备状态的同时，可对取水泵组、加药/加氯设备、加压泵组等环节实施远程控制（监控软件中分配了设备控制权限），并可远程切换系统的手动/自动控制模式。
      ◆ 逻辑自控
       ① 加药设备和取水泵组实现联动，即取水泵组启动时加药设备同时启动、取水泵组停泵时加药设备同时停止。
       ② 加氯设备和加压泵组实现联动，即加压泵组启动时加氯设备同时启动、加压泵组关停时加氯设备同时关停。
       ③ 高位水池和加压泵组实现联动，即高位水池水位超高时，加压泵组自动停泵；高位水池水位超低时，加压泵组自动开泵。

现场展示：