自来水厂自控网络系统的改进措施研究
来源:用户上传
作者:
摘要：近年来，随着我国经济的快速的发展，人们的生活得到了很大的改善。自动监控网络系统的整体性能，直接影响着自来水厂的生产与供应情况，好的自控网络系统有利于企业提高市场竞争力。通过对汉沽自来水厂自动监控网络系统现状的介绍和不足之处的探讨，来提出对其改进措施的几点建议。
关键词：自来水厂;自控网络系统;改进措施
引言
城市现代化发展，对供水行业的要求不断提升，为改善水厂出水水质，减少能源消耗，提高水厂运行管理水平，增加运行经济效益，需要技术的支撑。在水处理系统中，引入自动控制技术，比如PLC技术，能够有效提高系统运行的性能，增强系统运行的可靠性，降低处理成本。现结合具体实践，对自动化控制技术的应用进行分析。
1我国自来水厂自控网络系统的应用现状
我国自来水厂自控网络系统的应用工作虽起步较晚，但发展却十分迅速，先后经历了由传统的水位自动控制逐步发展为热工仪表与集中巡检装置。改革开放使我国工业化水平得到了显著提升，而大批外资的注入和西方国家先进自控技术和设施的引入，则加快了我国自来水厂自控化的进程，是我国自来水厂的重要转型期。但由于种种历史与现实的原因，目前，我国自来水厂自控网络系统的总体应用水平还不高，区域发展失衡。虽然大中型发达城市的自来水厂自控化程度相对较高，但欠发达地区的自来水厂自控化程度仍相对较低，有的地方甚至还是一片空白。即使在自控化的自来水厂中，仍没有将自控网络系统应用得淋漓尽致，有的成了摆设，有的则将其改为手动，更有的甚至处于半瘫痪或完全瘫痪的状态，导致自控网络系统资源的浪费。自来水厂自控网络系统的改进可分为分散自控化、综合自控化及综合化、自控化和网络化三个阶段。分散自控化阶段是将水厂各部分进行分别控制，各系统之间没有关联;综合自控化阶段是将水厂作为一个整体的自控化系统进行生产，且第一阶段的各子系统可独立运行，此时的系统共享水厂的所有信息，并具有分散控制的可靠性;综合化、自控化和网络化阶段就是在一个区域的所有水厂实现整个区域的信息化，从而实现共享水厂的综合化、自控化和网络化。目前，我国只有小部分大型自来水厂进入了第三阶段的初级阶段，其余的自来水厂均处于第一阶段或第二阶段，而国外很多发达国家自来水厂都达到了全程自控化，这就需要我们不断改进自来水厂的自控网络系统。
2自来水厂自控网络系统的不足之处
经过多年的操作与实践，我们发现在工程实施的整体过程当中虽然双环网络能够很好地与各子站关联，但因自来水厂厂区内的电缆沟是经过整体设计并统一布置的，造成构建双环网络的两条光纤被“同沟、同边、同槽”敷设，并且整个厂区内部的电缆沟并没有形成畅通的环状。正常情况下，双环设计是为了使一个环可以作为另一个环的备份，当其中一环出现故障时，另一环仍然能够正常完成数据传输的功能。但是，由于自来水厂的双环路同沟同边同槽，导致其与单环无异，无法很好地解决通讯光纤被、物理损坏所带来的通讯中断等问题。这个问题已经在以往的项目实施过程当中出现过多次，厂区在紧急维修与保证通畅方面也付出了大量人力和物力。另外，目前自来水厂的各个控制设备采用的是来自不同供应商的产品，也就是说，整个系统中同时存在有几种不同品牌的PLC设备。为了实现厂区主干网络通讯总线协议的统一，就需要对各品牌设备进行不同转换接口的匹配，由于TCP/IP协议对各大品牌兼容性较好，因此目前该厂区选用的是此网络协议。虽然目前看来整体的系统兼容性不是什么大问题，但从长遠的眼光看，设备及接口总会遭受磨损并进行更新换代的，在更换设备或接口时，常会出现因为相关零部件换代而造成的不匹配不兼容问题，这会为厂区的设备维护与更换带来很多麻烦，甚至造成短时间的工作中断。因此，实现设备的统一与全面兼容势在必行。
3自来水厂自控网络系统的改进措施
3.1双环路网络的应用改进
自来水厂的网络拓扑，是由PLC中央监控系统连接到双环路网络上，而双环路连接着多个网络交换机并串联到子站各设备上。也就是说，中央监控系统发出指令，通过双环路和网络交换机的信息处理与分配，发送给指定的子站设备，而各子站设备的相关信息，也经由双环路反馈给中央监控系统。可见双环路网络是整个信息流通过程中的必经之路。串联在双环路上的子站一旦出现故障，极易引起整个环路的中断，进而造成自动控制系统的瘫痪。在尽可能小地对整个系统进行改造和修缮的前提下，我们建议放弃双环网络，采用星形拓扑网络结构。星型拓扑网络实际上是以某一个中心点为基准，向四面八方进行互联与拓展，从而使每一个二级站点都与一级有所关联，却又相对独立，一旦个别二级站点出现故障，不会影响到其它站点的操作与使用。采用星形拓扑网络结构，能够很有效地防止系统因部分损坏而全面停转，可以说是将设计思想定位在“集中控制，分散处理”。
3.2改进设备的兼容性
自来水厂的自动监控网络系统是由多个网络部件和连接设备共同作用而成的，设备越多，其中的兼容问题越值得关注。特别是目前很多水厂自控系统采用的是多个不同品牌的产品，需要通过不同的接口设备来达成各个节点的畅通，使整个系统处在相互兼容的工作环境中。但这种接口转换的方法也不是长久之计，个别接口出现故障，可涉及到更换和重新兼容的问题。因此，建议厂区在各设备逐渐更新换代的过程中，尽可能地用同一品牌，以达到功能和使用的有效兼容。
3.3 PLC的功能拓展
对自来水厂而言，单纯的本地扩展眼光还是相当局限的。PLC网络可以提供足够的本地拓展范围和容量，但一旦自来水厂需要扩大规模并涉及到远程操作时，就需要在设计和施工使用上综合考虑多方面的因素，在多个方案中选择出最适合自身企业现状的方案去实施。鉴于目前汉沽自来水厂已经完成了自动监控系统的敷设和使用，为节约成本，我们建议厂区采用点对点的通讯方式来进行远程的网络拓展。这种方法相对简单有效，就是通过一个存在于局域网当中的电脑来实现本地PLC与远方PLC的点对点通讯。远程拓展，不仅能够帮助自来水厂实现与其它同行业或相关企业的远程协作，还能够达到拓展视野、相互学习的目的，使自来水厂的生产与供应更好地为人民服务。
3.4生产工艺流程
自来水厂生产流程如下：（1）取水。利用多台大型离心泵装置，将江河地表水，抽入到水厂内。（2）投药。按照处理工艺要求，投入一定量的混凝剂和消毒剂，实现混凝以及消毒处理。（3）絮凝。在源水中，投入一定量混凝剂后，会出现絮凝反应，同时排出沉淀的污泥。（4）平流沉淀。经过絮凝反应后，以低速经过平流沉淀池装置，沉淀悬浮颗粒，或通过气浮系统排除悬浮颗粒。（5）过滤。利用石英砂，去除水中悬浮杂质，使得水更加清澈，定时反冲洗石英砂。（6）储水。厂区内设置清水库，保证一定的清水储贮量。（7）输水。利用多台大型离心泵装置，将清水库中的清水，送至各用水户。
结语
总之，在自来水厂自控网络系统的改进过程中，应注意信息的收集与整理、分析与反馈，并将自控网络系统与水厂的生产经营、水质监测等技术进行有机地结合，从而降低成本，提升竞争实力，实现效益最大化，以更好地服务于社会。
参考文献
[1]何伟.远程控制技术在再生水厂自控系统运行管理中的应用研[C]//中国土木工程学会水工业分会全国排水委员会2017年年会.2014.
[2]何伟.远程控制技术在再生水厂自控系统运行管理中的应用研究[J].商品与质量，2017（8）.
[3]张健.现代化自来水厂自控系统运行中存在的问题探究[J].城市建设理论研究：电子版，2018（22）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14961516.htm
