周　宇

（中国城市建设研究院有限公司山东分院山东济南250100）

给水厂自控系统的发展及存在的问题

周宇

（中国城市建设研究院有限公司山东分院山东济南250100）

随着自动化控制技术的不断发展，我国给水厂自动化的进程大大加快，而且水平也得到快速的提高。但是也应用和管理中也存在一些问题。本文针对给水厂自控系统的技术的发展和存在的问题进行了论述，希望对给水厂自控系统的发展和应用带有一些帮助。

给水厂；自控系统；发展趋势；存在问题

1　引言

水是地球的生命之源，水资源关乎人类社会的发展。随着人类社会的不断发展，经济技术的快速发展，使得水资源受到严重的污染，同时人们对水质的要求也在不断的提高。水资源的发展和利用受到严重的挑战。为了给水厂保证更高品质、高效率的水质供应，自控系统是不可缺少的一项设施，同时自控系统的应用还能减少劳动力，更为重要的是能够及时发展生产过程中出现的隐患，能够使工作人员第一时间发现问题并采取有效的措施进行针对性的处理，保证人们正常的用水。给水厂是直接关乎到人们用水安全的基础设施，和人们的生活息息相关。实现给水水厂自控系统目的和意义是通过提高水厂的自控程度，来实现其高水平的管理及调控能力，进而创造更高的社会经济效益。

给水厂自控系统的实现是逐步的在发展，是一个从无到有，从简单到复杂的过程。在早期是利用一些简单仪表进行检查，进行对加氯间等一些步骤进行局部的自动化。随着可编程的逻辑器件的出现，使得自动化技术有了重大的发展。控制程序一般是由中控室内运行监控的组态软件和工艺现场各单元构成的集散型监控系统。给水厂自控系统的添加使得生产工艺也可以进行相应的改变，其中加氯加药、过滤等操作间采取闭环的控制，可对其的用量进行严格安全的控制；此外，对于出厂的水压可进行自动的调节，保证用户用水的稳定，降低爆管的概率，减少水资源浪费的概率[1]。

2　给水厂自动化的主要内容

给水厂的产生过程中涉及到多个变量、多个任务以及多个设备，而且各个变量及单元具有时变性、随机性和符合性的特点。因此，不同的给水厂各自具有不同的构筑物单元位置、大小等因素，不能应用相同的控制系统，设计一个完整的自动控制系统是比较困难的。给水厂生产过程主要分为三步：取水、净水、和送水。然后给水厂的自控系统却远比这三步复杂，主要分为三类系统：SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集和监视控制系统；DCS(Distributed Control System)系统，即集散控制系统；以及IPC+PLC(Industrial Personal Computer&Programmable Logic Controller)系统，即由工业个人计算机和可编程逻辑控制器构成的系统。SCADA系统的优点是通信灵活，但是其实时性较差不适合大型的、复杂的自动化控制[2]。目前应用较多的是后两种系统DCS和IPC+PLC系统，它们能够更好的进行逻辑的编辑，对于时间、水量等能更为有效的控制。有时根据不同给水厂的情况，可能几种系统进行相互渗透，共同的配合，以达到最佳的自动化控制。

3　给水厂自动化的发展趋势

随着科学技术的不断发展，尤其是计算机科学的发展，使得自控化控制系统有了更高、更全面的发展，在自动化的过程中逐渐进入了信息化、网络化、智能化的一些的理念，促进着给水厂自动化过程的不断发展[3]。

3.1提高对自控系统的认识

我国在自控系统的应用上起步较晚，认识相对比较模糊，对自动控制系统的真正目的认识还不够，不是简单的为了减少劳动力，或者是把一些仪表的数据的收据。这一系统的应用是科技进步的表现，是人们对水质不断要求的一种必然措施，是提高水质、保障用水安全的一个保证，是对能耗、药剂等工艺过程进行准确控制的保证。不同的给水厂需要适合自身的控制系统，不能照搬，迎合自控系统的功能，而且更好的应用自控系统来提高自己的工作。

3.2完善自动控制系统设计理论

自动化控制系统是一个复杂的设计过程，需要多个专业的人员进行互相配合才能完成。尤其是在一些大型的给水厂中，自控系统较为困难实现完整的自动化功能。原因在于缺乏自动化控制系统的设计理论原则，不能紧密、科学、合理的结合各个工艺设备以及相应的数据。在今后的设计中应把自控水平和设备、以及工艺的安全性、稳定性进行充分的考虑，同时还应紧密的结合经济性，使设计的自控系统更加适合生产的要求。

3.3逐渐代替人工控制

给水厂自控系统功能的提高必然会促进水生产工艺的不断优化，进而促进相关构筑物的发展，使得生产工艺更为复杂，而且降低了人工的控制功能，使得一些工艺的操作人类将无法准确的完成。科学技术的不断进步，自控系统的智能化是发展的必然趋势，今后给水厂中水质水量、药剂量、沉淀效果等一些指标的控制将会更为严格、更加标准，降低了人工或低级控制系统的风险。

3.4更高质量仪器设备配合

给水厂控制系统的思想更新较快，但是与其配合的设备、仪表却达不到实现自动化的要求，往往影响了自控系统功能的实现。而且一些关键设备、仪表的故障的产生将使得自控系统处于瘫痪的状态，降低其使用价值，也影响了自动化的应用。据统计表明，我国给水厂自控系统运转不正常的原因，其中48%是由于设备仪器质量不合格照成的。

3.5管控方式一体化

给水厂正常的运转和其管理方式是密不可分的，自控系统是对其工艺的操作进行自动的控制，而水厂的管理方式是保证自控系统进行充分利用的前提。一些不合理的管理方式也将会影响自控系统的功能。实现管理、控制一体化，建立一个完整的管理、控制系统，对各个工艺单元的信息进行有效的监控和管理，对有效的利用自控系统是一个巨大的促进。

4　给水厂自控系统存在的问题

4.1给水厂自控系统设计中存在的问题

给水厂的生产过程是由众多构筑物组成的，而且是一个连续的过程，对自动化系统的要求较高。自动化控制系统的设计也存在一些难度，往往是实现了自动化，却影响了给水厂正常的运转[4]。

4.1.1缺乏统一的发展规划。一些给水厂的自控系统设计中，控制系统的持久性和未来规划发展的一致性的设计中不够全面。随着城市的发展，人口的不断增加，用水量的需求不断提高，导致自控系统的开放性和扩展性不能满足水厂发展的需求，使得自控系统落后于生产发展的需要。

4.1.2功能设置太复杂。在一些给水厂自控系统的设计中，过于最求高标准，而未切合实际的考虑水厂的现状和今后的发展，使得设计的功能太过复杂，和水厂的实际工艺和管理方式脱节，导致系统故障率增高，而后期又进行针对性的维护和管理，导致自控系统不能良好的运转。

4.1.3自控功能太过简单。一些水厂自控系统的设计，太过于简单，使得在一些关键的生产功能单元还需人工进行操作，并未体现出自控系统的目的和优越性，失去了安装自控系统的意义。

4.1.4手动功能设置太多。自动化控制系统设计中为了不影响了系统故障条件下水厂正常的生产，在设计中添加了过多了手动操作功能。首先造成了设备的重复投资，增加了水厂的投入。其次，降低了自控系统的功能，使得操作人员对自控系统的怀疑，而使得自控系统被闲置。

4.1.5设计人员水平不足。给水厂自控系统的设计涉及到众多的技术和设备，对设计人员的要求很高，不仅需要掌握自动控制技术，而且还需要熟练水生产工艺过程，此外，还需要对设备进行充分的了解。但是，在实际的设计中，往往设计人员缺乏对工艺及设备的了解，使得设计与实际生产存在差异，或者出现设备的选择不当，影响了工艺的正常运行，造成了自动化系统的失败。

4.2给水厂自控设备存在的问题

给水厂中设备的应用是影响自动化系统正常运行的重要影响因素，具体表现在以下几个方面[5]。

4.2.1质量问题。给水厂对水质的要求较高，因此应用的设备较多，例如碱度仪、氯氨测定仪、溶解氧测定仪、计量泵、调节阀、电磁流量计等，这些设备的质量问题直接关系到自控系统的稳定运行，设备的不稳定的运行也将导致自控系统的失效。

4.2.2配套问题。给水厂自动化系统的实现，不仅需要系统的良好设计，设备的正常运行还需要一些监控的仪器达到一定的精确度，因此，在自控系统配套的仪器精度上要正确的选择，不要造成精度不够或者精度太高的现象。

4.2.3备件问题。在给水厂中设备众多，设备出现故障是正常发生的事情，由于一些仪器设备缺乏备件问题，而不能得到及时修复和更换，使得自控系统难以持续正常的运行。在备件的购置上应做好充足的准备，对于一些损坏率高的配件要进行及时的购置，一些国内无法提供的设备进行定期的沟通，预备设备，以保证出现问题时可以得到及时的解决，保证给水厂正常的供水。

4.2.4检修和改造问题。部分的进口设备与国产设备的衔接极性差，出现问题时得到不及时的解决，增加了维护和检修的困难，降低了自控系统的开放性，影响了系统的正常更新和改造工作，从而降低了自控系统进一步的优化和改进。

5　结语

综上所述，自动化控制技术应用于给水的生产过程有着重要的意义，对其的发展有着巨大的促进作用，在提高水质、控制水量、节约能耗等方面有着重要的作用。由于给水厂中设备、仪器的复杂多样，自控系统的设备和应用带来了很多的困难，对其应用的稳定性和可靠性产生了严峻的考验，这也是自控系统开发人员需要客服和提高的内容，希望在结合先进科学技术的同时，更能适合我国的给水处理的现状进行开发和应用。

[1]夏海芳.我国城市供水管制改革研究.科技信息.2008(27): 484-485.

[2]王建平.PLC在水厂加药自动控制系统中的应用[J].科技资讯, 2011(11):23-27.

[3]于玲红,李卫平.沉淀、过滤工艺的优化[J].中国给水排水,2010, 37(7):35-39.

[4]吴中俊,黄永红.可编程序控制器原理及应用.北京:机械工业山版社,2008(5)：12-14.

[5]伊学农.城市给水与自动化控制技术[M].化学工业出版社,2008(5).作者简介

周宇（1972—），男，大专，工程师，从事市政工程和环境工程电气自控设计工作。