自来水厂监控系统解决方案
一、自来水厂的情况简介
城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成,各个水源监测点的数据采集终端可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据,供控制中心及有关部门分析和决策取用,提高工作效率,保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。
城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制,降低了故障率和提高了对系统的反应时间.便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数.各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点,从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水,提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。
二、可编程控制器在水厂的使用
可编程控制器(PLC）最初是用来代继电器控制线路完成逻辑功能.近年来，由于世界电子技术突飞猛进的发展，特别是微处理器和数字技术的发展已使可编程控制器的性能和功能有很大的提高。先进的可编程控制器不但能完成复杂的逻辑控制功能,而且也能完成对模拟量的处理，对过程变量可进行PID闭环控制。编程软件、 通信及人机接口的功能也越来越完善，编程软件和用于人机接口的图形化软件都运行在标准的计算机平台上。正因为可编程控制器具有使用灵活、成本低、先进的网络以及可靠性高等特点，所以目前多数自来水公司都将可编程控制器作为数据采集终端来使用，通过丰富的网络资源将现场的情况送给中央控制室，所以它克服了传统控制方法的缺陷,提高了供水质量,降低了供水成本.
三、自来水厂控制系统的描述
3、1该控制系统硬件结构及控制原理
全厂控制系统设两级组成集散控制系统，一级是厂中央控制室(上位管理),二级是区域控制工作站（现场控制站）。整个系统由一个中央控制室、五个现场控制站组成,中央控制室与现场控制站之间通过网络进行通讯,组成一个PLC 控制网络。系统借助于浙江浙大中自集成控制股份有限公司强大的人机接口软件Sunytech和SunyIEC编程软件，使其获得最佳的控制性能。在中央控制室，通过屏幕汉化的动态画面，可观察全厂的生产过程,并对全厂生产过程进行调度,指挥分站操作运行，打印全厂生产报表,绘制曲线,达到综合管理的目的。
1 基于PLC的恒压供水模型监控系统
1 引言
传统的供水系统采用节流阀控制水流量来满足现场的水量要求，这种方式容易造成管路压力波动过大，维护费用增高，而且十分浪费电能。以51单片机为CPU的智能型变频调速恒压供水控制器受到了人们的广泛关注，但是，以单片机为CPU的恒压供水控制器的可靠性和抗干扰能力仍有待进一步提高。现代自来水厂中先进仪表和设备的大量应用对其控制系统的稳定性和可靠性提出了越来越高的要求，大多数制水厂均采用集散控制系统方案来实现。特别是随着近年来半导体技术、网络技术、软件技术等高新技术的发展，使得PLC技术和现场总线技术都得到迅速提高，向着更开放化、标准化、集成化的方向发展[2][3]。本文采用Rockwell Automation的ControlLogix系列PLC、SLC系列PLC、变频器及相应软件设计了一个恒压供水模型监控系统。文中详细介绍了系统架构、设计思路及PID闭环控制，并用软件给出了最优PID整定参数。
2 系统组成及控制原理
恒压供水模型监控系统组成如图1所示。
2
图1 系统框图
所谓恒压供水，就是采用电机调速装置控制泵组调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网压力变化时达到稳定供水压力和节能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统任意设定供水压力值，与总管反馈的实际压力，进行PID调节后控制调速装置，以调节水泵机组的运行速度，从而调节系统的供水压力，即所谓的“变量恒压”概念。恒压供水技术采用的调速装置，基本上都是变频调速器。用变频器控制水泵向管路供水，由水压传感器反馈信号与水压设定值在变频器中构成闭环，以保水泵供水压力恒定，是目前最好的方法。
系统采用两台160SSC变频器分别控制两台电动机，以供水管的压力作为反馈信号，根据压力值进行PID调节及闭环控制(见图2)，实现恒压供水。具体过程如下:压力传感器将水的压力信号转换为4～20mA的电流信号，SLC5/05的模拟量输入模块获得这个电流信号后，
第６期（总第１５１期） ２００８年１２月 机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴ１０Ｎ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
文章编号：１６７２—６４１３（２ＯＯ８）Ｏ６—０１４５—０２
城镇自来水厂的智能监控系统
毛 东，贾敏智，孟 浩，安岭丽
（太原理工大学信息工程学院，山西 太原０３００２４）
摘要：针对供水企业在水源地取水、水厂净水输送等环节制定了一套自动控制系统，并开发了一套水厂监控调
度软件作为整个水厂监控的平台。借助于这个系统，操作员可以实时监控水厂关键管路压力、流量、水池液位、
水厂供电系统电参数等，并可实现水泵的远程自动启停，自动控制输水压力，从而保证供水系统的高效稳定运
行。
关键词：ＰＬＣ；组态；监控系统
中图分类号：ＴＰ２７３ ．５ 文献标识码；Ａ
０ 引言 城镇供水系统是极其重要而复杂的网络系统，确
保其安全可靠地运行和正确有效地管理具有重大意
义。所谓城镇供水优化调度，是指在保证供水水质和
水量安全可靠的前提下，使单位供水量的能耗降低到
最低限度。为了提高供水系统的社会效益和经济效益，
采用现代化的技术手段、先进的控制理论来提高供水
企业的生产水平和生产效率，运用计算机技术对城市
供水系统进行管理、监控和优化调度势在必行。
现阶段的城镇供水系统主要依靠传统的经验调度
方式，这样做一方面能量浪费甚大，另一方面实时性
相对较差，无法实现远程参数的遥测、远程设备的遥
控和远距离的通讯。显然，传统的做法已经不能适应
现代社会发展的需要，如果采用自来水厂的智能调度
系统对整个供水过程进行优化调度，不仅能节省大量
能源，而且能使管网在合理的状态下运行，既满足了
供水的要求，也使管网的压力更为合理，使整个系统 安全高效运行。
１智能监控系统的构成 自来水厂主要承担着对一个城市或一个区域的供
水任务，由于各城镇的地理条件、水源分布、水源水
质、城镇规模和高层建筑的不同，其供水工艺也会有
邯郸市自来水公司铁西水厂
安防监控系统简介
邯郸市自来水公司铁西水厂安防监控系统，由16台监控摄像机、4组红外对射报警仪、1个12路硬盘可备份录像系统等部分组成，对水厂内各个区域进行不间断监控，保障水厂的安全生产。系统应用同轴电缆组成的闭合环路内传输视频信号，从摄像、图像显示和记录，构成独立完整的系统。系统能实时、形象、真实、清晰地反映被监控对象，并通过硬盘记录下来。同时报警系统设备对非法入侵进行报警。
铁西水厂安防监控系统的组成：
前端部分：前端完成模拟视频的拍摄，探测器报警信号的产生，云台、防护罩的控制，报警输出等功能。主要包括：摄像头、电动变焦镜头、室外红外对射探测器、云台、防护罩、解码器等设备。摄像头通过内置CCD及辅助电路将现场情况拍摄成为模拟视频信号，经同轴电缆传输。电动变焦镜头可将拍摄场景拉近、推远，并自动实现光圈、调焦等光学调整。云台、防护罩给摄像机和镜头提供了适宜的工作环境，并可实现拍摄角度的水平和垂直调整。解码器是云台、镜头控制的核心设备，通过它可实现使用微机接口经过软件控制镜头、云台。
传输部分：主要由同轴电缆组成。传输部分要求在前端摄像机摄录的图像进行实时传输，同时要求传输具有损耗小，可靠的传输质量，图像在录像控制中心能够清晰还原显示。
控制部分：该部分是安防监控系统的核心，它完成模拟视频监视信号的数字采集、MPEG-1压缩、监控数据记录和检索、硬盘录像等功能。它的核心是采集、压缩单元，它的通道可靠性、运算处理能力、录像检索的便利性直接影响到整个系统的性能。控制部分是实现报警和录像记录进行联动的关键部分。
电视墙显示部分：该部分完成在系统显示器或监视器屏幕上的实时监视信号显示和录像内容的回放及检索。系统支持多画面回放，所有通道同时录像，系统报警屏幕、声音提示等功能。终端显示部分实际上还完成了另外一项重要工作—控制。包括摄像机云台、镜头控制，报警控制，报警通知，自动、手动设防等功能。
