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现代水厂自动化综合控制系统结构设计城镇化进程的加快提升了城镇居民的用水量，而用水量的激增也促进了现代化水厂自动化综合控制系统的发展。
本文主要分析了现代化水厂自动化控制系统的现状、主要内容、总体设计方法、工程结束后的验收过程以及未来的发展趋势，以期作为参考。
标签：现代水厂;自动化;控制系统;结构设计1、目前我国水厂自动化控制技术的发展现状分析我国水厂自动化技术起步相对较晚，但是发展却很快。
尤其是我国工业化水平的不断提高，更是促进了水厂自动化技术的快速发展。
目前我国水厂自动化技术主要发展现状如下：1.1、水厂自动化水平不高，且发展不够均衡随着外资企业的不断引入，大量的国外先进技术被引入。
从而建成了很多较为先进的水厂。
然而，对于较为发达的沿海城市或者经济发展较快的发达城市而言，现代化水厂建成的较多，使用自动化设备的也较多。
而对于较为偏僻的内陆城市或者是二线城市，水厂自动化技术的应用却较少。
1.2、水厂自动化未发挥到应有的作用在当今实现自动化的水厂中，虽然自动化水平比其他的行业自动化水平低一些，这主要是水厂的自动化还没有发挥到应有的效果，一些水厂的自动化设备和系统有的根本就没有运用过，都是一直处在一个闲置的状态，有的设备也只是运行了一段时间，就不再运用了，使得设备不能够正常的工作，严重的影响了水厂自动化带来的经济效益。
1.3、水厂自动化设备及服务一般采取中西相结合的方式我国实现水厂自动化控制基本上是实现新建和扩建的过程。
规模比较大的水厂主要是依靠较为先进的技术和设备，水厂的自动化水平较高，但是投资却也是相当高的。
比如一些中小型的水厂的自动化的设计和服务一般都是依靠国内的技术，但是综合的控制系统的技术和设备是依靠国外的产品，在设备和服务上，一般是采用中西相结合的方式。
这样的方式有很大的优点，不仅仅降低了水厂自动化的控制系统设备的投资，同时也使得水厂的设备更加的本地化，有助于本行业的长足进步。
2、现代自来水厂自控系统的主要内容2.1、我国水厂自动化控制系统的发展过程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。
自来水厂计算机控制系统(DCS) 工程实物图片一、引言：随着我国经济建设飞速发展，综合国力一天一天增强，标志着我国各行各业必须以最快的速度与国际接轨，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改造生产各个部门和进行企业管理是极其重要的，这是改变目前我国中小城市自来水企业被动局面的最有效的办法之一。
1、自来水厂生产工艺流程简介自来水的生产过程是：由水源取水送到自来水厂，在自来水厂经过消毒、沉淀、过滤等过程后送入城市供水管网，提供给城市居民或工业用户等使用。
水源可来自水源井，也可来自地表水；在城市供水管道中途还设有中途加压站。
在城市管网中还设有许多测压点；其结构如下图所示。
2、自来水水厂计算机控制系统(DCS)介绍3、自来水厂系统检测及控制功能3.1、取水泵房主要检测参数：源水pH、流量、温度、浊度、前加氯余氯；源水进水阀开度、源水进水阀超限位报警、源水进水阀限位开关、源水进水阀故障报警。
主要控制功能根据源水流量控制源水阀开度，流量可调，可画面设置。
3.2、加药间主要检测参数溶解池、溶液池液位连续检测、高低位、超高位报警；计量泵开停、计量泵手/自动、计量泵故障、计量泵冲程检测、计量泵变频装置频率检测、计量泵变频装置故障检测、计量泵变频装置手/自动；搅拌器开停、故障；稀释水阀开关状态；进/出液阀开关状态；搅拌程序控制。
主要控制功能根据流动电流检测仪(SCD)测量值,后浊度和流量补偿控制计量泵冲程及设置变频装置频率；当溶液池发出“空池”信号时，打开需冲溶的溶液池进液阀；当液位达到冲溶液位后，关闭进液阀门，同时打开稀释水阀和搅拌机进行搅拌；当液位至上限后，关闭稀释水阀，并延时关闭搅拌机；在该池得到加药指令后，打开该池出液阀；在液位降到下限时，发出“空池”信号。
累积加药量。
3.3．加氯现场主要检测参数氯瓶称重、氯气投加量、漏氯报警、加氯机开/停状态；加氯机手/自动、加氯机故障、氯路切换及电动球阀工作状态；空瓶信号检测；蒸发器开停状态、蒸发器故障状态；储气罐压力。
自动化控制系统在自来水厂中的应用分析在城镇化建设不断深入的背景之下，自来水厂的自动化控制系统在发展的过程中也被人们寄予了更高的要求，在自来水厂自动化控制系统运行的过程中应当确保自来水供应的连续性，只有这样，才能满足群众的日常所需。
PLC技术作为当下应用最为广泛的自动化控制技术被应用于自来水厂的生产中，提高出厂水水质，最终实现供水的自动化发展。
为了确保自动化控制系统能够稳定的运行，工控管理人员应当对各个生产环节进行分析，充分发挥自动化控制系统的性能。
本文就自动化控制系统在在自来水厂中的实际应用进行探讨。
标签：PLC;自来水厂;自动化控制系统;应用自来水厂在我国城镇化建设的过程中有着十分重要的作用，居民的日常生活、工业生产等都离不开自来水的供应。
自来水厂作为供水系统中不可或缺的部分，从取水、输水、净水、供水等一系列环节，最终确保城市供水的安全性、稳定性。
在科学技术进一步发展的背景之下，自动化控制技术也得到了长远发展，通过水厂自动化控制系统技术的应用，能够更好地保障自来水生产过程的稳定推进，在降低运行成本的同时，也能够提高自来水的生产效率，更能保障供水的安全稳定。
1.自来水厂自动化控制系统概述1.1自来水厂生产工艺1.1.1众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。
从自来水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。
水厂水处理工艺的目的就是去除原水中这些会给人体健康带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，确保水厂出水试纸达到《生活饮用水卫生标准》。
一般水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。
常见水厂工艺流程图：1.2自来水厂控制系统组成要想提高自来水厂水处理工艺的效率，按照水厂各个工艺段的功能需求，对水厂自动化进行分层划分，实现统一调度，分散控制功能。
中心控制室自动化控制系统安装了工控组态软件，该软件能够实现水厂自控设备的I/O通信、数据库建立等功能，且具有开放灵活的特点，能够对动态画面进行展示，同时也具备历史数据存储等功能，能夠保障用户开发出可靠有效的自动化控制系统。
水厂自控系统技术方案目录一、系统概述 (2)1.1 工程概况 (2)1.2 系统设计原则 (2)1.3 系统组成 (2)二、系统功能 (3)中控室功能 (3)通讯层功能 (6)PLC控制站功能 (6)测压终端 (7)视频监控系统 (7)xxx供水厂自控及视频监控系统框图 (10)三、我公司设计及施工遵循以下标准： (11)四、售后服务 (12)附：xxx供水厂增加自控设备清单 (13)一、系统概述1.1 工程概况本工程是xxx水厂自控系统改造工程，该工程改造后并入第三水厂自控系统，可有效地加强对整个xxx供水系统的管理，直观及时地监控现场设备运行情况，增强安全供水保障措施，如实地显示和记录各种数据。
在改造过程中，既借鉴了国内先进水厂的成功经验，又充分考虑了本水厂的特殊情况，并将水厂运行管理经验融合于自控系统改造设计中，力求使系统具有先进性和实用性。
1.2 系统设计原则结合xxx水厂供水系统特点，本系统设计主要遵循以下几个原则：➢选择成熟和先进的计算机控制系统，在供水过程中实现信息集中管理和科学操作的前提下，提高系统的的可靠性，现场各种数据通过PLC采集，并通过工业以太网传送到中央控制室，进行统一的监控和管理。
中央控制室可以通过以太网来下发指令对现场的PLC进行控制和管理。
➢现场PLC具有逻辑功能，控制现场测控仪表，完成现场、电气数据的采集和电气设备的控制，同时向中控室传送采集数据，报告运行状况，执行中控室的指令。
➢设计上以中控为主，现场以手控/自动控制为辅的原则，系统以水厂为监控中心，将底层的设备和控制权分散到现场的PLC中，便于系统的管理和维护。
➢选择成熟和先进的计算机控制系统，在供水过程中实现信息集中管理和科学操作；➢设计视频监控系统；➢系统本着低成本、高效益、高质量的原则进行设计。
1.3 系统组成根据实际情况，本套系统主要由自控系统和视频系统组成。
其中自控系统分为三部分：1.中控室部分；2.通讯层部分3. PLC控制站部分4.测压点终端；视频监控系统主要由高清晰摄像机和周边感应报警系统组成。
施耐德Unity PLC在江南水厂的应用北京机械工业自动化研究所成立于1954年，是一家大型自动化技术研究单位。
其下属的自控中心多年来一直致力于水处理、自动生产线和水力电力领域自控系统的研究开发和应用。
代表项目有：三峡南北两岸的大坝自控项目、重庆长安汽车厂生产线自控项目、北京小红门水厂污水处理自控项目、兰州水厂供水自控项目、邯郸铁溪水厂供水自控项目、张家口水厂污水处理自控项目等。
广西南宁江南水厂污水处理控制及监控系统为广西重点工程，建设资金来源于世行。
北京机械工业自动化研究所自控中心承担了该项工程。
该工程包括：污水处理厂及城区配套截污干管。
水处理能力为24×104 m3/d，处理工艺采用了A2/O生物法。
即城市污水→格栅→污水泵→沉砂池→A2/O生物池→沉淀池→排放。
处理后的废水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)。
剩余污泥经过浓缩、脱水后外运填埋或作堆肥。
现在常用的污水处理工艺包括氧化沟处理、地表渗漏法、A/O生物法、A2/O生物法。
而A2/O生物法作为污水处理行业其中一种成熟、有效的处理方法被业界广泛应用。
二、工艺描述、系统控制内容该系统的工艺主要包括污水处理和污泥处理两个环节。
1、污水处理环节其作用是将污水经过层层处理后，最终满足排放要求，污水处理工艺流程如图一所示。
1.1、粗格栅功能：去除污水中较大的漂浮物。
控制方式：时间控制、液位差控制。
1.2、进水泵房功能：提升污水的水位。
控制方式：根据吸水井液位进行控制。
在主站设定几个液位值，根据测得的液位值与设定液位值比较，自动增、减泵运行台数，并且自动累计每台泵运行时间，实现泵的自动轮换运行。
1.3、细格栅功能：去除污水中较小的漂浮物，特别是丝状、带状漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。
控制方式：根据时间及格栅前后液位差控制。
1.4、沉砂池功能：去除污水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机砂粒，以保证后续流程的正常运行。
自来水厂自动化改造中的冗余设计自来水厂是城市基础设施中的重要组成部分，随着经济的发展以及城市化进程的不断加快，城市自来水供水压力不断提高，安全、可靠的保障城市自来水供应是现今乃至今后一段时间内自来水厂工作的重点。
在我国的自来水厂中有相当一部分由于建设的时间较早且后期并未进行过现代化改进使得自来水厂的自动化程度不高，自来水厂中的一部分工艺流程仍然采用人工来进行，从而使得自来水厂的潜能并未充分的予以挖掘，城市自来水厂的供水质量与供水效率都不稳定，因此，应当加强对于自来水厂的自动化改造从而使得自来水厂的工艺流程得以自动化，在确保自来水厂供水质量的同时提高供水的效率。
标签：自来水厂；自动化；PLC改造前言水是万物之源，在城市的供水体系中，由于一部分自来水厂建设的时间早使得自来水厂中的设备自动化程度不高从而极大的限制了自来水厂潜能和质量的发挥，因此需要加强对于自来水厂自动化程度的改造从而有效的提升自来水厂的供水能力与供水质量。
在自来水厂的自动化改造中关键是要确保自来水厂自动控制系统的稳定性与可靠性，为实现这一目标在自来水厂自动化改造的过程中需要对控制系统中的一些系统部件进行冗余设计，在分析各部分冗余工作原理的前提下在提高工作系统可靠性的前提下来实现对于工作设备的选取。
保障自来水厂控制系统的稳定性与可靠性。
1 自来水厂处理流程分析在自来水厂的工作中，由于各厂所使用的水源不同使得各自来水厂所采用的饮用水系统和组成的工艺流程各有差异。
在自来水厂的水处理系统中，通过使用取水泵房将河流、湖泊或是水库的水通过使用水泵输送至水池中，在水池中经过加药、絮凝以及沉淀、过滤等将水中的大部分杂质予以去除从而得到清水，完成处理后的清水输送至清水池而后使用高压泵泵送至城市供水管网。
在自来水厂的水处理过程中对于加药采用的是前加氟和后加氯的方式，在水处理的过程中前加氯应当在配水井的入口处，而后加氟应当设置在清水池的入口处。
同时对于水池中的杂质等应当配备有排污设备以便将水池中的沉淀物及时的予以排出。
自来水厂供水设备电气自动化控制技术的应用摘要：通过利用现代电气控制技术和自动化技术，对供水设备的运行状态进行实时监测和调节，实现对供水设备的智能化管理和优化运行，能提高供水设备的运行效率，降低运行成本，提升供水质量，保障供水设备的安全稳定运行。
此外，电气自动化控制技术的应用还能有效应对供水网络压力的变化，对供水设备，实现自动化切换和变频调节，保证水体的稳定供应和设备的运行安全。
关键词：自来水厂；供水设备；电气自动化控制技术引言：随着科技的不断发展和人们对水资源管理的需求不断增加，自来水厂供水设备主动引用电气自动化控制技术，在现代水务行业中扮演着至关重要的角色，能提高供水设备运行效率与安全，还会配置先进设备，做好相应的维护及管理工作，降低投资成本。
再加上对供水设备电气自动化控制组成结构的分析，了解各部分的相互关系及工作内容，在持续运行的过程中保障供水质量和安全。
一、自来水厂供水设备电气自动化控制的基本构成自来水厂供水设备电气自动化控制的基本构成主要包括传感器与仪表、控制器、执行元件、通信网络、人机界面，各部门有具体的复杂内容，在相互协作的过程中既能满足水厂的运营需求，又会保证供水的稳定性与可靠性。
其中。
传感器与仪表是电气自动化控制系统的感知部分，负责监测和测量自来水生产过程中的各项参数，如：水位、流量、压力、温度等，传感器将物理量或化学量转换成电信号，并通过仪表进行显示和传输，为控制系统提供实时数据支持；控制器是电气自动化控制系统的核心，通常由可编程逻辑控制器（PLC）或分散控制系统（DCS）组成，主要接收来自传感器和仪表的信号，并根据预设的逻辑程序进行处理，输出控制信号，实现对供水设备的自动控制[1]。
同时，PLC具有可编程性和可扩展性，能实现多种复杂的控制功能；执行元件根据控制器的指令，执行元件负责控制自来水生产过程，常见的执行元件包括电动阀门、泵站、调节阀等，可以根据PLC的信号控制水流、压力等参数，确保供水设备的正常运行；通信网络是考虑供水设备电气自动化控制技术需要借助各种通信网络，如：Modbus、Profibus等，实现控制系统与监控中心之间的数据传输和远程控制，使操作人员能远程监控设备的运行状态，及时调整参数，提高管理效率；人机界面是用户与控制系统之间的桥梁，采用显示屏、触摸屏等方式，实现对供水设备的监控和操作，使操作人员能直观地了解设备状态，方便进行操作和维护。
自动化控制技术在污水处理厂的应用进展作者：陈银库来源：《中国建筑金属结构·下半月》2013年第12期摘要：目前自动控制技术已被广泛应用到污水处理行业，同时表现出节约能源、节省人力资源的良好效果，因此，污水处理行业自动化控制技术具有非常广阔的发展前景。
本文主要围绕污水处理行业自动化控制技术的应用进展展开论述，以期解决污水处理方面面临的诸多实际性问题，进而实现污水处理效果的提高。
关键词：自动化控制技术；污水处理厂；应用进展中图分类号：X703.3 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）12-0073-01引言自动化控制系统是指计算机经通信网络与带有通信接口的检测元件、控制设备、执行器件连接起来，以便利用计算机实现智能化管理，进而实现集中监控、集中数据处理、集中调度、集中分析，此乃新型的生产过程控制系统。
随着PLC、SCADA、FCS、DCS等技术的优化升级，自动化控制技术也面临新的发展机遇。
国外污水处理厂很早便开始应用到自动化控制技术，例如20世纪70年代美国污水处理厂实现自动控制。
与国外发达国家相比，我国污水处理厂直到20世纪90年代后期方才首次引进自动控制系统，而且多属对国外成套自控设备的直接引进，即国产自动控制系统的应用相当少。
自此以后经历的几次大的变革使自动化控制水平逐步提升至较高水平。
目前，我国污水处理厂应用的自动化控制系统当属基于工业以太网+FCS 的系统网络最先进，为国际最先进的自动化系统。
下文着重介绍污水处理厂自动化控制技术的应用进展。
1 污水处理厂自动化控制技术的应用进展总体而言，我国污水处理厂自动化控制技术经历过可编程控制器（PLC）、集中分散型控制系统或分散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、监视控制与数据采集系统（SCDAD系统）四大阶段，本文着重从上述方面浅析我国污水处理张自动化控制技术的应用进展。
1.1 PLCPLC是指基于计算机技术的新型工业控制装置，同时PLC作为继电器控制系统的优化升级，具体具有实现开关量逻辑控制的功能；PLC作为面向现场的控制装置，具体具有抗扰能力强、可靠性高等优点，因此对恶劣的现场环境具有很好的适应性；PLC作为局部的控制器，若干PLC互连起来便能够构成更具应用价值的控制系统。
Quantum PLC在宁东净配水厂控制中的应用摘要：随着计算机工业控制技术的不断发展，计算机监控技术日趋完善，基于plc的控制系统为各式各样的系统设备提供了非常可靠的自动化控制。
本文主要介绍施耐德quantum plc在宁东供水工程的净配水工程（从鸭子荡水库取水送至净水厂，出水输配至各工业用户）自动控制中的成功应用，包括项目特点、控制系统特点、功能实现及应用状况。
关键词： quantum plc净配水厂自动控制应用1引言宁东净配水厂位于宁夏东南的灵武市境内，海拔高程在1230～1280之间，水厂净配水规模为40万m3/d。
净配水工程项目自动化系统有三个层次：设备监控层、信息传输层和应用系统层。
设备监控层包括生产过程自动化控制系统，仪表监测系统。
生产过程自动化系统对全厂工艺流程进行自动控制。
对过程参数、设备工况、能耗物耗进行自动检测、采集、显示、修改、编辑；提供历史数据的存储、查询、浏览、分析、报表生成等；提供过程故障信号、报警信息的收集、显示、警报、存储、列表、打印等。
生产过程无人为干预，生产现场无人值守；信息传输层构建全厂管理计算机网络系统，以此实现设备监控层各子系统之间的互联互通。
通过数据库管理系统实现全厂的信息集成，为水厂的生产管理自动化提供各种应用软件子系统；应用系统层各个软件子系统能够将全厂各种信息流自动进行分类、存储、分析、加工，从设备监控层采集的大量的原始信息中提取可供使用的初级信息，在此基础上按照各种工作需求自动产生相应的报表及报告。
本文主要探讨生产过程自动化监控系统。
2系统结构2.1系统特点水厂控制站均采用施耐德quantum系列双机热备plc，控制信号通过plc采集，plc与现场的工业以太网交换机相接；全厂控制网采用100mbps以太网，双环网结构、以光纤作为传输介质，保证网络的可靠性、安全性，成对的交换机分别与互为冗余的plc机架相连，实现全冗余功能；控制方式采用“全开放全分布”方式。
自动化网络在污水处理厂的分析与应用摘要综合分析宣钢污水处理厂自动化网络的选型以及整体优化方案,采用了三层网络结构即管理层、控制层和现场层,具有设计先进、易于扩展和运行安全可靠等特点,实际运营效果明显。
关键词自动化网络;污水处理;plc中图分类号[tu992.3] 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)22-0225-020 引言宣钢东区污水处理厂建成于2008年12月,主要处理宣钢东区外排工业废水和部分生活污水,处理规模4.8万m3/d,小时流量2 000m3/h。
污水处理厂分为预处理和深度处理两个单元,预处理单元处理出水一部分进入深度处理站进行脱盐处理,另一部分与深度处理站出水在宣钢现有五泵站储水池混合,达到生产新水水质要求,作为宣钢公司生产新水水源供生产使用。
对于宣钢东区污水处理系统自动化网络而言,要根据污水处理的工艺流程和地域情况来确定整体网络结构,自控系统是水处理厂的控制核心,对污水厂能否高效、自动化运行至关重要,自动化网络更是其重中之重,网络正常通讯保证自控系统的正常运行,从而保证污水厂的稳定顺行。
1 工艺流程简介根据污水处理厂的进水、出水水质要求,宣钢污废水的主要污染物为悬浮物、codcr、油以及可溶性无机盐类,与之匹配,采用反应沉淀澄清、过滤以及反渗透相结合的处理技术。
在预处理单元中采用高密度沉淀池去除水中主要污染物,v型滤池进一步去除ss和有机物;在深度处理单元中采用多介质过滤器去除ss,反渗透膜去除氯离子等可溶性无机盐类。
工艺流程图如下: 2 网络系统构成厂外提升与污水处理厂之间约800m距离,厂内有分为预处理及深处理工艺。
由于特殊的地理环境及工艺要求,污水处理厂自控系统网络分为总控室和多个现场控制站,站与站之间通过控制层网络相连,然后全部连接到监控站,最终与现场控制站构成了集中管理、分散控制、高速数据交换的工厂级自动化网络。
2.1 管理层管理层是系统的核心,主要完成对污水处理过程各部分的管理和监控,并可实现厂级办公自动化。
工业以太网在水厂自控系统的应用摘要：主要介绍了某水源厂自控网络架构、工控系统软硬件组成及自控功能实现等，重点围绕工业以太网和无线通信技术在水厂自控系统系统中的应用进行了说明。
该工控系统主要由PLC、超融合服务器、工控机、网络通信设备、网络安全设备构成。
下位机PLC负责运行状态监测、数据采集、远程控制等功能；超融合服务器部署组态软件aveva wsp平台版组态数据库及历史库，中控工控机运行SCADA监控程序，实现对下位机进行访问、远程控制等功能。
关键词：工业以太网；PLC；网络安全1、引言随着我国社会经济的快速发展，对水资源的需求量也越来越大。
在城市供水中，水厂承担着主要的供水任务，而自控制系统对整个水厂的高效、稳定运行有着重要的意义。
基于工业以太网技术的自控系统已成为目前水厂自动化控制系统建设的趋势，其优点也是显而易见的：以太网网自身具有很强的抗干扰能力，能够有效保证生产数据传输的可靠性；传输速度快、延迟小、可靠性高；设备成本低，易于实现冗余，拓展等。
基于此网络架构的水厂自动化控制系统的开发与应用能够显著提高水厂的生产效率，降低生产成本，为我国水资源的合理利用做出贡献。
2、厂区自控系统架构2.1工控系统概述某水源厂工艺单元主要由取水泵房、送水泵房、加药间、反应沉淀池、排水排泥池、脱泥间、浓缩池组成。
考虑到现场仪表及设备较为分散，测量和控制参数多，对控制系统的通信稳定性和可靠性要求较高，因此利用分散控制集中控制的原则，对整个水源厂工艺进行功能划分为多个现场控制站，分别为送水泵房PLC主站、取水泵房PLC主站、加药间PLC主站、排水排泥池PLC主站、沉淀池1~6子站，沉淀池桁车1~12子站。
厂区4个主站采用施耐德的 M580 系列PLC，18个子站采用施耐德M340系列PLC 。
现场控制站柜内包括可编程控制器、UPS、24VDC开关电源、电源防浪涌保护装置、光纤环网交换机、空开、接线端子、继电器等。
每个 I/O 机架有安装好的备用 I/O 点，为实际使用量的 10~20%。
各现场控制站的主要功能如下:（1）采集水质、液位、流量、压力等工艺参数、电气参数（电流、电压、电度等）及电气设备运行状态（手自动、运行、故障），对所辖工艺段内的电气设备（水泵、阀门）按照工艺需求进行自动控制。
（2）下位机PLC及其他数据采集设备，通过工业以太网与上位机系统通信,上位机系统采集数据并对下位机下发控制指令。
（3）对于独立工艺设备系统如脱泥系统、高压微机保护系统，能够通过通讯协议modbus 485或者modbus tcp 进行数据采集及远程控制。
2.2、工控网络架构工控系统主干网络采用基于工业以太网和无线通信技术的环形光纤网络架构，用于连接PLC站、操作员站，网络安全设备等。
网络的各站点全部采用支持冗余环形通讯的工业交换机。
光缆采用带有护套的单模4芯光缆，直埋部分采用镀锌钢管保护。
基于此网络架构的通讯网络可实现100Mbps传输的速度，抗干扰能力强，与传统的星形总线网络结构不同，即使网络中出现单点设备或线路故障时，不影响工控网络正常运行，自控系统仍然能保持正常的数据信息采集和控制指令发送。
另外，通过无线网桥通讯将沉淀池上排泥桁车PLC子站的无线局域网与工业以太网相连接，构成一个统一的实时控制系统。
厂区工控网络出口，连接公司级水厂VPN专线，为公司级数据分析系统提供数据，实现数据共享，从而实现安全、经济供水。
网络结构如，图1图1所示。
2．3典型网络设备选型及应用环形光纤环网交换机采用MOXA品牌EDS-408A-SS-SC二层网管型网络交换机，Moxa专利的Turbo Ring和Turbo Chain技术（自愈时间<20ms），能在250台交换机运作下，当网络组件或线路发生错误或中断时于20 ms内恢复系统正常运作。
具有组网方式灵活、管理方便、可维护性强等优点，可以满足工控网络实时性、可靠性要求。
本网络系统中，环网交换机光口用于连接单模光纤，与环网内其他交换机组成冗余环形光纤网，6个电口用于连接PLC的网络口及其他接入自控网络内的现场设备和通讯设备。
机房内环网交换机电口上联核心交换机，实现数据转发。
无线数据通信所选用的设备是TP—LINK系列产品TL-S5-5KM工无线网桥套装，户外立杆安装于沉淀池池面上，共计12套，用于12个沉淀池吸泥桁车PLC子站与6个沉淀池PLC主站远距离数据通讯。
本产品支持802.11ac标准，867Mbps无线传输速率，速度快、信号不堵塞;支持band1、band4双5G频段，多信道可选，有效规避干扰，避免数据丢包，保障行车主站与子站间数据传输的稳定和响应速度。
提供20dBm的发射功率，适合户外远距离传输应用，有效传输距离达5KM。
在安装调试时，为发射端和接收设定同一网段不同IP，并且桁车子站PLC也设定该网段不同的IP地址，即利用无线网桥组成一个无线局域网。
机房内配置两台H3C三层交换机，通过万兆光口堆叠作为核心交换机,基于端口划分VLAN，对网络做逻辑分组，当设备位于不同的 VLAN时将无法进行直接通信，以避免非必要性的入侵及流量，有效隔离冲突域和广播域，使整个工控网络具有更好的通讯效率，提高网络整体安全性。
根据实际使用需求，核心交换机划分三个VLAN，分别为VLAN 1 自控网段，VLAN 10 公司VPN网段，VLAN 40 视频监控网段，通过交换机设置ACL，实现不同VLAN间特定IP设备间数据互通，既避免视频流与自控数据流相互干扰，又能保证上层管理分析平台对工控及视频数据的采集。
3、工控网络安全部署近些年工控网络安全事件频发，工控安全愈发受到关注，本网络系统架构充分考虑了水司厂级VPN网络间的数据互联边界安全性以及水源厂内部对工控设备的安全防护，通过软硬件的协同配置，使得整个工控系统具备等保2.0二级信息安全防护能力，达到能够抵御一般网络攻击，防护恶意代码的能力等，保证自动化控制系统的高效、安全、稳定运行。
3.1边界防护在环形工控网到各PLC站部署工业防火墙，支持对常用工控协议如Modbus TCP、Ethernet/IP等进行深度解析，并进行指令级访问控制，支持多种网络攻击防护，避免一个系统或区域里工控安全事件扩散到别的系统或区域中。
工程师站、操作员站与 PLC 通信时，有效防止工控网络内的恶意程序和可执行代码等利用PLC 漏洞，修改 PLC 运行参数，导致的设备损坏和工控安全事件。
在工控网络出口部署山石网科下一代防火墙，采用透明部署模式，连接电信VPN设备及核心交换机，根据实际需求设置防火墙安全策略，阻隔公司级VPN内网内存在的非授信访问，通过定期升级病毒库，有效防范内网中病毒的扩散，保护工控网络的安全运行。
3.2安全审计在核心交换机旁路部署安全审计设备，针对工控系统重要的网络节点，监测所有通信数据包，并对数据包进行深度解析，发现异常数据包，解析是否有外界入侵，并对所有异常情况发出报警。
3.3终端防护在工控网络中的工控机、超融合服务器等工业主机上安装安全加固软件，提供主机系统加固、白名单可信防护、恶意代码拦截、身份认证，文件访问控制、外设管控等多种安全防护能力。
3.4入侵检测在核心交换机旁路部署工控入侵检测设备，及时发现和检测网络中存在的网络风险和攻击行为，自动识别多种协议，进行防护解析。
具备DNS监测，DDOS攻击监测，可基于源目IP地址进行连接数统计和控制，及时发出预警信息。
3.工控系统上位机软硬件设计3.1上位机软件设计上位机软件采用AVEVA 公司的Wonderware System Platform 2020系统平台版。
系统平台由包括 Application Server，Wonderware Historian以及InTouch HMI等多个的软件组件构成，构成一个 C/S 机构的整体解决方案。
这些组件可根据客户需求分别部署到各个系统，并基于对象模型理念，建立工艺对象模板，统一修改、统一部署，IO采集组件冗余部署，自动切换。
上位机画面和连接变量根据工艺段，采用 2.5D 重新设计，在 SCADA 绘制水源厂整体通信网络拓扑结构图，实现与 PLC、数据采集的通讯中断等报警。
SCADA 系统上可以进行设备、仪表实时数据监测，设备控制，设备状态、在线仪表历史数据和曲线查询，数据报警等。
根据水源厂生产需要定制水质日报表、能耗日/月报表、交接班报表等。
3.2上位机服务器及工控机配置采用三台服务器构建超融合平台，计算资源、存储资源、业务数据集中管理和统一分配，充分保障系统的可扩展性。
在此基础之上，实现虚拟机生命周期管理、运维管理系统、资源及业务的编排等一些列符合企业需求的功能特性。
通过超融合系统自带的备份机制，定期对虚拟机及数据库进行备份。
三台超融合服务器业务网口通过六类网线连接至核心交换机VLAN 1 自控网段。
共配置3台工控机作为操作员站，互为冗余，运行的上位机程序由WSP系统系统平台统一下发部署。
超融合服务器共配置四台虚拟机，一台部署 GR(组态数据库)、IDE(集成开发环境）、Historian（历史数据库），一台部署AOS数据采集服务器（主），一台部署AOS冗余数据采集服务器（备）。
两台AOS数据采集服务器设置了相同的IO驱动参数及数据连接变量表。
在冗余模式下，两台数据采集服务期同时运行，所有生产数据发送到主采集服务器，同时两台冗余服务器又通过虚拟机内网互相监控。
当主服务器出现故障或者下线时，处于待机状态的备用服务器将接及时替主服务器采集所有生产数据及承接上位机下发数据至现场PLC，并能在主服务器恢复后，系统将切换为主AOS数据采集服务器，实现所有数据同步,提高了上位机系统整体可靠性。
4.结束语基于工业以太网的水厂自动化控制系统的研究与开发，对于水厂自动化控制系统的快速发展与应用具有重要的意义。
目前，以工业以太网为基础的水厂自动化控制系统已在我国多个水厂得到了应用。
实践证明，基于工业以太网的水厂自动化控制系统不仅能提高水厂的生产效率，还能降低成本，提高水厂经济效益。
参考文献[1]郭风文．水工业自动化控制技术的发展趋势[J]．中国给水排水，2001，17(3)132—35．[2]李正军．现场总线与工业以太网及其应用系统设计[M]．北京：人民邮电出版社，2006．[3]焦琨.探究自来水厂生产过程自动化系统的设计与实现[J].科技创新与应用，2017，26(10):199-201.。
