水是人类依存和发展的重要资源,随着城镇化结构的调整,工业和农业快速发展的需求,人们对水的需求量与日俱增,同时对差异化需求也越来越复杂,不同领域对供水量、供水质量等方面的要求也不断提高。为适应这些变化,城镇水厂也面临着越来越高的挑战。如何实现水厂更高水平的实时监控和自动化控制,保证供水需求和质量,成为水厂迫切需要解决的问题。然而大多数城镇自来水厂的控制系统存在设备简单、设备控制自动化水平低等问题,其供水量和供水质量已然不能满足发展的需求。本文以城镇自来水厂的监控系统为研究背景,对水厂的监控系统设计和实现问题进行了研究,本文的主要内容如下:一、通过对水厂需求的分析,对水厂监控系统进行总体设计,设计以PC机为控制核心的集散控制系统,构建系统网络。二、在水处理控制系统中,为解决消毒工艺落后及设备陈旧简易的问题,保证供水消毒质量。本文提出采用二氧化氯的消毒工艺,配备高纯二氧化氯发生器等配套设备,确保水处理系统的稳定性和安全性。三、在取水控制系统中,传统的系统采用手动控制,电机采用直接启动的方式,为实现自来水厂系统全自动化控制,合理使用各个水源井,提高系统的性能,降低能源消耗。本文通过PLC进行自动控制,通过变频器实现软启动方式,根据系统的特点采用恒液位控制来实现远程取水,提高系统的响应速度。四、在供水控制系统中,传统的系统多采用变频恒压供水,但它的缺点是在供水量变化时不能确保水压符合需求,为解决这个问题,本文采用变频变压供水,以此来满足系统的供水压力。因供水系统是多变量、非线性、时滞的系统,本文采用传统PID和模糊控制器相结合的方法,并在MATLAB/Simulink的环境下对控制效果进行仿真,系统具有响应快、超调量小、精度高、稳态性能好等特点,能实现良好的控制效果。五、在理论分析的基础上,在本文中给出了取水控制系统和供水控制系统的硬件选型设计及电气实现原理图,逻辑控制程序功能图,设计变压变量控制的模糊控制的实现方法。六、本文采用触摸屏进行现场监控,采用组态软件结合计算机进行远程监控,以此来实现水厂系统的监控。采用以太网和GPRS技术相结合的方式,用带MODBUS通信协议的仪器仪表及组态王软件进行上位机监控系统的设计及实现。考虑到取水控制站和主控制地理位置的问题,系统利用移动通信网络覆盖优势和高数据传输率,使取水控制站各设备更加便捷地接入互联网,使取水控制站设备通讯更加简化,本文采用GPRS网络。为解决采集模拟量信号需要大量的连接线和传统仪表自带不同通讯协议无法兼容的问题,为了便于集成且能提高系统的可靠,系统设计采用MODBUS通信方式。系统的设计满足了城镇供水系统的基本监控要求,融合了各种先进的技术如通信、网络、模糊控制、自动化等,体现了现代科学技术在监控系统中的应用。