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【摘要】水厂生产系统是一个完整的生产系统，工艺系统是它最基本、必须的子系统同时也是自控系统的基础，而且在很大程度上影响自控系统的可靠性。本文首先介绍了工艺系统对于自控系统可靠性的要求；然后浅析了水厂工艺系统的可靠性，确定出了可能对自控系统可靠性产生影响的流程环节。再次分析了自控系统的可靠性与功能定位
【关键词】水厂；工艺系统；自控系统；可靠性
1 水厂工艺系统对于自控系统的可靠性的要求
水处理系统是一个完整的系统，主要包括工艺系统和自控系统两个部分。自控系统通过传感器（检测仪表）来测定工艺系统的控制参数，再由PLC（控制器）对数据进行分析和比较，同时产生出影响操作变量的作用，根据既定程序的命令发出相应的指令，并由相应的执行机构来完成该指令，以此来达到影响工艺系统运行的目的。
水厂生产系统是一个由诸多子系统结合而成的完整、复杂的综合体，作为它最基本的子系统，工艺系统对整个水厂生产系统的合理运行都有着很重要的作用，也为自控系统的运行提供基础。就可靠性逻辑关系而言，水处理工艺系统是一个典型的串联系统，如果工艺系统中的一个或几个构筑物发生故障，也许不会引起整个系统发生故障，即出现断水的情况，但是也许会引起给水设计功能水平某种程度的下降，与此同时，对自控系统实现自身的功能造成一定的影响。自控系统作为水处理系统的一个重要组成部分，关系到整个系统的运行和功能的实现，通常，水处理系统对自控系统都有较高的可靠性要求。因此，对工艺系统的可靠性做出分析，确定可能对自控系统产生影响的环节，对于研究和提高自控系统可靠性具有重要的意义。
2水厂工艺系统可靠性与自控系统可靠性
水厂工艺系统的可靠性对自控系统可靠性的实现有一定程度的制约和影响，因此，有必要先对其做具体分析。通常，水厂的工艺系统结构图，如图1；
由图可看出，水厂工艺系统流程主要包括原水、静态管式混合器、折板反应池、平流沉淀池、V型滤池和清水池几个步骤，具体来说如下：
2.1原水，即等待處理的江水或者地下水，主要要求达到取水水源标准。虽然这一阶段不需要高端的技术支持，但是原水的集中提升需要一套较完整的系统设施，能够保证原水的集中及对其的有效控制。
2.2混合
在进行混合阶段的过程中，需要加入某种药物来达到去除肉眼可见物即浊度的处理效果。通常，混合装置主要包括进水手动阀门、静态管式混合器和出水手动阀门，经统计，其可靠度是：
R混合=R手阀×R管式混合器×R手阀=0.978×0.99×0.978=0.947
2.3折板反应池
每个反应池的前后都设置了手动阀门，经统计，该单元的可靠度是：
R反应池=R手阀×R折板反应池×R手阀=0.978×0.93×0.978=0.890
当2个反应池并联运行时，即n=2：
R反应池2=1-（1- R反应池）=1-（1-0.890）=0.988
当4个反应池并联运行时，即n=4：
R反应池4=1-（1- R反应池）=1-（1-0.890）=0.9998
当6个反应池并联运行时，即n=6：
R反应池6=1-（1- R反应池）=1-（1-0.890）=1
2.4平流沉淀池
每个沉淀池的前后都设置了手动阀门，经统计，该单元的可靠度是：
R平流=R手阀×R沉淀池×R手阀=0.978×0.96×0.978=0.918
由计算反应池的原理可以得出，当n=2时，R平流2=0.993；当n=4时，R平流4=1
2.5 V型滤池
每个V型滤池前均设有气动进水闸板阀门，后设清水蝶阀，故其可靠度是：
R滤池=R进水阀×R池×R排水阀=0.945×0.92×0.945=0.822
同样的道理，可以得出：当n=2时，R滤池2=0.968；n=4时，R滤池4=0.999；n=6时，R滤池6=1
通过以上计算，整个水厂工艺系统的可靠度计算结果统计如下表1
通过分析可以发现，混合装置是直接安装在工艺管道上的，因此，不能通过备用的方法来提高它的可靠度，它也因此成为整个水厂工艺系统最薄弱的环节。只有将原水和药剂迅速且均匀的混合，才能保证出水的水质。
3 水厂自控系统的可靠性与功能定位
3.1 集中管理与分散控制
这是水厂自控系统的重要功能，通过对全系统设备和运行的监视和控制，可以实现三级控制：就地手动控制，即能够通过控制箱或者柜上的控制设备等对设备实现就地手动控制；中控室集中控制，即能够在中心控制室对全站的生产过程及输水管线进行相应的监测控制与数据处理，能通过自动或者遥控的方式对全站设备进行控制；分站PLC控制，即PLC通过执行自身的控制程序，可以对本站的I/O信号进行相应的处理。
3.2通信能力
通信能力是保证水厂自控系统可靠性和功能实现的必备条件。取水泵站PLC可以组成一个广泛用于工业控制的100M以太网，以此来支持水厂工艺系统与自控系统运行的需要。轮询的时间可根据实际情况的需要在监控界面上来设定，以实现所得数据的实施有效，从而保证整个水厂系统的快速稳定与可靠运行。
3.3 系统可扩展性与开发性
可扩展性和开放性是保证水厂自控系统功能实现的必要条件。水厂生产系统采用的硬件和软件都应该符合国际标准的产品，例如，以微软公司的WindowsNT、2000或者9X平台为基础的监控系统，以ODBC、DDE、ActiveX等为基础和支持的各种规范协议。这些为过程控制系统和管理信息系统实现信息的交互、管理控制的一体化提供了可行性基础和坚实的技术支持。
3.4丰富的画面显示功能
丰富的画面显示功能是自控系统逐步趋向完善的表现，它可以为自控系统的可靠性运行提供更精确、更全面的保证。通常，计算机操作站可以显示的画面包括管网监控图、趋势图、设备操作画面、泵房动态模拟图和报警画面图等。通过对这些画面的调用，可以更加全面地掌握整个水厂生产系统的运行情况，同时，也能够对系统的各种设备进行相应的操作和控制。
3.5 报警与保护处理功能
自控系统的报警与保护处理功能能够记录设备与软件在报警发生时的相关信息，例如，故障报警时间、故障标签名称等，并且可以对报警信息进行相应的管理。
3.6 报表功能
报表可分为日、月、季度和年度报表等。根据输出的报表，可以对系统的整体运行情况和功能实现程度进行比较与观察，从而提高与保证自控系统的可靠性运行。
3.7 远程监控功能
由于时间、地点和实际情况等条件的限制，有时不能亲自对系统进行操作与控制，因此，远程监控功能成为自控系统的重要组成部分。
4 结语
通过上述分析，工艺系统可靠性对自控系统可靠性有着重要的影响，沉淀池两池并联、反应池和滤池四池并联已经达到很高的可靠度。在工艺设计时，要据此对自控系统的可靠度进行综合权衡和匹配，合理组合构筑物。
参考文献
[1] 张敏，水厂工艺系统对自控系统可靠性的影响，机械工程师[J]，2006（7）
[2] 万细阳，李军，自动控制系统在西江水厂取水工程中的应用，自动化仪表[J]，2006（27）[3] 尹德斌，朱庆明，水行业自控系统选型分析，中国给水排水[J]，2010，26.
[4] 刘盛，小型水厂工艺系统优化设计，水利经济[J]，2005，23（5）
【关键词】水厂；工艺系统；自控系统；可靠性
1 水厂工艺系统对于自控系统的可靠性的要求
水处理系统是一个完整的系统，主要包括工艺系统和自控系统两个部分。自控系统通过传感器（检测仪表）来测定工艺系统的控制参数，再由PLC（控制器）对数据进行分析和比较，同时产生出影响操作变量的作用，根据既定程序的命令发出相应的指令，并由相应的执行机构来完成该指令，以此来达到影响工艺系统运行的目的。
水厂生产系统是一个由诸多子系统结合而成的完整、复杂的综合体，作为它最基本的子系统，工艺系统对整个水厂生产系统的合理运行都有着很重要的作用，也为自控系统的运行提供基础。就可靠性逻辑关系而言，水处理工艺系统是一个典型的串联系统，如果工艺系统中的一个或几个构筑物发生故障，也许不会引起整个系统发生故障，即出现断水的情况，但是也许会引起给水设计功能水平某种程度的下降，与此同时，对自控系统实现自身的功能造成一定的影响。自控系统作为水处理系统的一个重要组成部分，关系到整个系统的运行和功能的实现，通常，水处理系统对自控系统都有较高的可靠性要求。因此，对工艺系统的可靠性做出分析，确定可能对自控系统产生影响的环节，对于研究和提高自控系统可靠性具有重要的意义。
2水厂工艺系统可靠性与自控系统可靠性
水厂工艺系统的可靠性对自控系统可靠性的实现有一定程度的制约和影响，因此，有必要先对其做具体分析。通常，水厂的工艺系统结构图，如图1；
由图可看出，水厂工艺系统流程主要包括原水、静态管式混合器、折板反应池、平流沉淀池、V型滤池和清水池几个步骤，具体来说如下：
2.1原水，即等待處理的江水或者地下水，主要要求达到取水水源标准。虽然这一阶段不需要高端的技术支持，但是原水的集中提升需要一套较完整的系统设施，能够保证原水的集中及对其的有效控制。
2.2混合
在进行混合阶段的过程中，需要加入某种药物来达到去除肉眼可见物即浊度的处理效果。通常，混合装置主要包括进水手动阀门、静态管式混合器和出水手动阀门，经统计，其可靠度是：
R混合=R手阀×R管式混合器×R手阀=0.978×0.99×0.978=0.947
2.3折板反应池
每个反应池的前后都设置了手动阀门，经统计，该单元的可靠度是：
R反应池=R手阀×R折板反应池×R手阀=0.978×0.93×0.978=0.890
当2个反应池并联运行时，即n=2：
R反应池2=1-（1- R反应池）=1-（1-0.890）=0.988
当4个反应池并联运行时，即n=4：
R反应池4=1-（1- R反应池）=1-（1-0.890）=0.9998
当6个反应池并联运行时，即n=6：
R反应池6=1-（1- R反应池）=1-（1-0.890）=1
2.4平流沉淀池
每个沉淀池的前后都设置了手动阀门，经统计，该单元的可靠度是：
R平流=R手阀×R沉淀池×R手阀=0.978×0.96×0.978=0.918
由计算反应池的原理可以得出，当n=2时，R平流2=0.993；当n=4时，R平流4=1
2.5 V型滤池
每个V型滤池前均设有气动进水闸板阀门，后设清水蝶阀，故其可靠度是：
R滤池=R进水阀×R池×R排水阀=0.945×0.92×0.945=0.822
同样的道理，可以得出：当n=2时，R滤池2=0.968；n=4时，R滤池4=0.999；n=6时，R滤池6=1
通过以上计算，整个水厂工艺系统的可靠度计算结果统计如下表1
通过分析可以发现，混合装置是直接安装在工艺管道上的，因此，不能通过备用的方法来提高它的可靠度，它也因此成为整个水厂工艺系统最薄弱的环节。只有将原水和药剂迅速且均匀的混合，才能保证出水的水质。
3 水厂自控系统的可靠性与功能定位
3.1 集中管理与分散控制
这是水厂自控系统的重要功能，通过对全系统设备和运行的监视和控制，可以实现三级控制：就地手动控制，即能够通过控制箱或者柜上的控制设备等对设备实现就地手动控制；中控室集中控制，即能够在中心控制室对全站的生产过程及输水管线进行相应的监测控制与数据处理，能通过自动或者遥控的方式对全站设备进行控制；分站PLC控制，即PLC通过执行自身的控制程序，可以对本站的I/O信号进行相应的处理。
3.2通信能力
通信能力是保证水厂自控系统可靠性和功能实现的必备条件。取水泵站PLC可以组成一个广泛用于工业控制的100M以太网，以此来支持水厂工艺系统与自控系统运行的需要。轮询的时间可根据实际情况的需要在监控界面上来设定，以实现所得数据的实施有效，从而保证整个水厂系统的快速稳定与可靠运行。
3.3 系统可扩展性与开发性
可扩展性和开放性是保证水厂自控系统功能实现的必要条件。水厂生产系统采用的硬件和软件都应该符合国际标准的产品，例如，以微软公司的WindowsNT、2000或者9X平台为基础的监控系统，以ODBC、DDE、ActiveX等为基础和支持的各种规范协议。这些为过程控制系统和管理信息系统实现信息的交互、管理控制的一体化提供了可行性基础和坚实的技术支持。
3.4丰富的画面显示功能
丰富的画面显示功能是自控系统逐步趋向完善的表现，它可以为自控系统的可靠性运行提供更精确、更全面的保证。通常，计算机操作站可以显示的画面包括管网监控图、趋势图、设备操作画面、泵房动态模拟图和报警画面图等。通过对这些画面的调用，可以更加全面地掌握整个水厂生产系统的运行情况，同时，也能够对系统的各种设备进行相应的操作和控制。
3.5 报警与保护处理功能
自控系统的报警与保护处理功能能够记录设备与软件在报警发生时的相关信息，例如，故障报警时间、故障标签名称等，并且可以对报警信息进行相应的管理。
3.6 报表功能
报表可分为日、月、季度和年度报表等。根据输出的报表，可以对系统的整体运行情况和功能实现程度进行比较与观察，从而提高与保证自控系统的可靠性运行。
3.7 远程监控功能
由于时间、地点和实际情况等条件的限制，有时不能亲自对系统进行操作与控制，因此，远程监控功能成为自控系统的重要组成部分。
4 结语
通过上述分析，工艺系统可靠性对自控系统可靠性有着重要的影响，沉淀池两池并联、反应池和滤池四池并联已经达到很高的可靠度。在工艺设计时，要据此对自控系统的可靠度进行综合权衡和匹配，合理组合构筑物。
参考文献
[1] 张敏，水厂工艺系统对自控系统可靠性的影响，机械工程师[J]，2006（7）
[2] 万细阳，李军，自动控制系统在西江水厂取水工程中的应用，自动化仪表[J]，2006（27）[3] 尹德斌，朱庆明，水行业自控系统选型分析，中国给水排水[J]，2010，26.
[4] 刘盛，小型水厂工艺系统优化设计，水利经济[J]，2005，23（5）