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摘 要：通过分析目前莱钢的动力供水情况，根据目前国内外先进供水自动化工艺，分析莱钢目前供水系统存在问题，探讨应用自动化系统的可行性。
关键词：供水自动化；管网平衡；控制系统。
1、概述
近几年，莱钢企业生产规模不断扩大，在几年间实现了200万吨钢到1000万吨钢的跨越。作为莱钢重要生产辅助岗位的动力供水系统也有了大规模的发展和进步，新建管网长度、供水设备数量、供水能力都达到了2000年的三倍左右。但随着规模的扩大，莱钢老供水系统的自动化程度并没有随之改造提高，由于新老管网系统具有工艺关联性，在生产运行中逐步显现出以下几个问题，对公司生产效率和效益的提高造成了一定的影响：
1.1供水点分散，管理难度大。目前莱钢供水系统主要有4个水源地（包括40多个一级水井站所），3个较大的内部供水网络，3个中心运行水厂，分布在莱钢周边二十多平方公里范围内。
1.2系统控制自动化水平低。除新建的型钢水厂、银前泵站建立了局部的运行控制系统外，其他的局部站所并未建立完整的自动化监控及运行控制网络，整个生产系统没有建立整体网络控制平台，大多数的运行参数控制主要依靠人工凭经验进行调整。
1.3劳动密集，生产效率低。由于各站所分散且联系单一，手工进行设备操作、设备检修，人工统计数据、制作报表，造成维护工作十分复杂，并会耗费大量的人力物力，造成不必要的浪费。
1.4系统波动大，运行不经济。由于人工控制的信息传递时间延迟，造成系统压力处于较大波动状态，一是运行能耗偏高，二压力波动容易造成设备损坏，造成直接经济损失。
莱钢不断扩大的生产规模和越来越复杂的生产形式，要求建立统一的供水调度系统计算机控制模型和控制网络，能够完成莱钢范围内所有供水站所、运行信息的统一管理和控制，提高生产系统的稳定性和高效性，提高莱钢供水的生产效率和经济效益。
2、供水系统自动化的目的和意义
莱钢供水管网计算机控制系统的建立，主要是为了建立完整的企业生产调度平台、控制平台，提高莱钢供水系统的现代化水平，及时高效的传递生产信息和生产数据，降低劳动强度并提高工作效率，提高事故处理及应急反应能力。计算机控制系统的建立，可以使调度人员把握生产大局，掌握整体运行数据，减少因生产信息传递不准确或不全面而造成的人为误操作。控制系统减少手动操作的项目，降低劳动强度和手工操作项目，减少人为操作事故发生的频次。
建立供水计算机控制系统后，将能够实现莱钢供水系统各分散站所、各系统的直接和统一管理，准确而及时的查看即时生产信息，正确指导生产运行方式的调整，保障安全稳定高效的生产，通过计算机系统可以实现生产信息的即时显现和历史运行曲线绘制，指导生产系统的变化方向和幅度，提前采取预防或指导性措施。
3、供水自动化控制的发展和应用
泵站控制系统（Operation of Pumping Station）的发展是随着计算机控制理论和技术的不断发展而逐步成熟起来的，它是自动化控制技术应用的不断延伸和扩展，从而在供排水生产领域实现优化生产工艺、提高供水生产效率的有效手段。目前国内大部分的新建泵站和中心控制水厂，都把计算机控制系统纳入初期的设计和建设施工过程中，以提高供水系统的自动化水平和控制运行效率。
近几年来，由于计算机技术的飞速发展和自动化控制理论的不断完善，使应用于计算机的自动化控制系统尤其是控制软件和控制范围等都得到了极大的发展和提高，这也就为计算机控制系统应用于大规模的系统控制提高了保障。
供水系统的控制技术的发展是沿循单泵控制、多泵控制、泵站综合控制的顺序逐步全面深入到供水工艺的各方面；系统控制技术逐步由人工监视调整控制电路、应用PLC实现单机控制、利用PC机实现多设备的控制、计算机实现系统综合自动控制的逐步成熟和深入的过程。
供水自动化控制技术的实现，主要通过可编程序控制器（PLC）、继电器、变频器、信号感应调节器、计算机等物理设备以及与方便高效的自编程序和强大的编译软件的综合应用，它可以实现被操作设备的自动启停、自适应调节等操作，替代原来的人工操作，保障供水生产的安全、准确、快捷，实现经济运行。
在实际应用中，采用PLC控制恒压供水，还能容易地随时修改控制程序，以改变各元件的工作时间和工作状况，满足不同情况要求。与继电器或硬件逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更大的灵活性和通用性。由于PLC等可编程序控制器以及单片机在供水生产过程中得到了广泛的应用，但限于这些设备本身所具有的数据处理能力，对于较为大型的供水设备如一个大中型水厂的综合运行系统，就需要将这个系统分成多个子系统，使每个子系统都能成为一个单独实现控制的系统，然后再通过程序将这些子系统按照逻辑关系统一组合起来，这就形成了分级控制系统。
分级控制是大系统的一种结构，也是智能控制的一种形式。就解决生产过程中控制系统和管理系统的联系，通过计算机由上至下，由点到面如由领导到生产机构从全局到局部来协调彼此之间的关系，达到分级控制生产过程的目的。
随着微型机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、模拟仪表等构件的不断发展，以及控制理论和控制技术的不断成熟和创新，供水计算机控制系统已不仅仅停留在技术层面，它还需要一定的工艺方面的储备和管理层的引导。在实际生产过程中既存在控制问题，也存在大量的管理问题，过去复杂的生产过程控制系统往往采取集中控制方式，以便对计算机充分利用。这种控制方式由于任务过于集中，一旦计算机出现故障，将会影响全局。该系统的特点是将控制功能分散，用多台计算机分别执行不同的控制功能，既能进行控制又能实现管理。由于计算机控制和管理范围的缩小、使其应用灵活方便，可靠性增高。价廉而功能完善的微机的出现，则可以由若干台微处理器或微机分别承担部分任务，这种分级(或分布式)计算机系统也是下一步供水计算机控制系统发展的趋势（如图1）。
4莱钢供水系统自动化的可实现性
莱钢供水系统在近五年得到了大规模的扩张和发展，供水能力由原来的1500万吨/年提高到现在的4000万吨/年，供水管道总长度也由原来的几十公里增加到目前的一百六十多公里。目前，莱钢已经根据生产厂区的不同将供水管网划分为老区、型钢区和银前区三个区域，实际上三个区域之间都有管道相互连接，形成了一个有机的相互影响的供水整体。三个区域的具体的关联图如下（图2）：
图2：莱钢供水系统关联图(箭头表示水流向)
目前，型钢水厂、银前泵站、清二级泵房等已经实现了初步的微机化控制，工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、模拟仪表的并数据采集都能集中显示在监控计算机上，但目前只实现了水厂供水生产信息的传递，并未实现设备的闭环自动化控制，设备的开停，阀门的操作和变频器的调节都只是实现了在人机界面上的操作，并没有实现真正意义上的自动化控制。而清二级水厂目前正在进行改扩建，改造完成后也将实现型钢水厂工控机所具有的功能，甚至实现部分一级水源井与泵站水池水位的自动调节。
而三个供水区域之间只是简单的通过管道相连，控制阀门平时处于全开状态，区域之间并没有实现有效的监控和管理，管网压力波动较大，一个区域管网的压力波动将直接影响到另一个区域的供水，对局部管网发生的事故难以准确发现和判断，事故点仍然依靠原始的人力查找和判断，极易造成事故影响范围和处理难度加大，给冶金主业生产造成影响。
根据莱钢供水系统的特点，建立供水系统计算机控制系统必须确定明确的计算机控制网络，通过对以前应用实例的分析，确定采用分级控制的方式，通过计算机由上至下，由点到面如由领导到生产机构从全局到局部来协调彼此之间的关系，实现整体网络的计算机控制。通过分析，确定建立三级调度控制网络：中心调度控制层、区域水厂控制层和运行设备控制层（图3）。
5、供水系统自动化的优点
供水自动化系统建立后，可以实现管网压力系统控制，通过对供水系统建模，计算出各子系统的压力控制区间，并由此计算出2个中心水厂的正常压力控制幅度，通过计算机系统根据用户需求调整系统压力平衡，避免供水系统的大幅度波动，优化生产工艺及生产调整方式，使系统达到经济运行状态，降低系统运行成本和能耗，满足钢铁主业生产的正常需求，创造较大的经济效益和社会效益。同时，自动化控制系统的运用，可以提高莱钢供水系统管理水平和控制能力，使供水系统成为热线动力供应中一个有机的、最为高效的链条。
关键词：供水自动化；管网平衡；控制系统。
1、概述
近几年，莱钢企业生产规模不断扩大，在几年间实现了200万吨钢到1000万吨钢的跨越。作为莱钢重要生产辅助岗位的动力供水系统也有了大规模的发展和进步，新建管网长度、供水设备数量、供水能力都达到了2000年的三倍左右。但随着规模的扩大，莱钢老供水系统的自动化程度并没有随之改造提高，由于新老管网系统具有工艺关联性，在生产运行中逐步显现出以下几个问题，对公司生产效率和效益的提高造成了一定的影响：
1.1供水点分散，管理难度大。目前莱钢供水系统主要有4个水源地（包括40多个一级水井站所），3个较大的内部供水网络，3个中心运行水厂，分布在莱钢周边二十多平方公里范围内。
1.2系统控制自动化水平低。除新建的型钢水厂、银前泵站建立了局部的运行控制系统外，其他的局部站所并未建立完整的自动化监控及运行控制网络，整个生产系统没有建立整体网络控制平台，大多数的运行参数控制主要依靠人工凭经验进行调整。
1.3劳动密集，生产效率低。由于各站所分散且联系单一，手工进行设备操作、设备检修，人工统计数据、制作报表，造成维护工作十分复杂，并会耗费大量的人力物力，造成不必要的浪费。
1.4系统波动大，运行不经济。由于人工控制的信息传递时间延迟，造成系统压力处于较大波动状态，一是运行能耗偏高，二压力波动容易造成设备损坏，造成直接经济损失。
莱钢不断扩大的生产规模和越来越复杂的生产形式，要求建立统一的供水调度系统计算机控制模型和控制网络，能够完成莱钢范围内所有供水站所、运行信息的统一管理和控制，提高生产系统的稳定性和高效性，提高莱钢供水的生产效率和经济效益。
2、供水系统自动化的目的和意义
莱钢供水管网计算机控制系统的建立，主要是为了建立完整的企业生产调度平台、控制平台，提高莱钢供水系统的现代化水平，及时高效的传递生产信息和生产数据，降低劳动强度并提高工作效率，提高事故处理及应急反应能力。计算机控制系统的建立，可以使调度人员把握生产大局，掌握整体运行数据，减少因生产信息传递不准确或不全面而造成的人为误操作。控制系统减少手动操作的项目，降低劳动强度和手工操作项目，减少人为操作事故发生的频次。
建立供水计算机控制系统后，将能够实现莱钢供水系统各分散站所、各系统的直接和统一管理，准确而及时的查看即时生产信息，正确指导生产运行方式的调整，保障安全稳定高效的生产，通过计算机系统可以实现生产信息的即时显现和历史运行曲线绘制，指导生产系统的变化方向和幅度，提前采取预防或指导性措施。
3、供水自动化控制的发展和应用
泵站控制系统（Operation of Pumping Station）的发展是随着计算机控制理论和技术的不断发展而逐步成熟起来的，它是自动化控制技术应用的不断延伸和扩展，从而在供排水生产领域实现优化生产工艺、提高供水生产效率的有效手段。目前国内大部分的新建泵站和中心控制水厂，都把计算机控制系统纳入初期的设计和建设施工过程中，以提高供水系统的自动化水平和控制运行效率。
近几年来，由于计算机技术的飞速发展和自动化控制理论的不断完善，使应用于计算机的自动化控制系统尤其是控制软件和控制范围等都得到了极大的发展和提高，这也就为计算机控制系统应用于大规模的系统控制提高了保障。
供水系统的控制技术的发展是沿循单泵控制、多泵控制、泵站综合控制的顺序逐步全面深入到供水工艺的各方面；系统控制技术逐步由人工监视调整控制电路、应用PLC实现单机控制、利用PC机实现多设备的控制、计算机实现系统综合自动控制的逐步成熟和深入的过程。
供水自动化控制技术的实现，主要通过可编程序控制器（PLC）、继电器、变频器、信号感应调节器、计算机等物理设备以及与方便高效的自编程序和强大的编译软件的综合应用，它可以实现被操作设备的自动启停、自适应调节等操作，替代原来的人工操作，保障供水生产的安全、准确、快捷，实现经济运行。
在实际应用中，采用PLC控制恒压供水，还能容易地随时修改控制程序，以改变各元件的工作时间和工作状况，满足不同情况要求。与继电器或硬件逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更大的灵活性和通用性。由于PLC等可编程序控制器以及单片机在供水生产过程中得到了广泛的应用，但限于这些设备本身所具有的数据处理能力，对于较为大型的供水设备如一个大中型水厂的综合运行系统，就需要将这个系统分成多个子系统，使每个子系统都能成为一个单独实现控制的系统，然后再通过程序将这些子系统按照逻辑关系统一组合起来，这就形成了分级控制系统。
分级控制是大系统的一种结构，也是智能控制的一种形式。就解决生产过程中控制系统和管理系统的联系，通过计算机由上至下，由点到面如由领导到生产机构从全局到局部来协调彼此之间的关系，达到分级控制生产过程的目的。
随着微型机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、模拟仪表等构件的不断发展，以及控制理论和控制技术的不断成熟和创新，供水计算机控制系统已不仅仅停留在技术层面，它还需要一定的工艺方面的储备和管理层的引导。在实际生产过程中既存在控制问题，也存在大量的管理问题，过去复杂的生产过程控制系统往往采取集中控制方式，以便对计算机充分利用。这种控制方式由于任务过于集中，一旦计算机出现故障，将会影响全局。该系统的特点是将控制功能分散，用多台计算机分别执行不同的控制功能，既能进行控制又能实现管理。由于计算机控制和管理范围的缩小、使其应用灵活方便，可靠性增高。价廉而功能完善的微机的出现，则可以由若干台微处理器或微机分别承担部分任务，这种分级(或分布式)计算机系统也是下一步供水计算机控制系统发展的趋势（如图1）。
4莱钢供水系统自动化的可实现性
莱钢供水系统在近五年得到了大规模的扩张和发展，供水能力由原来的1500万吨/年提高到现在的4000万吨/年，供水管道总长度也由原来的几十公里增加到目前的一百六十多公里。目前，莱钢已经根据生产厂区的不同将供水管网划分为老区、型钢区和银前区三个区域，实际上三个区域之间都有管道相互连接，形成了一个有机的相互影响的供水整体。三个区域的具体的关联图如下（图2）：
图2：莱钢供水系统关联图(箭头表示水流向)
目前，型钢水厂、银前泵站、清二级泵房等已经实现了初步的微机化控制，工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、模拟仪表的并数据采集都能集中显示在监控计算机上，但目前只实现了水厂供水生产信息的传递，并未实现设备的闭环自动化控制，设备的开停，阀门的操作和变频器的调节都只是实现了在人机界面上的操作，并没有实现真正意义上的自动化控制。而清二级水厂目前正在进行改扩建，改造完成后也将实现型钢水厂工控机所具有的功能，甚至实现部分一级水源井与泵站水池水位的自动调节。
而三个供水区域之间只是简单的通过管道相连，控制阀门平时处于全开状态，区域之间并没有实现有效的监控和管理，管网压力波动较大，一个区域管网的压力波动将直接影响到另一个区域的供水，对局部管网发生的事故难以准确发现和判断，事故点仍然依靠原始的人力查找和判断，极易造成事故影响范围和处理难度加大，给冶金主业生产造成影响。
根据莱钢供水系统的特点，建立供水系统计算机控制系统必须确定明确的计算机控制网络，通过对以前应用实例的分析，确定采用分级控制的方式，通过计算机由上至下，由点到面如由领导到生产机构从全局到局部来协调彼此之间的关系，实现整体网络的计算机控制。通过分析，确定建立三级调度控制网络：中心调度控制层、区域水厂控制层和运行设备控制层（图3）。
5、供水系统自动化的优点
供水自动化系统建立后，可以实现管网压力系统控制，通过对供水系统建模，计算出各子系统的压力控制区间，并由此计算出2个中心水厂的正常压力控制幅度，通过计算机系统根据用户需求调整系统压力平衡，避免供水系统的大幅度波动，优化生产工艺及生产调整方式，使系统达到经济运行状态，降低系统运行成本和能耗，满足钢铁主业生产的正常需求，创造较大的经济效益和社会效益。同时，自动化控制系统的运用，可以提高莱钢供水系统管理水平和控制能力，使供水系统成为热线动力供应中一个有机的、最为高效的链条。