物联网技术在水厂监测与控制系统中的应用

　　水厂生产具有连续不间断的特点，监控对象分布在加药、滤池、泵站等各个单元，数据分散、检测量大、顺序控制量多、反馈调剂量少是 水厂控制系统构成的主要特点。根据水厂工艺的这些特点，水厂监测与控制系统的工作模式是 “集中管理、分散控制”，系统结构是 “纵向分层，横向分站”。

　　“集中管理”指调度主机完成信息采集和处理，实行集中的监控管理；

　　“分散控制”指控制系统分散智能、分散控制、分散供电和分散负荷；

　　“纵向分层”指水厂的控制系统从结构上分为：现场级、控制级和管理级，局部网络将三者紧密地联系起来。

　　“横向分站”指按照水厂的工业流程，一般将控制单元划分为原水泵房、加药、沉淀、过滤、   处理、出水泵房、排泥水处理等单元。

　　 一、系统结构

　　水厂监测与控制系统也称自来水厂自动控制系统，由现场仪表部分、数据采集与控制部分、监控部分组成。

　　(1)现场仪表部分

　　现场仪表部分包括过程参数仪表以及机泵、软密封闸阀设备等执行机构，提供水厂各个生产环节的实时数据，是     基础的部分。过程参数检测仪表包括水质参数的在线检测仪表，如水温、浊度、PH值、电导率、溶解氧等在线测量装置；供水系统工作参数在线检测仪表，如压力、液位、流量等仪表。

　　(2)数据采集和控制部分

　　数据采集和控制部分采集现场仪表系统提供的数据，并据此做出相应的控制。根据其采集和控制方式可分为集中型控制系统CCS和集散型控制系统DCS；根据机构模式，可分为现场总线型系统和集散型控制系统。

　　数据采集和控制部分一般由可编程控制器PLC来实现。PLC是 在电器控制技术和计算机技术的基础上出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的工业控制装置。

　　(3)监控部分

　　监控部分用于向数据采集与控制系统写入工作参数或输入操作命令，并将采集到的数据以图表等直观的形式显 示，实现人与机器的交互操作。

　　现场仪表系统设置在生产现场；数据采集与控制系统设置了多个PLC站，分别用于监测和控制加药、滤池、臭氧、出水房、污泥处理工艺流程以及沟槽阀门的启闭，网络系统采用了工业以太网，完成信息的传送交流。

　　二、系统功能

　　(1)监测功能

　　监测内容：主要包括水质参数，过程参数，电气参数，设备运行工况，弹性座封闸阀开合状况等。

　　在人机界面上既显 示动态工艺流程及相关参数图、工艺参数运行曲线图、设备运行状态图、警报画面、趋势画面等，亦可显 示历史数据。显 示方式可以为数据、表格、图像、曲线、棒图、饼图等形式，并能通过颜色变化、百分比、色标填充等手段增强画面的可视性。这些画面可以通过转换设备传输到大屏幕、投影屏、模拟屏上显 示。

　　(2)数据处理功能

　　①数据采集。利用现场PLC控制设备，采集实时检测的各类数据，数据类型要求包括：模拟量、开关量、和脉冲量等。

　　②数据存档。系统采集的实时数据或运算数据，按照其不同类型、属性、时序等分类，建立和保存在相应的数据库中。这些数据库是 开放性的平台，支持大多数的软件系统，与各种 硬件拥有较高的兼容性。需要设置不同级别的数据库操作权限和密码，每个等级密码中设计有操作工号。

　　③数据处理。对存放在数据库中的数据，进行    大值、    小值、平均值、偏差值、累计值和其他各种 的运算处理。根据需要，生成各类实用图表、趋势曲线等。

　　④报表生成。包括即时报表、班报、日报、月报、季报、年报、警报记录报表、操作记录报表等。还可根据需要生成各类综合报表，如电耗、药耗、水质参数等报表。并具有定时打印和随机打印的功能。

　　(3)自动控制功能

　　根据控制要求及工艺条件，按照预先设定的程序自动启动或停止工艺设备，在加药、加石灰、加氯、漏氯、过滤、反冲洗等工艺环节，根据需要形成本地闭环控制系统，各生产工艺按设定工艺自动运行。

　　控制方式选择：有三种 选择控制方式—本地手动方式、远程控制方式、自动控制方式。本地手动方式优先级别    高，远程控制方式次之，自动控制方式优先级别    低。在远程控制的模式下，系统操作人员可以通过计算机直接下达命令，启动或者停止某些设备。

　　此外，在计算机上还可对生产工艺上的运行参数进行设定。

　　3.系统技术特点

　　(1)以PLC控制器实现分散控制

　　PLC站面向现场，每个PLC站都具备CPU控制功能，既具有输入/输出(I/O)。整个系统控制和输入/输出功能由各个PLC站完成。这种 方式即可以系统的性，又可以提高系统的整体性能。

　　(2)以计算机实现集中管理

　　计算机的功能被限制在人机界面、参数设定、远程控制、时间警报等方面，从而实现了集中管理。由于PC机的性与PLC相比要低得多，它的品质往往成为系统性的瓶颈，因此选择的PC机是 相当重要的。

　　随着智能化仪表和现场总线技术的发展，现场总线控制系统FCS正逐渐   推广应用