进口设备国有化升级改造

摘 要：吉林市水务集团有限公司第二供水厂从1964年建厂到1998年扩能改造和2012年自控系统升级两次改造，已由一个生产能力为4万吨/日升级为12万吨/日生产能力的自动化水厂，无论从净化工艺、自控系统还是日常的维护管理上已达到小型现代化水厂规模。

关键词：自控网络系统；PLC模块；升级改造；拓扑结构；数据共享

吉林市水务集团有限公司第二供水厂始建于1964年，日处理能力为4万吨/日，随着城市建设规模不断扩大，用户的自然增长，原有的处理水量已满足不了新增用户要求。于2012年4月至7月间，对自控系统进行了升级改造，建成一个现代化水厂，从而最终实现整个净化系统在高能效、高效率中运行。

1 原自控系统运行工况

1.1 原有自控系统

设有7个主要PLC站，分别为取水站、加药站、滤池站、加氯站、老送水站、新送水站、中控室报警屏及模拟屏驱动站。各主站采用TSX67系列PLC，具有“集中管理，分散控制”的功能，中心控制站，监控子站和现场手动操作的分级控制，技术先进，结构开放，支持多种网络，编程方便。

1.2 原有通讯协议

FIPWAY用于现场监控站PLC之间互联，数据传送数率1Mbps.ETHWAY用于联接水厂与5个PLC子站与中控室监控计算机及管理计算机数据传送数率19.2Mbps。该网络使用PLC模块型号为TSX-ETH107，MODBUS用于取水泵站PLC，由于取水泵站离水厂较远，取水泵站PLC使用调制调解器，（Moden）通过MODBUS协议直接与监控及管理计算机连接。

UNITELWAY：通过该通讯方式加药PLC控制加药泵变频器远行参数。

ETHERNET：监控计算机通过该网络向管理计算机传输存档文件，特别是当监控计算机故障，管理计算机远行监控软件时其起到替代作用。

2 自控系统升级改造的目的

二水厂扩建竣工投产已近15年，随着投产时间逐年增加，对自控系统的可靠性逐年降低，其配套的PLC模块由于退市等原因造成配件购置困难，同时由于自控系统整体设计为上世纪九十年代标准，控制系统存在很多落后技术，如自控网络的拓扑结构采用树状结构等，为消除自控系统存在的问题及隐患等，采用新技术，对自控系统的一些功能做优化和维护，从而最终提高系统的性能。

本次升级改造本着遵循先进性、实用性、可靠性、经济型、开放性的原则，满足供水过程生产管理和水处理工艺对自动化控制的要求，实现“集中监控和管理，分散控制，数据共享”以保证整个水厂运行协调一致。

升级后的自动化系统达到符合相应的国际、国内标准和行业规范，并在实施时充分考虑到方案的合理性、经济型、先进性、整体性和可行性。PLC系统选择符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准，并且易购置、易管理、易维护、隔离性好、结构坚固、抗腐蚀，能适应较宽的温度变化范围，系统具有良好的电磁兼容性，能够承受工业环境的严格要求，平均寿命大于10年，采用目前比较先进的主流产品，具有很强的兼容性，为了保证在今后的扩建和改造是满足控制要求，在选择时应充分考虑系统的扩展能力，在满足现有的功能要求的基础上，保留有20%的系统冗余，考虑到我公司已经投入使用的第三供水厂PLC系统，本次升级重点考虑采用西门子公司产品，便于未来的备品备件管理，技术培训和人员岗位交流等自控系统升级改造后：

硬件方面：

报警屏：废除原有的报警屏，由于原有的报警屏仅能起到对现场设备及过程数据值进行报警功能，废除原有的模拟屏驱动方式，改为通过计算机直接驱动的方式。

计算机：由于计算机CPU为P2级别，硬件系统及配套通讯卡已停产，无法备品备件，更换高性能计算机系统。

软件方面：原有中控室软件系统为美国WONDRE公司的Intouch5.6B组态软件，按目前标准已无法同新自控系统配套使用，升级为西门子公司的产品及国产组态王等，在系统构架方面，采用C/S结构，便于主管人员随时掌握生产过程及工艺运行状态。

自控网络系统：本次升级为工业以太网，网络拓扑结构为环状。带有冗余，并可实现故障自动切换功能，对于取水泵站子站，将原有有线通讯方式更换为无线方式。

加药子站：原有系统在设计时投药控制，其实是人工操作，依靠沉后水浊度及沉后水矾花形态进行判断投加，滞后因素大、连续性差，投加量难以准确控制，药单耗较大，本次升级为通过软件方式建立投药专家系统模型，选择PAC加药自动投加控制模式，实现及时准确投加。

滤池子站：原有的公用冲洗PLC功能受反冲洗设定条件限制，如不满足其中一项反冲洗要求状态时，发出报警，不能进行反冲洗或反冲洗停止，导致阶段性的影响滤后水质及水量。本次升级为在操作方式上建立完全脱离PLC模式下的手动操作模式，以保证滤池单元PLC完全故障情况下的应急手动操作。

加氯子站：有PLC直接驱动加氯机实现全自动加氯，原有的加氯系统子站PLC，分为开环控制（手动）和闭环控制（自动）控制，已达到目前要求的先进的自控水平。

新老系统送水泵房子站：将重新建立相关报警信息（在操作柜及中控室电脑上）。

3 先进的自动化水厂更需要科学化的管理

随着自动化系统升级竣工投产，吉林市水务集团有限公司第二供水厂经过十多年的远行管理，摸索和总结出一些切实可行的管理方法，成功将部分进口设备国有化，完全突破了国外技术的控制，在同行业中国有技术占领先地位。

加强设备的管理，设备的科学管理是现代化企业的一个基本特征，也是衡量企业管理水平的重要标准。在水厂的安全、质量目标管理中，对安全供水的影响有两大因素：即人的因素和设备的因素。首先是人的因素，其次是设备因素，只有一专多能的人掌握了先进的技术，才能对设备的恰当维修时段，实现具有预知性和计划性，才能使运行的设备保持“两高”，即高可靠性和高寿命，借以保证高效、安全、优质供水。

（1）制定年度设备定期维护保养与检修计划。设备的维修与维护分“定期维修”和“预知、预测性维修”两种。定期维护与检修是保证设备正常运行的基础，也是安全优质供水的重要前提。每台设备的定期维护周期根据设备的特点或日常维护中发现的问题而定。预知、预测性维修模式就是以先进的设备运转诊断仪器及先进的检测技术为前提，对设备进行预先计划维修，防患于未然。在每年年初对每台设备综合评估后，制定不同时段的维护保养及检修计划，计划中详细规定了检修时间、检修部位及检修内容，检修后认真填写检修记录并存档，年末对设备的运行情况进行分析，总结出设备易出现的故障点，在次年计划中有针对性加强保护与保养力度，10多年来避免了几十次次重大事故的发生。

（2）建立一支快速反应队伍与完善的三级巡检制度。针对不同部件在自控系统中的重要性，结合其可靠程度，每天坚持领导、技术人员、维修人员三级巡检制度，发现问题及时处理，将事故的隐患消灭在萌芽状态。自控设备出现故障时，往往会导致一些主要设备瘫痪，故从设备开始运行时，就要确定维修、抢修人员，并有目的的提高他们的业务素质及处理事故的能力，熟练掌握设备构造、原理、操作技能，达到熟能生巧、推陈出新的效果。

（3）配备充足的、高质量的备件。在PLC及监控系统，自动投加系统、在线仪表和计算机系统中，哪一环节出现故障都将影响其他岗位的正常运行，特别是PLC系统，会导致某一岗位的正常运行，因此配备充足的、高质量的备件是必要的。具体储备数量按在用设备关键器件的比例而定，有针对性的对易损件加大储备适量，15年来，我们的设备备用率达20-60%。