3
系統的智能性
自控系統的實用性實際上要求系統有較高的智能度或容錯能力。開發大型的專家系統是比較困難的,但可以將平常的運行經驗加入控制程序中,即加入若干個智能點。譬如可以通過出口壓力信號或電機電流判斷反沖洗水泵是否出水(因離心水泵空轉時的電流比正常運轉時的電流小得多);又如當程控打開某濾池的排水閥時,其全開行程開關未動作,但此時濾池水位突然下降,由此判斷排水閥已打開而不必終止程序執行。這些智能點的加入使系統的適應能力大大提高,PLC通過分析有限的信號量可以發現被控設備的故障。再譬如,可以通過計算液控蝶閥前后補油的時間間隙來判斷其是否漏油,這種將運行人員經驗化為智能控制的方法是傳統繼電控制或單回路調節儀表所無法比擬的。
4
過程控制及遠程手動操作
水廠過程控制(如對加氯、加礬、恒水位控制等)具有慣性大、純滯后時間長等特點。理論證明,對于具有Ke-τ/(1+T1)(1+T2S)特性的控制對象,PID是一種最優控制,但當其純滯后時間τ大于數分鐘時,采用PID控制的效果不佳。對于加藥系統來說,純滯后時間由其投加點及采樣點的距離決定。作為一個特例,濾后水加氯較為復雜,為了達到自動控制的目的,要求氯氣經充分混合后立即檢查余氯值作為復合環控制的反饋信號。但有的工藝設計將混合接觸時間定得太長,尤其在建廠初期因制水量遠小于額定產量,水流速度慢,造成混合接觸的時間更長,對控制系統來說,即意味著純滯后時間的延長。在這種情況下,濾后水加氯即便采用復合環控制,效果也不太理想。唐家水廠的濾
后加氯采用了采樣PID控制,通過控制其采樣周期來補償系統的純滯后時間,效果很好,真正做到了自動投加。當然也可以利用PLC所提供的PID指令構成串級控制系統,其目的都是為了克服或補償系統純滯后時間太長對控制帶來的影響。
對于慣性大、純滯后時間長的系統采用手動控制是很有效的,一個熟練的操作工人并不需要頻繁的操作就能將余氯、清水池水位等控制得很好。如果中控室有人值班并可通過網絡進行手動操作,則該方式至少可以作為自動控制的一種后備或補充,使系統更加可靠、實用。這里的關鍵問題是怎樣實現兩種控制方式的方便切換。譬如,對于采用SCD儀控制加礬的投加系統,一般都采用儀表本身自帶的復合環PID控制器進行控制(如圖
5
功能擴展及聯網
對水廠而言,如果只是本地擴展,采用PLC網絡就能提供足夠的范圍和容量,但涉及遠程監控時,需要綜合考慮各種因素,選擇一個較好的方案?紤]到珠海市供水總公司已建立了一個局域網,為實現與該局域網交換數據,采取了一個簡單、低成本的方法,即通過掛在局域網的電腦實現和遠方PLC對點的通訊。該PLC預先收集控制網絡的所有信息,通訊采用無線頻道,在線采集的數據存放在指定格式的數據庫里。與采用現成的基于Internet的方案(一般的大型工程控制軟件都有類似的軟件包)相比較,上述方案成本低,軟件開發的工作量小,數據刷新的速度快。
唐家水廠的自控系統通過近兩年的運行,證明了該系統實用可靠,完全達到了預定的功能和目標。