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【摘要】本文通过对九江某水厂原自动化系统存在问题的简要分析和对该自动化改造项目技术方案以及工程实施保证措施的论述，揭示了在水厂自动化改造过程中，根据现场具体情况，按照经济适用的原则，优选改造方案和工程保证措施的重要性。
【关键词】水厂；自动化；改造
一、原控制系统简介
九江某水厂自动化控制系统自1998年投入运行，到现在已有十余年。自控系统现场监控硬件为当时较为流行的德国西门子S5系列PLC，共设取水站、净水站、送水站、监控主站四个控制站，三个控制站通过CP5431通讯模块，以PROFIBUS-FMS通讯协议上行与监控主站通讯，其中，净水站又以PROFIBUS-DP通讯协议与下挂的10个ET200U远程I/O子站，完成一、二期反应沉淀池、滤池、加氯间以及加药间的控制。
监控主站系统由主站PLC0及2台主监控计算机的构成。主站PLC0在与上述分站完成通讯的同时，也通过CP1430的S5通讯模块，以10M的SINEC H1以太网通讯方式与两台主监控计算机上的FIX3.5监控软件通讯，形成全厂的监控系统。
二、存在的问题
从原自控系统建成运行情况看，存在遭受雷击和干扰而造成的控制系统运行中断等现象。主要原因分析如下：
首先是设计强电和自控系统共接地系统，且部分通讯线路与强电线路同行，易受雷击和电磁干扰。其次因厂区开阔，各自控子站间物理通讯链路较长，通讯介质为屏蔽双绞线，抗雷击和干扰能力弱。
另外自控系统通讯拓扑结构不合理，所有净水工艺（加矾、加氯、反应沉淀和滤池）的控制均在净水子站。一旦该站CPU或通讯出现故障，则造成整个净水工艺的自动控制瘫痪，影响范围大，如发现、处理不及时将会造成生产事故。而一旦该站与中控站通讯出现故障，则不能在中控室监控净水工艺运行状态，严重影响正常生产。
三、改造方案的确定
近几年来，虽通过采用隔离电源，电源和通讯避雷器，光电中继器，抗干扰抑制器等多种手段防范雷击和干扰，有一定的效果，但不能从根本上解决干扰的问题，通讯中断时有发生。为彻底解决该厂自动化系统存在的问题，提出了以下改造方案。
1、采用目前较为流行和成熟的德国西门子S7系列PLC（S7-300和S7-200）作为现场监控硬件，替换已淘汰的原有S5系列PLC产品。
2、适当调整原有的控制站点设置，采用分布式系统结构，降低系统风险，提高系统的整体可靠性。在取水泵房、送水泵房、滤池控制室、加药间各设置一套西门子S7-300系列PLC控制站，加氯间设置一套S7-200系列PLC控制站。在一、二期反应沉淀池控制室分别设置一套现场控制子站；在一、二期双阀滤池设置4套现场控制子站，所有这些现场控制子站均采用西门子S7-200系列PLC。中控室监控平台升级为IFIX5.1。
3、改造厂区控制网络。全厂各控制站采用环形光纤以太网作为通信网络，以解决原来长距离通信链路上存在的易受干扰、雷击损坏等问题。并采用世界知名公司的工业以太网交换机作为全厂工控网络的数据交换设备，大大提高数据的传输速度和通信的稳定性。考虑距离较短且通信线路基本处于室内环境，将反应池控制子站和滤池控制子站分别通过PROFIBUS DP协议与加药间控制站和滤池控制站进行通信。该项目改造后的自控系统通信网络拓扑结构图见附图1。
4、完善系统的防雷接地。所有PLC柜加装隔离变压器和电源防雷器，引自PLC柜所在构筑物之外的模拟信号在柜内加装信号防雷器，所有PROFIBUS DP采用通讯防雷器。增加控制柜内的通风散热，以提高系统的可靠性。
四、改造工程施工措施保证
原自控系统在净水处理分站中采用的是远程I/O的方式，其工艺程序的执行在PLC2，子站本身不具备独立的CPU，主站改造过程中上位监控系统将会丢失对该部分主站及子站涉及到的设备的各种数据采集，对正常生产造成严重影响，故该部分的自控升级改造是该水厂自控升级改造项目的重点以及难点所在。鉴于此次改造工程的特点，特别要求做好以下施工保证措施以保障生产、施工均能顺利进行。
⑴建立并强化水厂生产与施工方的沟通机制。施工方在各控制站改造前向水厂进行工程交底，明确工程对生产的影响程度和时限，以及注意事项，在保障安全生产的情况下实施改造。
⑵实施前先对原有系统进行全面检查核对，并做好记录。
⑶据实际需要，施工图纸及时更新，确保准确性。
⑷据供水生产的变化及时调整施工计划。
五、结语
从本次某水厂自动化系统改造工程的实施过程和应用效果来看非常成功。能够根据实际情况选择了最优和最经济的改造方案，并通过合理的施工组织实现了供水生产和改造施工两不误，为今后的水厂自动化改造工作提供了良好的借鉴和启示。
参考文献
[1]冯昭钧.关于水厂自动化系统升级改造的方案[J]，《科技视野》，2012，7.
[2]吴文红.水厂滤池自动化系统的方案设计和关键技术的研究[J]，《计算机软件与研究》2013，7.
【关键词】水厂；自动化；改造
一、原控制系统简介
九江某水厂自动化控制系统自1998年投入运行，到现在已有十余年。自控系统现场监控硬件为当时较为流行的德国西门子S5系列PLC，共设取水站、净水站、送水站、监控主站四个控制站，三个控制站通过CP5431通讯模块，以PROFIBUS-FMS通讯协议上行与监控主站通讯，其中，净水站又以PROFIBUS-DP通讯协议与下挂的10个ET200U远程I/O子站，完成一、二期反应沉淀池、滤池、加氯间以及加药间的控制。
监控主站系统由主站PLC0及2台主监控计算机的构成。主站PLC0在与上述分站完成通讯的同时，也通过CP1430的S5通讯模块，以10M的SINEC H1以太网通讯方式与两台主监控计算机上的FIX3.5监控软件通讯，形成全厂的监控系统。
二、存在的问题
从原自控系统建成运行情况看，存在遭受雷击和干扰而造成的控制系统运行中断等现象。主要原因分析如下：
首先是设计强电和自控系统共接地系统，且部分通讯线路与强电线路同行，易受雷击和电磁干扰。其次因厂区开阔，各自控子站间物理通讯链路较长，通讯介质为屏蔽双绞线，抗雷击和干扰能力弱。
另外自控系统通讯拓扑结构不合理，所有净水工艺（加矾、加氯、反应沉淀和滤池）的控制均在净水子站。一旦该站CPU或通讯出现故障，则造成整个净水工艺的自动控制瘫痪，影响范围大，如发现、处理不及时将会造成生产事故。而一旦该站与中控站通讯出现故障，则不能在中控室监控净水工艺运行状态，严重影响正常生产。
三、改造方案的确定
近几年来，虽通过采用隔离电源，电源和通讯避雷器，光电中继器，抗干扰抑制器等多种手段防范雷击和干扰，有一定的效果，但不能从根本上解决干扰的问题，通讯中断时有发生。为彻底解决该厂自动化系统存在的问题，提出了以下改造方案。
1、采用目前较为流行和成熟的德国西门子S7系列PLC（S7-300和S7-200）作为现场监控硬件，替换已淘汰的原有S5系列PLC产品。
2、适当调整原有的控制站点设置，采用分布式系统结构，降低系统风险，提高系统的整体可靠性。在取水泵房、送水泵房、滤池控制室、加药间各设置一套西门子S7-300系列PLC控制站，加氯间设置一套S7-200系列PLC控制站。在一、二期反应沉淀池控制室分别设置一套现场控制子站；在一、二期双阀滤池设置4套现场控制子站，所有这些现场控制子站均采用西门子S7-200系列PLC。中控室监控平台升级为IFIX5.1。
3、改造厂区控制网络。全厂各控制站采用环形光纤以太网作为通信网络，以解决原来长距离通信链路上存在的易受干扰、雷击损坏等问题。并采用世界知名公司的工业以太网交换机作为全厂工控网络的数据交换设备，大大提高数据的传输速度和通信的稳定性。考虑距离较短且通信线路基本处于室内环境，将反应池控制子站和滤池控制子站分别通过PROFIBUS DP协议与加药间控制站和滤池控制站进行通信。该项目改造后的自控系统通信网络拓扑结构图见附图1。
4、完善系统的防雷接地。所有PLC柜加装隔离变压器和电源防雷器，引自PLC柜所在构筑物之外的模拟信号在柜内加装信号防雷器，所有PROFIBUS DP采用通讯防雷器。增加控制柜内的通风散热，以提高系统的可靠性。
四、改造工程施工措施保证
原自控系统在净水处理分站中采用的是远程I/O的方式，其工艺程序的执行在PLC2，子站本身不具备独立的CPU，主站改造过程中上位监控系统将会丢失对该部分主站及子站涉及到的设备的各种数据采集，对正常生产造成严重影响，故该部分的自控升级改造是该水厂自控升级改造项目的重点以及难点所在。鉴于此次改造工程的特点，特别要求做好以下施工保证措施以保障生产、施工均能顺利进行。
⑴建立并强化水厂生产与施工方的沟通机制。施工方在各控制站改造前向水厂进行工程交底，明确工程对生产的影响程度和时限，以及注意事项，在保障安全生产的情况下实施改造。
⑵实施前先对原有系统进行全面检查核对，并做好记录。
⑶据实际需要，施工图纸及时更新，确保准确性。
⑷据供水生产的变化及时调整施工计划。
五、结语
从本次某水厂自动化系统改造工程的实施过程和应用效果来看非常成功。能够根据实际情况选择了最优和最经济的改造方案，并通过合理的施工组织实现了供水生产和改造施工两不误，为今后的水厂自动化改造工作提供了良好的借鉴和启示。
参考文献
[1]冯昭钧.关于水厂自动化系统升级改造的方案[J]，《科技视野》，2012，7.
[2]吴文红.水厂滤池自动化系统的方案设计和关键技术的研究[J]，《计算机软件与研究》2013，7.