中小型水厂在我国北方水资源管理和供应中占有重要地位。由于这些水厂多采用人工控制和继接方式管理，设备自动化水平较低，导致水资源和电能的浪费现象严重，同时设备运行故障率高、管理困难。为了提高中小型水厂的自动化水平、节约能源并减少运营成本，本文提出了一套集上位机、可编程控制器（PLC）、变频器、传感器和执行机构等于一体的微机集散控制系统设计方案。
在本文中，提出的微机集散控制系统包括以下几个重要组成部分：
1. 上位机：作为系统的人机界面，上位机需要24小时连续稳定运转。选择的是具有高可靠性和强抗干扰能力的工业用微机，如研华(ADVANTECH)IPC-610/486型。上位机主要负责设备运行状况的实时监测、历史数据的记录和分析、生产状况的管理以及故障报警等功能。上位机与PLC之间通过RS232标准串行口进行通讯。上位机还配有A/D采集卡，用于采集水位信号和流量信号，并通过模糊算法计算后给出控制信息，以便PLC控制潜水泵的启动台数。
2. 主控单元：选择日本立石公司的C60P型可编程控制器作为主控单元。该控制器具备多达40路开关量的输入和20路开关量的输出，能有效进行扩展，并配有RS-232标准串口。C60P的积木式结构便于系统构成及扩展，抗干扰性能好，因此作为现场主控部件较为理想。主控单元完成自动倒泵、防水锤互锁、变频器逻辑控制等逻辑控制功能。
3. 管网恒压调控系统：调速泵的调节由变频器完成。变频器接受来自压力传感器的用户管网压力信号，并与设定值进行PID运算后输出调节信号。如果变频器的输出频率在一定时间后仍无法使管网压力达到要求，则PLC会按照既定规则逐个启动恒速泵直至管网压力恒定。相反，如果变频器输出频率过低，则会依次关闭恒速泵直至压力稳定。
4. 自耦减压启动柜：用于启动恒速泵和潜水泵。恒速泵及潜水泵采用自耦减压启动柜。
系统软件主要包括上位机管理程序、PLC控制与监测程序以及它们之间的通讯程序。上位机管理程序使用C语言结合汇编编程开发，具有模块化结构，通过图形界面和菜单驱动，提供友好的中文显示与提示。系统的主要功能模块包括设备运行状况的图形显示监测、生产状况的数据库管理、检测数据的处理、菜单处理和报警等。PLC控制与监测程序则根据上位机发送的控制信息进行相应的逻辑控制。
本文讨论的水厂微机集散控制系统已被实际应用于某县自来水厂，并已连续运转三年，系统运行稳定可靠，性能齐全。该系统为同类水厂的技术改造提供了一种投资小、见效快的案例，有效地提高了水厂的自动化水平，实现了节能降耗。
在进行水厂自动化改造时，还需注意以下几点：
- 确保传感器及执行机构的精确和可靠性，因为它们是控制系统准确性和稳定性的关键。
- 在硬件选择上，必须考虑环境适应性和长期稳定性，特别是针对水厂现场可能存在的恶劣环境。
- 软件设计应具备良好的用户体验和管理功能，确保操作简便、故障诊断及时。
- 考虑系统的扩展性和兼容性，为未来可能的升级和改造留出足够的空间和接口。
- 在实施过程中，要进行详尽的测试和调试，确保系统各部分协同工作，符合实际操作需求。
通过上述技术思考和实施案例，中小型水厂的自动化改造不仅有助于提高运营效率，同时也能为其他同类型水厂的技术改造提供借鉴和参考。
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