1、1城镇供水厂自动化系统运行与维护中华人民共和国行业标准中华人民共和国行业标准城镇供水厂运行、维护及安全技术规程城镇供水厂运行、维护及安全技术规程 2 自动化控制技术在水厂的普遍应用，新自动化控制技术在水厂的普遍应用，新修订的修订的“规程规程”中增加了第中增加了第8章章“自动化系统自动化系统的运行与维护的运行与维护”，共分为，共分为8节、节、49条条:一般规定、控制室、现场监控站、不间断一般规定、控制室、现场监控站、不间断电源及蓄电池、在线仪器仪表、执行器和驱电源及蓄电池、在线仪器仪表、执行器和驱动器、防雷与防电磁涌流、视频系统。动器、防雷与防电磁涌流、视频系统。自动化系统的运行与维护自动化系统
2、的运行与维护3城市供水行业城市供水行业2019年技术进步发展规年技术进步发展规划及划及2020年远景目标年远景目标；（；（2019年年10月颁月颁布，简称布，简称“2019规划规划”）城市给水计算机辅助调度系统应用指城市给水计算机辅助调度系统应用指南南（2019年年8月月8日发布日发布）；城市给水行业信息化、自动化各子系城市给水行业信息化、自动化各子系统应用指南（系列）统应用指南（系列），2019年住建部立项年住建部立项科研课题，编制中，预计年内发布；科研课题，编制中，预计年内发布；4利用自动化技术和信息技术，可靠地实现对利用自动化技术和信息技术，可靠地实现对生产过程的监控和维护，逐步向净水处
3、理和配生产过程的监控和维护，逐步向净水处理和配送过程的模拟和优化的方向过渡，力争实现各送过程的模拟和优化的方向过渡，力争实现各自控系统和信息系统的全面整合，为行业自控系统和信息系统的全面整合，为行业“提提高水质，保障供水，优化成本，改善服务高水质，保障供水，优化成本，改善服务”的的中心任务提供有效的技术手段，创造最好的经中心任务提供有效的技术手段，创造最好的经济和社会效益。济和社会效益。2019规划规划5供水企业自动化、信息化体系基本结构供水企业自动化、信息化体系基本结构依据依据“2019规划规划”共分为九大系统：共分为九大系统：给水企业计算机网络系统给水企业计算机网络系统（Intranet和
4、和Internet）给水计算机辅助调度系统给水计算机辅助调度系统（SCADA）净水厂集散型控制系统净水厂集散型控制系统（DCS）供水管网信息管理系统供水管网信息管理系统（GIS）6自来水客户服务系统自来水客户服务系统 查表和营业收费系统查表和营业收费系统 给水管理信息系统给水管理信息系统（MIS）,含水质信息含水质信息管理系统管理系统（LIMS）给水动态数学模型系统给水动态数学模型系统 计算机辅助决策系统计算机辅助决策系统7 水厂自控系统的运行管理大致可分为人员、设水厂自控系统的运行管理大致可分为人员、设备管理及数据管理等三个方面。包括管理机构的设备管理及数据管理等三个方面。包括管理机构的设置
5、；维护人员的配备及相应的工作条件；维护制度置；维护人员的配备及相应的工作条件；维护制度的建立和执行；系统运行、维护、检修等情况记录；的建立和执行；系统运行、维护、检修等情况记录；备件的管理；数据的分析整理及使用等。备件的管理；数据的分析整理及使用等。一般规定一般规定8（1）管理机构的设置）管理机构的设置 视水厂规模应为水厂配备视水厂规模应为水厂配备24名自控系统的名自控系统的维护人员和运行管理人员，具体负责管理系统的日维护人员和运行管理人员，具体负责管理系统的日常维护工作和一般故障的及时排除，以保证系统的常维护工作和一般故障的及时排除，以保证系统的正常运行。正常运行。维护人员应掌握自动化（计算
6、机）专业知识维护人员应掌握自动化（计算机）专业知识和给排水专业及电气自动化专业的一般知识，能熟和给排水专业及电气自动化专业的一般知识，能熟练使用计算机技术，熟悉所用系统的结构、性能，练使用计算机技术，熟悉所用系统的结构、性能，具备系统的维护、检修能力。具备系统的维护、检修能力。9（2）自控系统设备的维护制度）自控系统设备的维护制度 根据所配置的自动化系统、在线监测仪表及其它电子根据所配置的自动化系统、在线监测仪表及其它电子设备，如变频调速设备、设备，如变频调速设备、“综保综保”设备等，制订出各自相应设备等，制订出各自相应的日常维护、检修制度，并按制度进行维护和检修。的日常维护、检修制度，并按制
7、度进行维护和检修。除日常维护外，每年应进行至少一次设备清扫工作。通除日常维护外，每年应进行至少一次设备清扫工作。通常安排在每年的供水高峰前后进行，并与其它电气设备清扫常安排在每年的供水高峰前后进行，并与其它电气设备清扫维护工作同期进行。维护工作同期进行。针对计算机等电子设备的定期维护工作的特殊性，除针对计算机等电子设备的定期维护工作的特殊性，除例行电检，更需加强对软件系统的维护。如磁盘的整理、清例行电检，更需加强对软件系统的维护。如磁盘的整理、清除软件除软件“垃圾垃圾”、病毒防护、信息资料备份等。、病毒防护、信息资料备份等。应建立应急预案应建立应急预案10（3）档案资料管理）档案资料管理 和水
8、厂其它设备管理一样，需对自控系和水厂其它设备管理一样，需对自控系统和生产运行记录等资料建立妥善的保管统和生产运行记录等资料建立妥善的保管制度。制度。1）自控系统档案）自控系统档案资料至少应包括资料至少应包括 系统设计方案系统设计方案 系统操作说明书系统操作说明书 系统测试报告系统测试报告 系统和应用软件系统和应用软件 系统开发平台及使用手册指令集系统开发平台及使用手册指令集 系统竣工图纸和资料系统竣工图纸和资料112）自控系统生产运行）自控系统生产运行资料至少应包括资料至少应包括 日常维护、检修记录日常维护、检修记录 年度清扫、点检记录年度清扫、点检记录 故障事件及处理记录故障事件及处理记录
9、系统软件升级、应用软件修改记录系统软件升级、应用软件修改记录 硬件系统更新硬件系统更新12（4）数据的管理与应用）数据的管理与应用 建立生产数据保管的规章制度；建立生产数据保管的规章制度；确保实时数据的完整并达到相应的精度；确保实时数据的完整并达到相应的精度；确保指定期限内历史数据的完整；确保指定期限内历史数据的完整；确保自动或人工定期备份指定期限内的所有确保自动或人工定期备份指定期限内的所有数据；数据；确保备份数据保管的安全可靠；确保备份数据保管的安全可靠；定期检查上述五项是否都已落实，并限期整定期检查上述五项是否都已落实，并限期整改不完善之处。改不完善之处。13自动化系统的运行与维护相关名
10、词解释自动化系统的运行与维护相关名词解释 “点检点检”指对控制系统的各个指对控制系统的各个I/O（输入/输出）点点逐点进行性能检查逐点进行性能检查 平均无故障时间（平均无故障时间（MTBF）衡量控制系统可靠性的指标。可靠性是衡量控制系统可靠性的指标。可靠性是指系统或设备在指定条件下、指定的时间的指系统或设备在指定条件下、指定的时间的周期内，完成其预定功能的能力。是在一定周期内，完成其预定功能的能力。是在一定的运行时间里所出现故障次数的概率值。的运行时间里所出现故障次数的概率值。14 可靠性用设备的平均无故障间隔时间可靠性用设备的平均无故障间隔时间（MTBF-Time Between Failu
11、re）来描述，）来描述，以小时为单位。由制造厂商提供产品的以小时为单位。由制造厂商提供产品的MTBF的设计值。的设计值。目前绝大部自动化控制系统硬件的目前绝大部自动化控制系统硬件的MTBF均可水厂的使用要求，如均可水厂的使用要求，如PLC（可编可编程控制器程控制器）的的MTBF可达到可达到10万小时（约万小时（约11.5年）。年）。15 为什么规定了两个为什么规定了两个MTBF指标指标本标准中规定：本标准中规定：系统的系统的MTBF8,760h（1年年），设备的设备的MTBF50,000h（5.7年年）水厂自动化系统由控制设备、通讯、操水厂自动化系统由控制设备、通讯、操作站、服务器、在线仪表、
12、执行机构等设备作站、服务器、在线仪表、执行机构等设备构成，其中任何一个设备，甚至端子虚接，构成，其中任何一个设备，甚至端子虚接，均会影响系统的均会影响系统的MTBF指标，故通常按系统指标，故通常按系统中保障率最低设备确定系统中保障率最低设备确定系统MTBF指标。指标。系统系统MTBF需要依靠精细维护管理达标需要依靠精细维护管理达标16 供水厂自动化系统的可用性供水厂自动化系统的可用性 系统可用性是一个概率值，指在任何指定系统可用性是一个概率值，指在任何指定时间段内系统完成其规定功能的能力。时间段内系统完成其规定功能的能力。可用性以使用率可用性以使用率A表示，在预测一个系统表示，在预测一个系统的
13、可用性时（设计阶段），可按下式计算：的可用性时（设计阶段），可按下式计算：Ap=MTBF/（MTBF+MTTR）100%1式中：式中：MTBF 平均无故障间隔时间平均无故障间隔时间 MTTR平均恢复时间平均恢复时间17 对于一个已正常使用的系统，其使用率对于一个已正常使用的系统，其使用率A用下式计算：用下式计算：A=Tu/（Tu+Td）100%2式中：式中：Tu正常运行时间累计值正常运行时间累计值 Td故障停用时间累计值故障停用时间累计值（不含（不含正常停用时间）正常停用时间）计算使用率的条件：计算使用率的条件：运行运行6个月以上及其个月以上及其维护记录维护记录18系统平均恢复时间系统平均恢复
14、时间MTTR MTTR反映的是系统的可维护性反映的是系统的可维护性 可维护性是在给定的使用条件下，当发可维护性是在给定的使用条件下，当发生故障后，系统恢复其全部功能及正常工作生故障后，系统恢复其全部功能及正常工作状态的能力。用状态的能力。用MTTR衡量，包括管理时间、衡量，包括管理时间、运输时间及修复时间。运输时间及修复时间。当确定了系统可用率和当确定了系统可用率和MTBF后，用式后，用式1计算计算MTTR：MTTR MTBF99.8 MTBF 19水厂自动化运维考核指标水厂自动化运维考核指标平均无故障时间MTBF（h）使用率（）（）平均恢复时间MTTR（h）8,760（1年年）99.8171
15、7,520（2年年）99.83550,000（5年年）99.810020 为了保证使用率达到为了保证使用率达到99.8的指标，应的指标，应要求系统集成商承诺良好的售后服务，尽量要求系统集成商承诺良好的售后服务，尽量缩短供应维修备件的时间。也要求使用者提缩短供应维修备件的时间。也要求使用者提高管理水平，库存适当数量的维修备件。高管理水平，库存适当数量的维修备件。水厂管理、维护和操作人员各负其责，水厂管理、维护和操作人员各负其责，密切配合，精诚协作，是水厂自动化系统平密切配合，精诚协作，是水厂自动化系统平稳、高效运行的保障。稳、高效运行的保障。21 规程规程8.2.6条中，对操作员站明确规定条中，
16、对操作员站明确规定“严禁非专业人员修改或测试各种应用软件严禁非专业人员修改或测试各种应用软件”这里的这里的“专业人员专业人员”指水厂专职自控系指水厂专职自控系统维护检修人员或经批准的系统商技术人员。统维护检修人员或经批准的系统商技术人员。即使是懂得计算机技术的运转人员，未即使是懂得计算机技术的运转人员，未经批准，也禁止修改应用软件或进行与运行经批准，也禁止修改应用软件或进行与运行无关的操作，如随意使用移动存储介质等。无关的操作，如随意使用移动存储介质等。曾发生过卸载应用软件造成系统瘫痪的曾发生过卸载应用软件造成系统瘫痪的案例。案例。22 UPS不间断电源是保障水厂自控系统安不间断电源是保障水厂
17、自控系统安全运行的重要设备。全运行的重要设备。防止水厂交流供电系统突发故障掉电，防止水厂交流供电系统突发故障掉电，保证自控系统能够完成故障事件记录，并为保证自控系统能够完成故障事件记录，并为安全退出运行保留足够的时间。安全退出运行保留足够的时间。除做好日常维护外，应重点做好对除做好日常维护外，应重点做好对UPS电池组的维护和更换。建议逐步使用超级电电池组的维护和更换。建议逐步使用超级电容替代普通铅酸电池。容替代普通铅酸电池。23 在线仪器仪表在线仪器仪表 从用途上分，在线仪表分为过程控制用、从用途上分，在线仪表分为过程控制用、水质监测用、计量用三大类；水质监测用、计量用三大类；维护好各类在线仪
18、器仪表，是水厂自动维护好各类在线仪器仪表，是水厂自动化系统平稳运行，保障供水安全、提高供水化系统平稳运行，保障供水安全、提高供水水质的基础；水质的基础；应重视仪表的定期标定工作。应重视仪表的定期标定工作。24 执行器和驱动器执行器和驱动器 又称作又称作“执行机构执行机构”，分为电动、气动、，分为电动、气动、液压几种类型；液压几种类型；“执行机构执行机构”是自控系统与被控设备之间是自控系统与被控设备之间的控制纽带，是实现自动控制的关键部件；的控制纽带，是实现自动控制的关键部件；在早期的控制系统中，在早期的控制系统中，“执行机构执行机构”的的质量影响控制系统正常运行的主要因素之一；质量影响控制系统
19、正常运行的主要因素之一；25 自控系统输出的控制信号，是依据自控系统输出的控制信号，是依据“执执行机构行机构”的类型，提供无源常开接点（的类型，提供无源常开接点（DO）或恒流源（或恒流源（AO）或数字通讯；）或数字通讯；无论哪类无论哪类“执行机构执行机构”，均与被控设备，均与被控设备制作在一体，易发生维护检修界面不清矛盾；制作在一体，易发生维护检修界面不清矛盾；建议有条件的水厂，培养和配备多面手建议有条件的水厂，培养和配备多面手维护人才。维护人才。26 防雷与防电磁涌流防雷与防电磁涌流 雷电和操作过电压是造成自控设备、仪雷电和操作过电压是造成自控设备、仪表损害的原因之一，造成的损失十分可观；表
20、损害的原因之一，造成的损失十分可观；每年的雷雨季节前后，必须检查防雷与每年的雷雨季节前后，必须检查防雷与防电涌保护装置，雷雨后必须复查；防电涌保护装置，雷雨后必须复查；重点是保持保护装置运行的良好环境及重点是保持保护装置运行的良好环境及其有效性、室外引线、电源线；其有效性、室外引线、电源线；对于确定已遭受损坏的器件必须更换。对于确定已遭受损坏的器件必须更换。27 CCTV视频监控系统视频监控系统 视频监控系统是多媒体技术在供水行业的视频监控系统是多媒体技术在供水行业的扩展应用，延伸了运行人员眼睛的，是安全防扩展应用，延伸了运行人员眼睛的，是安全防范的重要技术手段；范的重要技术手段；极大减轻了运
21、转人员的劳动强度；极大减轻了运转人员的劳动强度；需定期模拟动作，检查系统的可靠性；需定期模拟动作，检查系统的可靠性；需注意定期检查图象存储设备的容量。需注意定期检查图象存储设备的容量。28 自动化、信息化技术的应用，为落实自动化、信息化技术的应用，为落实“2019规划规划”提出的提出的“保障供水安全、提高保障供水安全、提高供水水质、优化供水成本，改善供水服务供水水质、优化供水成本，改善供水服务”的总体目标，提供了技术支持和保证。的总体目标，提供了技术支持和保证。贯彻实施新的贯彻实施新的“规程规程”，必将能够更好，必将能够更好地进一步发挥科学技术是生产力的作用。地进一步发挥科学技术是生产力的作用
22、。29重点复习重点复习1、供水厂应制定自动化系统 日常维护、检修制度，并按制度进行维日常维护、检修制度，并按制度进行维护和检修护和检修 ，保证运行维护工作的正常运行。自动化系统的使用率应达到 99.8 。2、水厂自控系统的运行管理大致可分为人员、设备管理、及数据管理及数据管理 等三个方面。包括管理机构的设置；维护人员的配备及相应的工作条件；维护制度的建立和执行；系统运行、维护、检修系统运行、维护、检修 等情况记录；备件的管理；数据的分析数据的分析 和 管理管理 及挖掘使用等。3、自动化系统和设备应 按制度进行维护按制度进行维护 、检查、测试和记录，定期核对自动化信息的准确性、完整性。自动化系统
23、和设备每年应进行至少一次设备清扫工作。通常安排在每年的 供水高峰前后供水高峰前后 进行，并与其它电气设备清扫维护工作同期进行。30第三部分：重点复习第三部分：重点复习4、UPS 不间断电源是保障水厂自控系统安全运行的重要设备。防止水厂交流供电系统突发故障掉电，保证自控系统能够完成故障事件记录，并为安全退出运行保留足够的时间。5、维护好各类 在线仪器仪表在线仪器仪表 ，是水厂自动化系统平稳运行，保障供水安全、提高供水水质的基础。泄氯报警仪设定值应在 1 ppm报警。6、雷电和操作过电压是造成自控设备、仪表损害的原因之一，造成的损失十分可观；每年的雷雨季节前后，必须检查 防雷与防电涌防雷与防电涌 保护装置，雷雨后必须复查。7、视频监控系统视频监控系统 是多媒体技术在供水行业的扩展应用，延伸了运行人员眼睛的，是安全防范的重要技术手段。
