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今年10月，人類(lèi)人口進(jìn)入70億時(shí)代,，本世紀(jì)末將突破100億。這樣一來(lái)，水資源危機(jī)將日趨嚴(yán)重。為了保護(hù)環(huán)境,，節(jié)約用水，我國(guó)近年來(lái)對(duì)城市污水處理的投入大幅度增加,，在一般的大,、中城市都建立起了污水處理廠。但限于各方面的原因,，大部分的污水處理廠都是人工操作狀態(tài),，技術(shù)和管理跟不上，運(yùn)行成本也相當(dāng)驚人,。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料,，目前我國(guó)各地區(qū)污水處理的平均電耗為0.29KW·h / m3，比發(fā)達(dá)國(guó)家落后10到20年,，電耗差不多是發(fā)達(dá)國(guó)家的兩倍,。如何提高我國(guó)城市污水處理自動(dòng)化控制水平,，是亟待解決的問(wèn)題,。本文根據(jù)自己工作中的實(shí)際，結(jié)合某廠實(shí)際,，提出城市污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),，希望對(duì)普遍的自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用提供啟發(fā)。

1.自動(dòng)化控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成設(shè)計(jì)

在總體設(shè)計(jì)中,，應(yīng)充分考慮污水處理工藝流程各個(gè)部分的特性,，覆蓋污水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，如沉砂池——*初沉淀池——反應(yīng)槽——*終沉淀池——消毒設(shè)備——污泥處理等,。這一自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)該包括中央控制室監(jiān)控系統(tǒng),、可編程控制器（PLC），檢測(cè)儀表,，閉路監(jiān)控,，避雷等,。該系統(tǒng)應(yīng)該能夠及時(shí)全面地反映出污水處理過(guò)程的運(yùn)行工況、工藝參數(shù)的變化等信息,，*保*適用性強(qiáng),，開(kāi)放性好，*保*出水水質(zhì),，節(jié)省成本,，*保*提高運(yùn)行管理水平。

這一系統(tǒng)可以分為現(xiàn)場(chǎng)控制層和管理監(jiān)控層兩個(gè)部分?，F(xiàn)場(chǎng)控制層通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制器實(shí)施控制,。這是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控的體系，24小時(shí)全方位實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,。它實(shí)現(xiàn)了污水處理所有環(huán)節(jié)的過(guò)程參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,；它還實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，對(duì)單元過(guò)程,、設(shè)備進(jìn)行控制,。它利用網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控層傳送數(shù)據(jù)，按照監(jiān)控層的控制指令,，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集,、報(bào)警、控制和連鎖等,。管理監(jiān)控層全面采用組態(tài)軟件,，數(shù)據(jù)傳輸、通訊通過(guò)開(kāi)放式通訊協(xié)議進(jìn)行實(shí)現(xiàn),。在運(yùn)行的過(guò)程中,，將形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，同步完成畫(huà)面的組態(tài)設(shè)置,。不僅如此,，這一大監(jiān)控層，還能參與生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表計(jì)算和統(tǒng)計(jì),，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)信息,，同步降低管理的強(qiáng)度，使管理更加科學(xué)化,、系統(tǒng)化和規(guī)范化,，有力地促進(jìn)管理水平的飛躍。

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備選型

監(jiān)控系統(tǒng)的選型,。按照某污水處理廠的設(shè)計(jì),，采用工業(yè)控制機(jī) IPC610（研華股份有限公司生產(chǎn)）作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。顯示器,，選用相關(guān)配套產(chǎn)品,。之所以采用該產(chǎn)品,，是因?yàn)樵谝酝膶?shí)踐中，確認(rèn)其可以在工業(yè)應(yīng)用環(huán)境下,，有效地提高設(shè)備的使用壽命,。上位組態(tài)軟件采用RSview監(jiān)控組態(tài)軟件包（誒比集團(tuán)生產(chǎn)）。現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)的可編程控制器選用ControlLogix系列（誒比集團(tuán)生產(chǎn)）,，顯示器選用該系列的配套產(chǎn)品,。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)選用ED6008 系列（摩沙公司生產(chǎn)），其通訊介質(zhì)為光纖,。各個(gè)就地控制站選用SLC 系列控制器（誒比集團(tuán)生產(chǎn)）,，通過(guò)DeviceNet或DH+實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)控制站連接。

儀表選型,。建議采用進(jìn)口設(shè)備,，下列產(chǎn)品經(jīng)市場(chǎng)檢驗(yàn)，為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,，如瑞士 ZüLLIG公司生產(chǎn)的溶解氧分析儀,；美國(guó)哈希公司生產(chǎn)的在線COD分析儀表；日本TOMOE公司生產(chǎn)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén),；德國(guó)恩德斯豪斯公司生產(chǎn)的濃度分析儀表,；德國(guó)萊比信公司生產(chǎn)的空氣流量計(jì)等。

3.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)說(shuō)明

**,，設(shè)置超聲波液位差計(jì),，在粗、細(xì)格柵前后均進(jìn)行設(shè)置,，鏈接到現(xiàn)場(chǎng)和中央控制室電腦顯示器,。通過(guò)控制數(shù)據(jù)，確定合理的工藝值,，一旦前后液位差值出現(xiàn)異常,，自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)粗,、細(xì)格柵的連鎖啟停,。

第二，在旋流沉砂池里面設(shè)置PH 計(jì),，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瞬時(shí)進(jìn)水PH 值。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,，我們根據(jù)測(cè)算,，確定科學(xué)合理的PH值為4.0～9.0，當(dāng)PH值出現(xiàn)異常時(shí),，中控室電腦就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),。

第三,，在進(jìn)水管里面安裝電磁流量計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)水流量,。如果液位值出現(xiàn)異常,，我們?cè)O(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),，自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)程序,，實(shí)現(xiàn)對(duì)五臺(tái)進(jìn)水提升泵的啟停。

第四,，在缺氧池里面設(shè)置溶解氧（DO）在線測(cè)定儀1臺(tái),，在好氧池中也設(shè)置1臺(tái)。然后確定合理的監(jiān)測(cè)溶解氧數(shù)值（缺氧池1.0mg/L左右,；好氧池2.0～2.5mg/L左右）,，當(dāng)DO值出現(xiàn)異常時(shí)，中控室電腦就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),。此時(shí),，操作人員根據(jù)需要，打開(kāi)所需的曝氣機(jī),，使溶解氧恢復(fù)到正常范圍內(nèi),。

第五，在好氧池中設(shè)置兩臺(tái)污泥濃度計(jì),，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污泥濃度,，根據(jù)監(jiān)測(cè)值，在中央控制室內(nèi),，遠(yuǎn)程控制,，增加排泥或者是增加污泥回流量。

第六,，在出水池中設(shè)置多臺(tái)輔助測(cè)試儀器,，包COD 在線測(cè)定儀括、PH 計(jì),、污泥濃度計(jì)等,，利用這些檢測(cè)儀器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和中控室進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，確定污水處理后的中水是否達(dá)標(biāo),。正常數(shù)值范圍內(nèi)，可以*保*出水要求達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),。

4. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用的總體評(píng)價(jià)和存在的問(wèn)題

根據(jù)某污水處理廠實(shí)際,，我們?cè)O(shè)計(jì)了這套系統(tǒng)。選用了*流的硬件，設(shè)計(jì)了良好的軟件,，并進(jìn)行了運(yùn)行實(shí)驗(yàn),，總體評(píng)價(jià)是實(shí)現(xiàn)了*初的設(shè)計(jì)要求。

A.該系統(tǒng)主要特色

**,，高可靠與高穩(wěn)定性,，環(huán)形冗余以太網(wǎng)方案可以*保*系統(tǒng)有更高的可靠性，單一點(diǎn)的鏈路中斷不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊癱瘓,；專(zhuān)用控制器網(wǎng)絡(luò),，F(xiàn)INS通訊服務(wù)，可以*保*自控系統(tǒng)在通訊方面更高的穩(wěn)定性,。整個(gè)系統(tǒng)采用的PLC模塊,、成熟定型產(chǎn)品，PLC控制柜內(nèi)的抗干擾和防雷等技術(shù)措施,，具有供電冗余功能的中控室,、現(xiàn)場(chǎng)控制站設(shè)備等，都可以*保*系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定和可靠運(yùn)行,。

第二,，高擴(kuò)展性和開(kāi)放性。向下兼容性是工業(yè)以太網(wǎng)的重要特性,。目前使用的是雙絞線或光纖介質(zhì),，如果進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，如把傳輸速度提升10倍,，一般來(lái)說(shuō),，不需要改變現(xiàn)有的布線，只更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就能輕松實(shí)現(xiàn),；如果升級(jí)主干網(wǎng),，也無(wú)須重新鋪設(shè)光纜，只更新網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備就能輕松實(shí)現(xiàn),。另外,，本系統(tǒng)所有硬件接口和軟件協(xié)議都按照開(kāi)放性的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、編制,，可以輕松實(shí)現(xiàn)設(shè)備的增減,、系統(tǒng)的調(diào)整等變化。

第三,，實(shí)用性突出,。組態(tài)軟件和編程軟件采用的全部為中文界面，圖畫(huà)功能豐富,，用戶可以在終端清晰地了解污水處理廠各工段的運(yùn)行情況,，一旦出現(xiàn)故障報(bào)警等問(wèn)題，**時(shí)間里,，操作人員就可以通過(guò)鼠標(biāo)發(fā)布各種指令或換畫(huà)面,。這一系統(tǒng)的實(shí)用性還體現(xiàn)在用戶可經(jīng)由上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的梯形監(jiān)控工具也可以監(jiān)控這個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò),，不需要現(xiàn)場(chǎng)操作，就可以控制器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各站PLC梯形圖程序,，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接,。

B.該系統(tǒng)主要弊端

污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用了一些自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，這些設(shè)備,，包括儀表,、閥門(mén)等，由于各方面的原因,，其功能的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的精度還很不完善,，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的過(guò)程中，存在較大誤差,。所以,，也不能一味相信這些設(shè)備，還是充分發(fā)揮人的主觀積極性,。

污水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)方面,，也存在一些問(wèn)題。系統(tǒng)反應(yīng),、機(jī)械傳動(dòng)等都有可能導(dǎo)致控制滯后,，有時(shí)候，在節(jié)能控制方面的效果不太明顯,。

另外,，由于大量采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，維護(hù),、維修的成本相對(duì)較大,。各種進(jìn)口的污泥濃度計(jì)、pH 計(jì),、泥位計(jì)等儀器,，需要定期做嚴(yán)格的維護(hù)和修理，包括定期清洗等,。這些設(shè)備價(jià)格昂貴,，配件進(jìn)口也相對(duì)較少，從某種程度上說(shuō),，可能加劇污水處理廠的投資費(fèi)用,。

5.結(jié)語(yǔ)

總之，在我國(guó)污水處理廠應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)污水處理企業(yè)的管理和工藝都大有益處,。建議在污水處理廠大力實(shí)施自動(dòng)化控制系統(tǒng),，這既是大勢(shì)所趨，也是污水處理行業(yè)發(fā)展的必然走向,。我們不能因?yàn)榇嬖谇捌谕度氤杀据^大,，就延誤技術(shù)升級(jí)的腳步，自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化控制系統(tǒng),、采用國(guó)產(chǎn)高精度設(shè)備的實(shí)踐中,，將會(huì)有效地降低成本。

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SEW MCF40A0015-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCF40A0015-5A3-4-00 (MCF40A00155A3400)

SEW MCF41A-0055-5AE-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCF41A-0055-5AE-4-00 (MCF41A00555AE400)

SEW MCF41A-0075-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCF41A-0075-5A3-4-00 (MCF41A00755A3400)

SEW MCF41A0015-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCF41A0015-5A3-4-00 (MCF41A00155A3400)

SEW MCF41A0030-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCF41A0030-5A3-4-00 (MCF41A00305A3400)

SEW MCS40A-0015-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCS40A-0015-5A3-4-00 (MCS40A00155A3400)
目錄: 伺服器

SEW MCS41A0015-5A3_40T
制造商: SEW
型號(hào): MCS41A0015-5A3_40T (MCS41A00155A340T)

SEW MCS41A0040-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCS41A0040-5A3-4-00 (MCS41A00405A3400)

SEW MCV40A0040-5A3-4-0T
制造商: SEW
型號(hào): MCV40A0040-5A3-4-0T (MCV40A00405A340T)
目錄: 伺服器

SEW MCV41A0075-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MCV41A0075-5A3-4-00 (MCV41A00755A3400)

SEW MDF60A0015-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MDF60A0015-5A3-4-00 (MDF60A00155A3400)

SEW MDF60A0022-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MDF60A0022-5A3-4-00 (MDF60A00225A3400)

SEW MDF60A0030-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MDF60A0030-5A3-4-00 (MDF60A00305A3400)

SEW MDF60A0075-5A3-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MDF60A0075-5A3-4-00 (MDF60A00755A3400)

SEW MDF60A0150-503-4-00
制造商: SEW
型號(hào): MDF60A0150-503-4-00 (MDF60A0150503400)