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今年10月，人類人口進(jìn)入70億時代,，本世紀(jì)末將突破100億,。這樣一來，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，我國近年來對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,，目前我國各地區(qū)污水處理的平均電耗為0.29KW·h / m3，比發(fā)達(dá)國家落后10到20年，電耗差不多是發(fā)達(dá)國家的兩倍,。如何提高我國城市污水處理自動化控制水平,，是亟待解決的問題。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化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望對普遍的自動化控制系統(tǒng)運(yùn)用提供啟發(fā),。

1.自動化控制系統(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部分的特性，覆蓋污水處理的各個環(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）,，檢測儀表,，閉路監(jiān)控，避雷等,。該系統(tǒng)應(yīng)該能夠及時全面地反映出污水處理過程的運(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)場控制層和管理監(jiān)控層兩個部分。現(xiàn)場控制層通過現(xiàn)場控制器實(shí)施控制,。這是一個實(shí)時監(jiān)控的體系,，24小時全方位實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。它實(shí)現(xiàn)了污水處理所有環(huán)節(jié)的過程參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,；它還實(shí)現(xiàn)對電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)采集,，對單元過程、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)對現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集,、報警,、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,、通訊通過開放式通訊協(xié)議進(jìn)行實(shí)現(xiàn),。在運(yùn)行的過程中，將形成實(shí)時數(shù)據(jù)庫,，同步完成畫面的組態(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)報表計(jì)算和統(tǒng)計(jì),，通過大量的數(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,。各個就地控制站選用SLC 系列控制器（誒比集團(tuán)生產(chǎn)）,，通過DeviceNet或DH+實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場控制站連接。

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)的電動調(diào)節(jié)閥門,；德國恩德斯豪斯公司生產(chǎn)的濃度分析儀表,；德國萊比信公司生產(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)場和中央控制室電腦顯示器,。通過控制數(shù)據(jù),，確定合理的工藝值，一旦前后液位差值出現(xiàn)異常,，自動啟動相關(guān)程序,，實(shí)現(xiàn)對粗、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)時監(jiān)測瞬時進(jìn)水PH 值,。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,，我們根據(jù)測算，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,，中控室電腦就會發(fā)出聲光報警信號。

第三,，在進(jìn)水管里面安裝電磁流量計(jì),，實(shí)時監(jiān)測進(jìn)水流量。如果液位值出現(xiàn)異常,，我們設(shè)計(jì)的自動化系統(tǒng),，會發(fā)出報警信號，自動啟動相關(guān)程序,，實(shí)現(xiàn)對五臺進(jìn)水提升泵的啟停,。

第四，在缺氧池里面設(shè)置溶解氧（DO）在線測定儀1臺,，在好氧池中也設(shè)置1臺,。然后確定合理的監(jiān)測溶解氧數(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,，中控室電腦就會發(fā)出報警信號。此時,，操作人員根據(jù)需要,，打開所需的曝氣機(jī)，使溶解氧恢復(fù)到正常范圍內(nèi),。

第五,，在好氧池中設(shè)置兩臺污泥濃度計(jì)，實(shí)時監(jiān)測污泥濃度,，根據(jù)監(jiān)測值,，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)置多臺輔助測試儀器，包COD 在線測定儀括,、PH 計(jì),、污泥濃度計(jì)等，利用這些檢測儀器,，對現(xiàn)場和中控室進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,，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)到國家二級標(biāo)準(zhǔn),。

4. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用的總體評價和存在的問題

根據(jù)某污水處理廠實(shí)際,，我們設(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),，總體評價是實(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)的鏈路中斷不會影響整個網(wǎng)絡(luò)通訊癱瘓,；專用控制器網(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)場控制站設(shè)備等，都可以*保*系統(tǒng)的長期穩(wěn)定和可靠運(yùn)行,。

第二,，高擴(kuò)展性和開放性。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，如把傳輸速度提升10倍,，一般來說,，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)；如果升級主干網(wǎng),，也無須重新鋪設(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)故障報警等問題,，**時間里，操作人員就可以通過鼠標(biāo)發(fā)布各種指令或換畫面,。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)控這個個網(wǎng)絡(luò),，不需要現(xiàn)場操作,，就可以控制器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各站PLC梯形圖程序，實(shí)現(xiàn)無縫連接,。

B.該系統(tǒng)主要弊端

污水處理的自動控制系統(tǒng)中采用了一些自動化檢測設(shè)備,，這些設(shè)備，包括儀表,、閥門等,，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)測與控制系統(tǒng)方面,，也存在一些問題,。系統(tǒng)反應(yīng)、機(jī)械傳動等都有可能導(dǎo)致控制滯后,，有時候,，在節(jié)能控制方面的效果不太明顯,。

另外，由于大量采用國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù),，維護(hù),、維修的成本相對較大。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)備價格昂貴，配件進(jìn)口也相對較少,，從某種程度上說,，可能加劇污水處理廠的投資費(fèi)用。

5.結(jié)語

總之,，在我國污水處理廠應(yīng)用自動化控制系統(tǒng),，對污水處理企業(yè)的管理和工藝都大有益處。建議在污水處理廠大力實(shí)施自動化控制系統(tǒng),，這既是大勢所趨,，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)升級的腳步，自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造自動化控制系統(tǒng),、采用國產(chǎn)高精度設(shè)備的實(shí)踐中,，將會有效地降低成本。

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型號: MDF60A0075-5A3-4-00 (MDF60A00755A3400)

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