城市污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)分析與探討

陳國(guó)欽

摘要：隨著我國(guó)水資源短缺狀況的日益嚴(yán)重，污水處理成為人們不得不考慮的問題。而城市污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)則在污水處理中占有重要作用，不僅可以節(jié)省諸多人力、物力成本，還能夠提高效率，保障污水處理的質(zhì)量。論文結(jié)合筆者研究，探討了城市污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分，并分析了該自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：城市;污水處理;自動(dòng)化

1.城市污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

為了安全、科學(xué)、有效地控制和管理城市污水，使管理人員能夠在監(jiān)控中心控制室全面了解城市污水處理的運(yùn)行情況，并對(duì)城市污水泵站及處理廠進(jìn)行控制從而減少人力物力的投入，提高自動(dòng)化管理水平。因此建立和完善城市污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)是非常必要的，自控系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下幾大功能：

1.1數(shù)據(jù)采集

自動(dòng)化控制系統(tǒng)能對(duì)城市污水廠中各種儀表（液位、流量、有害氣體濃度;水泵電機(jī)電流、電壓等）模擬量信號(hào)的采集和整定，監(jiān)測(cè)各泵站每臺(tái)排水泵啟停狀態(tài)、保護(hù)狀態(tài)、故障判斷等開關(guān)量進(jìn)行采集。

1.2自動(dòng)檢測(cè)

自動(dòng)檢測(cè)功能是利用計(jì)算機(jī)和PLC的高速運(yùn)行特性，自動(dòng)、連續(xù)地檢測(cè)并記錄和顯示泵站過程參數(shù)（液位、流量、電流等），以及設(shè)備的運(yùn)行工況（自動(dòng)、手動(dòng)、運(yùn)行、停止、故障等）。

1.3自動(dòng)保護(hù)

計(jì)算機(jī)和PLC自動(dòng)連續(xù)地檢測(cè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀況。并進(jìn)行綜合分析，綜合判斷用戶生產(chǎn)過程中有可能發(fā)生的事故，自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)采取措施防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大，保護(hù)人身和設(shè)備的安全等。

1.4自動(dòng)控制模式

遠(yuǎn)程切換各設(shè)備的控制模式（自動(dòng)、遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)）。計(jì)算機(jī)和PLC能根據(jù)工藝條件和控制要求，按規(guī)定時(shí)間周期設(shè)定的邏輯順序或控制算法等自動(dòng)地啟動(dòng)或停止某些設(shè)備交替運(yùn)行以及對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整等。

1.5系統(tǒng)組態(tài)和參數(shù)設(shè)定功能

授權(quán)工程師可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置。

1.6管理功能

根據(jù)泵站運(yùn)行過程工藝儀表采集到的數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行中狀態(tài)和電氣數(shù)據(jù)和其它信息等，協(xié)調(diào)和管理泵站運(yùn)行過程的調(diào)度，繪制趨勢(shì)曲線圖等，并可以打印需要的圖表或報(bào)表。

1.7人機(jī)界面

通過現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)將視頻傳輸至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視、視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、回放，并可遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)的變焦，拍攝方向。將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與視頻在現(xiàn)一界面上顯示，可以同屏監(jiān)測(cè)多個(gè)設(shè)備視頻和數(shù)據(jù)，也可以切換成單個(gè)設(shè)備的視頻與數(shù)據(jù)顯示。

1.8報(bào)警功能

通過報(bào)警功能，污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)就能夠及時(shí)報(bào)告系統(tǒng)與設(shè)備運(yùn)行過程中可能存在的隱患、問題，并且能夠針對(duì)一些問題給予適當(dāng)?shù)奶幚硪庖?，方便工作人員及時(shí)查看、處理與維修。

1.9其它功能

可以在界面上任意增加、減少所有監(jiān)控的設(shè)備，可以增加、修改及刪除軟件功能模塊，預(yù)留與其他系統(tǒng)的通訊接口。

城市污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

2.城市污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)要點(diǎn)分析

2.1通信網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)場(chǎng)站與中央控制室之間支持工業(yè)以太網(wǎng)通信，支持光纖通信及通過無線GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。其中VPN是一種利用公共網(wǎng)絡(luò)資源來建立私有數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，它可以使企業(yè)利用公眾網(wǎng)的資源將分散于各地的分支機(jī)構(gòu)和客戶的活動(dòng)動(dòng)態(tài)地連接起來，為企業(yè)級(jí)用戶提供比專線價(jià)格低廉和高安全性的資源共享和互連的服務(wù)，具有同私有網(wǎng)絡(luò)相同的安全性、優(yōu)先級(jí)特性、易管理性和穩(wěn)定性，可以滿足客戶對(duì)企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)與遠(yuǎn)程用戶間無縫連接的要求。

2.2監(jiān)控中心

中央控制室計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備由操作員站計(jì)算機(jī)、工程師站計(jì)算機(jī)、交換設(shè)備、打印機(jī)、UPS不間斷電源等構(gòu)成計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)互相通迅、資源共享。監(jiān)控中心具有控制、通訊、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警、趨勢(shì)、報(bào)表生成等功能。工程師站可進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理、編程、日常維護(hù)，并具有操作員站的全部功能;在操作員站上，值班員能進(jìn)行操作控制和監(jiān)視生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 監(jiān)控軟件的簡(jiǎn)介

2.3.1 SIMATIC WinCC

西門子的組態(tài)控制軟件SIMATIC WinCC是第一個(gè)使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性，用來處理生產(chǎn)和過程自動(dòng)化，它提供了適用于工業(yè)的 圖形顯示、信息、歸檔以及報(bào)表的功能模板。高性能的過程藕合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)傳送使其具有高度的實(shí)用性。該系統(tǒng)既保留了手動(dòng)控制功能，又在此基礎(chǔ)上添加了遠(yuǎn)程自動(dòng)控制功能和大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析統(tǒng)計(jì)功能。

2.3.2 INTOUCH軟件

INTOUCH軟件是由美國(guó)WONDERWARE公司開發(fā)的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，具有開放性好，兼容性優(yōu)越，設(shè)備驅(qū)動(dòng)齊全，功能完善強(qiáng)大等諸多優(yōu)點(diǎn)，可通過互聯(lián)網(wǎng)或工廠內(nèi)部局域網(wǎng)發(fā)布工廠時(shí)實(shí)時(shí)信息，為工廠內(nèi)部不同部門，不同級(jí)別的用戶提供最好的顯示和相互作用方式。

2.4 PLC的選擇

對(duì)于污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)來說，在選擇PLC時(shí)，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。首先，PLC作為污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的核心，必須具備穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，以便能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和集中傳輸，并能夠在故障發(fā)生時(shí)提供一定的保護(hù)能力。其次，在控制分站中，控制器必須具備獨(dú)立控制各項(xiàng)分區(qū)，完成分區(qū)任務(wù)。最后，當(dāng)控制站內(nèi)的控制量一旦發(fā)生變化，能夠根據(jù)原先制定的預(yù)案采取措施，調(diào)整相關(guān)部分設(shè)備。

3.總結(jié)

綜上所述，城市污水處理工作既有利于環(huán)境的改善，又能夠?yàn)楣?jié)約水資源作出巨大的貢獻(xiàn)，是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的一項(xiàng)重要系統(tǒng)。為此，必須對(duì)城市污水處理系統(tǒng)加以重視，這就要求相關(guān)部門工作者不斷鉆研，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上努力開拓進(jìn)取，不斷提高污水處理的質(zhì)量和效率。