淺談以太網技術與水處理自動化的融合途徑

文/方志平 浙江杭州 310000

以太網是當今信息領域應用最廣泛的局域網，隨著以太網技術的進步，以太網實時性、開放性、安全性等優(yōu)勢，使得以太網迅速進入工業(yè)控制領域。近年來，我國水處理能力，標準和規(guī)模不斷提高，計算機、網絡信息、控制技術等廣泛應用在水處理自動化系統(tǒng)中，使得水處理控制系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不斷增加，對水自動化系統(tǒng)的要求越來越高，如何推動我國工業(yè)水自動化的發(fā)展，對我國工業(yè)節(jié)能減排具有重要意義。

1、以太網技術概述

IEEE802.3系列標準是以太網技術產生的基礎，以太網技術的產生是通過CSMA/CD（載波偵聽多路訪問技術）在共享媒體中進行控制及訪問而形成的一種局域網技術。以太網技術在上世紀八十年代不斷發(fā)展至今，其轉換形式由最初的共享性發(fā)展為至今的交換型，全雙工以太網技術也因此應運而生，而且其數(shù)據(jù)傳輸率也從原來的10M比特每秒提高到10G比特每秒。以太網的傳輸媒體也從最早的同軸電纜進行不斷發(fā)展成至今的光纜。以太網的拓撲結構也發(fā)生了巨大的變化，如今的以太網呈現(xiàn)星型的拓撲結構。以太網技術的發(fā)展使得以太網技術更加成熟，帶寬得到了千百倍的提升，以太網技術的系統(tǒng)覆蓋范圍也隨著廣泛的應用得到了巨大的增長。

2、水處理自動系統(tǒng)

水處理自動系統(tǒng)由控制設備、信號采集設備、人機界面與操作系統(tǒng)、計算機保護系統(tǒng)以及工藝設備系統(tǒng)等組成?？刂圃O備指的是水處理控制系統(tǒng)的變頻器、可編程控制，對整個系統(tǒng)回路進行控制，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)對設備的開啟等操作；信號采集系統(tǒng)主要負責對整個水利系統(tǒng)的設備參數(shù)進行處理，通過分析調頻器和PLC的數(shù)據(jù)信息，從而確保整個系統(tǒng)有效運行；人機界面和操作系統(tǒng)密不可分，工作人員通過儀表、系統(tǒng)開關對設備進行操作，然后通過人機界面確定操作系統(tǒng)的準確性，人機界面和操作系統(tǒng)是整個水處理系統(tǒng)的主干，支撐整個系統(tǒng)正常運行；保護系統(tǒng)對整個水處理自動系統(tǒng)進行保護，一旦水處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障，保護系統(tǒng)對整個控制系統(tǒng)進行保護，同時發(fā)出報警，避免故障影響到整個自動化系統(tǒng)；設備工藝系統(tǒng)指的是企業(yè)按照相關需求，對水進行處理，以達到用戶的需求。一整套工藝系統(tǒng)設備包括水質檢測設備，加藥設備，濾池反沖洗和過濾設備，送水水泵電機設備等。

3、以太網技術與水處理自動化的融合途徑

3.1 以太網技術在水處理自動化中可靠性方面的融合

水處理自動化的可靠性設計十分必要，如果不能滿足可靠性需要，水處理自動化系統(tǒng)便不能適應各種惡劣環(huán)境，增加了水處理自動化系統(tǒng)在運行中的安全隱患。因此，以太網技術在水處理自動中可靠性的融合就顯得十分必要，水處理自動化系統(tǒng)要求具備良好的可靠性、可維護性及可恢復性?？煽啃栽O計是為了對平均無故障時間的增加，對平均故障修復時間的減少設計，因此，在對水處理自動化系統(tǒng)進行設計時，一定要選擇平均無故障時間高的產品，并且能夠實現(xiàn)在最短的時間內對故障進行修復?？煽啃栽O計還要確保可恢復性能的提升，利用環(huán)形拓撲結構來提升水處理自動化系統(tǒng)的可恢復性能。

3.2 以太網技術在水處理自動化中實時性方面的融合

水處理自動化系統(tǒng)在運行過程中，一旦網絡負荷過大，就會增加系統(tǒng)的不確定性，使其在實時控制的要求增加了不確定性。而以太網技術在實時性方面的融合能有效減少這種問題，以太網技術隨著近些年來的迅猛發(fā)展，創(chuàng)新出了全雙工通信、流量控制、自動負載平衡、服務質量、交換技術、自動協(xié)商等新型的科學技術，使得以太網技術的傳輸速率千百倍的提升，進而使得水處理自動化中的實時性問題得以良好的解決，提升了水處理自動化的實時性控制。

3.3 以太網技術在水處理自動化中安全性方面的融合

以太網技術在水處理自動化系統(tǒng)中的主要目的，就是為了提升系統(tǒng)的安全性要求。由于系統(tǒng)可以進行網絡連接，而進行網絡連接就必然存在一定的安全隱患。因此，以太網技術在安全性方面的設計主要是對本質安全及網絡信息安全方面上入手，以此來提升水處理自動化的安全性能。

3.4 線以太網在自來水廠的應用

該自來水與取水泵站相隔幾公里，因此，水泵站通過微波通信與自來水廠組成無線以太網網絡。通過無線以太網絡，實現(xiàn)自來水廠的兩大功能：（1）PLC系統(tǒng)之間通過以太網實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸；（2）用于生產調度通信系統(tǒng)，為水廠的生產調度實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)控和IP數(shù)據(jù)的傳輸。這樣水廠不但可以及時了解取水泵站水泵的實時生產數(shù)據(jù)，而且水廠的值班人員通過IP直接進行傳話，傳達生產調度命令，大大降低了生產的成本。

結語：

本文通過對以太網技術的發(fā)展背景做出了分析，并對以太網技術進行了簡要的概述，提出了以太網控制網絡技術的基本特點，明確了其在水處理自動化領域的相關優(yōu)勢，并總結出了以太網技術在水處理自動化上的融合途徑，通過對水處理自動化中的實時性、可靠性及安全性等方面的融合與應用，使水處理自動化的實時性、可靠性和安全性問題都得以良好的解決，從而實現(xiàn)了以太網技術在水處理自動化中的應用，確保了水處理自動化向著更加先進、科學的方向上進行發(fā)展，使我國在水處理自動化領域中的技術水平得以大幅度提高。