污水處理廠自動化系統(tǒng)的分析與應(yīng)用？

污水處理廠自動化系統(tǒng)的分析與應(yīng)用？

一、引言水是人類生活和國民經(jīng)濟發(fā)展的不可或缺的重要部分，隨著科技水平的飛速發(fā)展和人類生活水平的巨大提升，對于潔凈的優(yōu)質(zhì)的水源的需求也不斷急劇釋放。為建設(shè)可靠、穩(wěn)定、先進、經(jīng)濟以及可擴展的合理的水處理自動化系統(tǒng)成為工程界和城市水行業(yè)營運管理部門共同關(guān)心的問題。

微電子、通信、計算機技術(shù)的發(fā)展大大提高了水處理控制系統(tǒng)的信息化和智能化程度，與3C技術(shù)相結(jié)合的PLC以其卓越的可靠性、抗干擾性以及靈活的控制方式成為水處理自動化系統(tǒng)的核心控制器，其與開放的**通信系統(tǒng)一起，共同推動著水處理自動化系統(tǒng)的智能化程度的發(fā)展。

水處理行業(yè)主要分為凈水處理和污水處理兩大部分。凈水廠控制系統(tǒng)通常分為水廠調(diào)度系統(tǒng)、加*間（加氯間）PLC控制站、濾站PLC控制站、送水泵房PLC控制站等。各個控制站相對獨立工作，通過有線**進行通訊，將所有的數(shù)據(jù)信息送到水廠調(diào)度室進行處理，或?qū)⒁徊糠謹?shù)據(jù)通過調(diào)度系統(tǒng)以無線（或有線）通訊的方式送到城市的調(diào)度中心。對于污水處理來說，要根據(jù)污水水源地狀況來確定污水處理的工藝流程，由于污水處理工藝的不同而自控系統(tǒng)應(yīng)用PLC的要求也有所不同。

一般講，整個污水處理廠都有總控室和多個現(xiàn)場控制站，站與站之間通過控制器層**或信息層**相連，然后全部連接到總控室，總控室的多臺計算機、工作站和圖形站都用信息層**連接，這樣和現(xiàn)場控制站構(gòu)成了集中管理，分散控制，高速數(shù)據(jù)交換的工廠級自動化**[1].PLC自控系統(tǒng)是水處理廠的控制核心部分，對其合理的選型和設(shè)計，對污水廠能否高效、自動化的運行非常重要。然而，PLC**又是其中的重中之重，**的好壞直接影響到污水廠的正常運行。二、系統(tǒng)構(gòu)成污水處理廠自控系統(tǒng)一般包括污水廠部分和廠外泵站部分。

監(jiān)控系統(tǒng)通訊**和PLC是污水處理自動化系統(tǒng)的核心組成部分，它們的性能對污水處理自動化系統(tǒng)會起到?jīng)Q定性的作用[2].根據(jù)污水處理自動化本身的特點和監(jiān)控需求選擇合適的PLC及通訊**是保證污水處理自動化系統(tǒng)性能的重要因素。通信**：在污水處理自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，國內(nèi)在管理體制上主要采用**管理，即監(jiān)控總中心、區(qū)域監(jiān)控分中心和監(jiān)控站。由于監(jiān)控站不直接對污水處理廠的外場設(shè)備進行直接控制，因此工程界按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的劃分把監(jiān)控系統(tǒng)劃分為信息層、控制層和設(shè)備層。

**層為信息層，主要負責(zé)大量信息及不同廠家不同設(shè)備之間的信息傳輸，工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet為目前較常用的一種信息**，世界各大PLC生產(chǎn)廠商均支持工業(yè)以太網(wǎng)，并且他們在原有TCP/IP的基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)出實時性更高的工業(yè)以太網(wǎng)，如歐姆龍和羅克維爾支持的Ethernet/IP，施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西門子支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大，因此在污水處理廠自動化系統(tǒng)中以太網(wǎng)主要用于各個控制分站與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸，包括各種傳感器數(shù)據(jù)等大量歷史數(shù)據(jù)信息。第二層為控制層，主要采用現(xiàn)場總線組成隧道區(qū)域控制器**，其特點是由于采用了標準總線組網(wǎng)，既能滿足實時通信的要求，又具有開放協(xié)議的標準接口，能在總線上方便的掛接各種外場設(shè)備，有利于監(jiān)控系統(tǒng)的擴展。

目前，現(xiàn)場總線有40多種，在污水處理廠自動化系統(tǒng)中應(yīng)用的現(xiàn)場總線主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus.他們的共同特點是高速、高可靠，適合PLC與計算機、PLC與PLC及其它設(shè)備之間的大量數(shù)據(jù)的高速通訊。為使系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，控制層的**結(jié)構(gòu)多采用環(huán)網(wǎng)的方式組成，包括線纜型和光纖作為傳輸介質(zhì)，具體組網(wǎng)將在后面作出實例說明。第三層為設(shè)備層，這一層用于PLC與現(xiàn)場設(shè)備、遠程I/O端子及現(xiàn)場儀表之間的通訊，它們有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等，其中DeviceNet已經(jīng)成為工業(yè)界的標準總線而得到了廣泛的應(yīng)用，而Profibus/DP雖然沒有成為標準，但是它的應(yīng)該也相當廣泛。值得指出的是，近來年以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用使得人們把目光投向了現(xiàn)場總線上來，工業(yè)以太網(wǎng)是否最終將取代現(xiàn)場總線仍然是一個爭論的話題。

然而，不論是Ethernet/IP還是Modbus-TCP/IP，以太網(wǎng)在一些重要的性能指標上仍然無法具有現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)勢。從本質(zhì)上來講，以太網(wǎng)的載波幀聽沖突監(jiān)測CSMA/CD的訪問方式，實時性并沒有現(xiàn)場總線采用的令牌總線和令牌環(huán)的訪問方式高，不論人們采用何種方式，如協(xié)議封裝、分時訪問控制等，都只能改善以太網(wǎng)的實時性，起不到本質(zhì)的改變。在當前技術(shù)還未完全成熟之前，現(xiàn)場總線應(yīng)用于控制層，是一個積極和穩(wěn)妥的選擇。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，今后其取代現(xiàn)場總線而用于控制層也是很有可能的。

監(jiān)控分中心及上位監(jiān)控軟件：監(jiān)控分中心一般將設(shè)置多臺SCADA工作站（工控機）。分別用于水廠調(diào)度系統(tǒng)、加*間（加氯間）、濾站、送水泵房等監(jiān)控，完成污水廠內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài)顯示、自動控制、半自動控制、打印報警、分析報表等工作。同時，監(jiān)控分中心還將設(shè)置了多臺服務(wù)器，為其它計算機提供支援和與監(jiān)控總中心進行通信。PLC的選擇：施奈德（Schneider）、西門子（Siemens）、歐姆龍（Omron）、羅克維爾（Rockwell）、通用電氣（GE）是全球**PLC制造廠商和整體方案的提供者，他們的產(chǎn)品面向各自不同的領(lǐng)域，其中在污水處理自動化系統(tǒng)的應(yīng)用方面，又以羅克維爾、歐姆龍和施奈德的應(yīng)用最為廣泛。

污水處理自動控制系統(tǒng)對PLC的性能提出了更高的要求，作為污水處理自動控制系統(tǒng)的核心控制器，其必須具備以下幾大功能特點：首先本身必須穩(wěn)定可靠，并具有預(yù)先處理數(shù)據(jù)和集中傳輸數(shù)據(jù)的能力，具有較高的故障保護能力;其次，控制分站本地控制器可以獨立承擔(dān)控制分區(qū)的基本控制任務(wù)，即使監(jiān)控站或者監(jiān)控中心因故障停止運行，相鄰區(qū)域的控制器也能交換數(shù)據(jù)信息;再次，當某控制站的控制量出現(xiàn)變化時，可按預(yù)定方案和程序采取相應(yīng)的算法，對相關(guān)區(qū)域的控制對象，比如泵或者加*系統(tǒng)等做出相應(yīng)的調(diào)整。因此，它必須至少有如下功能模塊，數(shù)據(jù)采集存儲處理功能（實現(xiàn)集中和獨立工作方式，尤其是在獨立控制時能與相鄰控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換）;通信功能、容錯功能、自動診斷功能和本地操作功能（即能帶觸摸屏）。必須綜合考慮整個監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求和自然條件以及運營周期對設(shè)備的要求進行選擇，尤其在極端氣候和惡劣環(huán)境狀況條件下或較大規(guī)模的污水處理廠，需要選擇性能更好的雙機熱備冗余的PLC，如Schneider的2Quantom系列、Rockwell的2ControlLogix、Omron的CS1D系列、Siemens的S7-417系列;區(qū)別在于Omron的雙系統(tǒng)是在一個底板上實現(xiàn)，而Siemens等是兩個底板通過光纖連接，會在一定程度上占用控制柜的空間，但他們的配置都很靈活，可以任意實現(xiàn)雙CPU雙電源、雙CPU單電源、單CPU單電源多種冗余結(jié)構(gòu)。

在一般的環(huán)境狀態(tài)的時候或較小規(guī)模的污水處理廠，多采用標準的機型作為現(xiàn)場控制器，如Schneider的Quantom140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列、Siemens的S7-400系列等;他們都支持工業(yè)以太網(wǎng)和多種現(xiàn)場總線，控制方式采用遠程帶CPU的智能分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)開放性和兼容性強，豐富的I/O及高功能模塊，完全滿足污水處理自動控制系統(tǒng)對信號處理的要求。三、應(yīng)用案例下面以天津咸陽路污水處理廠為例[3]，具體說明污水處理廠自動控制系統(tǒng)的組成，控制系統(tǒng)拓撲圖如圖一所示：信息層：咸陽路污水處理系統(tǒng)因其分布面積較大，廠區(qū)內(nèi)共有5個PLC分站：預(yù)處理系統(tǒng)分控主站PLC1、生物處理系統(tǒng)分控主站PLC2、污泥處理系統(tǒng)分控主站PLC3、出水及雨水系統(tǒng)分控主站PLC4和污泥消化系統(tǒng)PLC5，使用的CPU均為OMRON的CS1H-CPU66H.該功能層實現(xiàn)污水處理廠各單元過程所有過程參數(shù)、設(shè)備運行狀態(tài)及電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，單元過程及設(shè)備的控制，并通過OMRON**模塊CS1W-ETN21百科，和**控制室通過赫斯曼太網(wǎng)交換機，組成100M光纖以太環(huán)網(wǎng)，向監(jiān)控層傳送數(shù)據(jù)和接受監(jiān)控層控制指令。在中控室中，作為工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)點的系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、兩臺工程師/操作員站計算機、打印機、UPS電源及監(jiān)視屏等設(shè)備，其主要職能是進行系統(tǒng)中的信息交換與信息顯示及控制。

該層通過上位監(jiān)控軟件實現(xiàn)對主要工藝設(shè)備的控制和調(diào)度，對污水處理全過程中的工藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、優(yōu)化和調(diào)整，對主要工藝流程進行動態(tài)模擬和趨勢分析、實時數(shù)據(jù)處理和實時控制，在控制組態(tài)上實現(xiàn)各種常規(guī)與復(fù)雜的優(yōu)化控制、專家控制、模糊控制等先進的智能控制。同時，功能強大與穩(wěn)定的實時和歷史數(shù)據(jù)庫亦通過以太網(wǎng)成為上下層間的信息通道。污水廠中控室控制站還通過RIAMBView和信息中心、便攜計算機及廠外泵站（咸陽路泵站、密云路泵站）等處進行遠程通訊，RIAMBView具備遠程數(shù)據(jù)服務(wù)（最適合SCADA）功能，通過寬帶接收或發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠端對部分實時畫面、進程數(shù)據(jù)庫的訪問。

污水處理自動控制系統(tǒng)有哪些功能

自動化時代，智能化時代，機器人的時代。人們總想著讓機械來完成各種各樣的任務(wù)來解放人類的雙手，污水處理行業(yè)如今也面臨著自動化控制系統(tǒng)的革命，那么，究竟有哪些功能是可以實現(xiàn)自動化控制呢？理論上講，污水處理的任何環(huán)節(jié)都可以自動化控制，但是在實踐中還是有很多環(huán)節(jié)和功能是不能自動化的。

尤其是污水處理技術(shù)，很多技術(shù)參數(shù)與指標是通過多次化驗才能夠獲取的，因此很難通過監(jiān)控設(shè)備獲取準確數(shù)據(jù)從而帶動自動化控制系統(tǒng)，言歸正傳，污水處理自動控制系統(tǒng)有以下幾種功能1·水位、水量自動控制：這一點很容易操作，甚至不需要人工智能，只要安裝水位感應(yīng)器甚至是浮漂都可以，當水位高于某一設(shè)定的數(shù)值，則自動控制上一環(huán)節(jié)的進水量，從而保證本單元蓄水池的水位處于正常狀態(tài)，當水位低于某一數(shù)值時，則再次啟動上游的進水設(shè)施。

說起來很簡單，做起來也不難。2·溫度自動控制：在污水處理系統(tǒng)中，涉及到水溫的環(huán)節(jié)較少，一般只要不凍冰，是液態(tài)水都可以處理，但是也有一個**溫度參數(shù)，溫度監(jiān)控和電動開關(guān)或者預(yù)警相連接，就可以決定一些控溫系統(tǒng)的工作，實現(xiàn)起來也不難。3·PH值監(jiān)控系統(tǒng)：來自中和池的設(shè)備，可以根據(jù)中和池內(nèi)污水PH值決定添加哪種中和劑，也可以根據(jù)水量，PH值偏離程度控制中和劑的數(shù)量實現(xiàn)PH值自動控制。4·電阻率監(jiān)控系統(tǒng)：雖然污水中的雜質(zhì)含量需要用化驗的手段來獲取，但是采用電阻率監(jiān)控水質(zhì)是否達標是非常容易的，因此在水處理環(huán)節(jié)中常常用電阻率監(jiān)控系統(tǒng)來完成水質(zhì)監(jiān)控。

其他的入混凝*劑添加、萃取劑的使用，氧化還原法污水處理，以目前的技術(shù)很難完成自動化、智能化系統(tǒng)功能，多數(shù)還是需要人工監(jiān)測的。

污水處理的自動控制系統(tǒng)有哪些意義

城市污水處理系統(tǒng)對解決水資源缺乏，促進**可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。目前城市污水處理廠存在運行成本高，經(jīng)濟效益差，控制系統(tǒng)落后等問題。

提高污水處理廠自動控制的程度和引入先進控制技術(shù)，是降低運行成本、提高生產(chǎn)運行效率的關(guān)鍵。

污水處理的自動控制系統(tǒng)?采用計算機技術(shù)、跟蹤經(jīng)常變化的水處理情況，檢測不同時間的水質(zhì)指標數(shù)據(jù)，在計算機上動態(tài)現(xiàn)實，對這些數(shù)據(jù)進行分析處理，并記錄下來，以備在需要的時候查閱。通過分析數(shù)據(jù)趨勢走向，隨時調(diào)整個設(shè)備及工藝過程參數(shù)，使其達到優(yōu)化控制狀態(tài)，經(jīng)濟運行，節(jié)省能耗。采用計算機代替人工操作，減少事故，保證安全，降低勞動強度，節(jié)約人力，甚至可以完成許多人工難以完成的任務(wù)，提高運行的可靠性。

PLC 污水自動化處理控制系統(tǒng)

水庫、PLC 污水自動化處理管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化水庫的核心部分，是水庫效能發(fā)揮的重要部分。洪水時水庫閘門的操作是以不造成下游災(zāi)害為基礎(chǔ)制定的操作規(guī)則。

為了確保正確的信息流動，需把握和監(jiān)視入庫流量和工程狀況，按實際情況來推測水庫的運行，找出相應(yīng)的對策方案。

對于水庫群，所有水庫的狀況及各個水庫的情況都要予以考慮。首先低水位運行時，必須分別確定蓄放流量。根據(jù)運行判斷，實施泄流，并制定運行操作規(guī)程。為此收集降雨情況、水庫入流、蓄水量、泄流量等信息進行綜合分析。

對于入庫流量的分析，如果發(fā)生洪水，應(yīng)根據(jù)上游的降雨、河流水位、洪水到達時間來預(yù)測入庫流量，根據(jù)預(yù)測入流及蓄水量來確定運行體制及水位回落的對策。預(yù)測放流時會得出多種結(jié)果，熟練的管理人員則可篩選出比較準確的結(jié)果。其次，進行蓄流泄流**的確定。

首先在控制所配置了迅速收集雨量、流量的觀測設(shè)備，綜合控制所的信息處理工作站可以完成入庫流量預(yù)報、洪水檢索、各個水庫運行仿真等輔助主任技術(shù)者的功能。采用入庫流量預(yù)測功能，能根據(jù)收集到的雨量、預(yù)測雨量、流量等，預(yù)報最長6小時的上游產(chǎn)流量。采用洪水檢索功能，能利用過去整理保管的洪水、降雨特性資料，檢索類似降雨狀況的洪水，預(yù)報將發(fā)生洪水的規(guī)模。

洪水發(fā)生時要在短時間內(nèi)利用水力學(xué)、水文資料、規(guī)則、經(jīng)驗等判斷標準來做出決策和調(diào)度方案。為此，引進了水庫管理系統(tǒng)，以便迅速對各要素進行整理和計算處理。水庫管理自動化系統(tǒng)將經(jīng)驗豐富工作者的技術(shù)通過專家系統(tǒng)進行了具體化，提高了管理水平。

確定決策方針的條件之一是洪水的有無，以可信度加以判斷?？尚哦仁且院樗纬?、產(chǎn)流、解除對策體制其三者的可信度來定義的。用通常的規(guī)律來推論時，用在-1.0與1.0之間的值5等分后相乘再平均的值來判明對策體制。用模糊論來預(yù)測流量，預(yù)測生坂水庫入庫流量時，用一次式來推定的有觀測流量的增減率，用蓄留函數(shù)法來預(yù)測雨量，根據(jù)實測入流量的變量預(yù)測，用以上3種方法計算值的平均模糊論來預(yù)測入流量。

推論用MIN-MAX法，結(jié)論的數(shù)值化用重心法。**確定蓄水期、放流量，在洪水初期，要正確把握一定流量的洪水到達時間很難。水庫管理主任技術(shù)者根據(jù)曾發(fā)生的類似情況，從保證安全的角度出發(fā)做**。利用這些判斷內(nèi)容，在入庫存流量中得到的3小時前的預(yù)測入庫量以及入流量加上蓄放流量來決定流量。

在臺風(fēng)降雨時，因臺風(fēng)引起的降雨，如果風(fēng)圈只在一個水庫流域，洪水流量可能馬上就會到來。以往，都是參考臺風(fēng)進路預(yù)報范圍進行安全預(yù)報，在此用危險區(qū)域作參考，制定追加放流**。水庫自動化，是一個有待進一步研究的領(lǐng)域，在一些自動控制理論，如模糊控制發(fā)展迅速的今天，相信水庫自動化不僅僅只是以上的自動化，其概念將更加廣泛，其必將應(yīng)用一些控制思想，從而更好地解決水庫控制問題。

污水處理過程中 都需要哪些自控設(shè)備 詳細一些，**能按順序說。謝謝了?。。?/h3>

你是什么污水？什么工藝??？要求達到什么自控程度？工業(yè)污水千差萬別由于水質(zhì)不同有不同的要求，比如酸堿含量高的肯定要有pH監(jiān)控，電鍍廢水要有ORP，工藝不同所用的儀表也不同其實污水處理的自控很簡單，儀表無外乎pH、流量計、ORP儀、DO儀、液位計，有些地方也可以用開關(guān)量的，液位開關(guān)、流量開關(guān)等，各個水池**要有液位監(jiān)控，曝氣池設(shè)DO，缺氧池設(shè)ORP，這些儀表數(shù)據(jù)可以都傳至PLC，可以根據(jù)儀表的反饋調(diào)解設(shè)備的變頻、開停和閥門的開停、開度，PLC上面可以設(shè)觸摸屏和上位機，檔次高點可以設(shè)個背投啥的