智能化水處理自動化系統(tǒng)研究

李宇光

【摘 要】隨著 自動化技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等許多行業(yè)。自動化技術(shù)能有效降低能耗、減少污染，降低工作成本，有效提高工作效率，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的統(tǒng)一。文中對 自動化技術(shù)進(jìn)行了概述，指出該技 術(shù)的特點，分析了 自動化技術(shù)在多種行業(yè)中的應(yīng)用，并重點闡述了 自動化技術(shù)在水處理行業(yè)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水處理；自動化；應(yīng)用

我國不斷提升的科學(xué)技術(shù)水平，促進(jìn)了各類智能化設(shè)備、自動 化設(shè)備的形成，該趨勢下也促使了各領(lǐng)域及行業(yè)逐漸將自動化和智 能化作為了新發(fā)展方向，特別是有關(guān)于國計民生的水處理行業(yè)中智 能化設(shè)備的運用，不但能將水處理工作效率與質(zhì)量提高，同時也能 推動水處理自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控和恒定壓力調(diào)節(jié)無人化的實現(xiàn)。

1 系統(tǒng)構(gòu)成分析

1.1 設(shè)備工藝系統(tǒng)

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)中的工藝系統(tǒng)主要是由三大關(guān)鍵裝 置所組成，即機(jī)械過濾器、活性炭過濾器以及精密過濾器。同時，還包括 一些配套設(shè)備，如：水泵、閥門、消毒儀器、反滲透高壓泵、膜堆主體等。整 個工藝系統(tǒng)的操作原理都是圍繞水處理、給水這兩方面進(jìn)行設(shè)計的。

1.2 控制系統(tǒng)

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)主要是由控制回路、變 頻器、閥門電動裝置以及可編程控制器所組成。該系統(tǒng)一般都被應(yīng)用在 水處理工藝設(shè)備以及給水工藝設(shè)備的控制回路上，以便可以豐富各工藝 設(shè)備的應(yīng)用功能，使之在水處理過程中發(fā)揮出真正的實效作用。

1.3 信號采集系統(tǒng)

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)中的信號采集系統(tǒng)主要針對所有水 處理工藝設(shè)備的運行參數(shù)，進(jìn)以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，從而根據(jù) 分析結(jié)果，來判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，以便為促進(jìn)水處理工作的順利開展 創(chuàng)造良好的條件。

1.4 保護(hù)系統(tǒng)

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)中的保護(hù)系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)處理整個水 處理系統(tǒng)故障問題，進(jìn)以通過中斷或介質(zhì)的排放，來達(dá)到對水處理工藝 設(shè)備的全面保護(hù)。

1.5 操作與人際界面系統(tǒng)

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)和人機(jī)界面系統(tǒng)，是兩 個最為核心的組成部分，其可以幫助相關(guān)工作人員靈活運用智能水處理 設(shè)備，進(jìn)而更好的提高水處理工作效率和工作質(zhì)量。

2 工作特點分析

2.1基于PLC作為自動化控制系統(tǒng)

中樞部分的PLC，是計算機(jī)信息 管理與現(xiàn)代水循環(huán)系統(tǒng)的有效結(jié)合，在多核CPU和電腦的綜合布控 下，依據(jù)信息技術(shù)控制各級硬件并發(fā)布指令，通過邏輯算法的優(yōu) 化，無需升級改造系統(tǒng)線路與程序便可將各硬件系統(tǒng)的優(yōu)勢最大限 度發(fā)揮，推動水處理系統(tǒng)工作效率與智能化水平的提升，并實現(xiàn)更 高的費效比，可將傳統(tǒng)線控處理系統(tǒng)取代。水處理工藝流程通常都十分復(fù)雜，尤其是在處理個別化學(xué)水的過程 中，針對處理程序而言多以個別繼電器實現(xiàn)控制。而因該類控制方式具 有較為復(fù)雜的安裝接線流程和相對困難的程序修改，故而在后期維護(hù)時 具有較為龐大的工作量，這會降低水處理系統(tǒng)的可靠性及其使用頻率。要想將控制中繼電器存在問題改善，可采用PLC控制程序。而對于PLC 編程來說，在使用方面具備便捷、可靠性高、運行環(huán)境要求低等優(yōu)勢，故而其使用極為廣泛。水處理系統(tǒng)中，借助PLC 自動化控制可實時 控制、自動化檢測水處理，并促進(jìn)水處理效率的提升，將生產(chǎn)期間不必 要的能源消耗減少，推動企業(yè)水處理系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)。

2.2 變頻器特點分析

變頻器在智能化水處理自動化系統(tǒng)中，占有著很重要的位置，其集 結(jié)了微電子、電力電子等多種技術(shù)優(yōu)勢，能夠很大程度上推動水處理系 統(tǒng)實現(xiàn)自動化。另外，變頻器自身具有很強的調(diào)速性以及軟啟動和軟中 斷功能，在實際應(yīng)用時，可以大大提升水處理工作效率，且操作性能也是 十分簡便，所以該設(shè)備也可用作反滲透設(shè)備的水泵啟動裝置，即在反滲 透系統(tǒng)啟動時，變頻器可以對其膜壓力的上升速度進(jìn)行有效控制，進(jìn)而 最大化保障反滲透設(shè)備的安全運行。

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)優(yōu)化措施

3.1 科學(xué)設(shè)置通信網(wǎng)絡(luò)

因監(jiān)控站無法完成非直控水處理設(shè)備的適應(yīng)，而為了確保有效發(fā)揮管理機(jī)制的作用，就需以信息層結(jié)構(gòu)、設(shè)備層結(jié)構(gòu)和控制層結(jié) 構(gòu)等多個層級結(jié)構(gòu)來細(xì)化監(jiān)控系統(tǒng)。其中，信息層結(jié)構(gòu)是將以外網(wǎng) 作為個水處理單位彼此信息共享的實現(xiàn)依據(jù)，同時立足于原有基礎(chǔ) 上也能進(jìn)行全新、較強實用性水處理產(chǎn)品的開發(fā)；而控制層結(jié)構(gòu)是 圍繞隧道區(qū)域控制器網(wǎng)絡(luò)，在標(biāo)準(zhǔn)總線的運用下開展組網(wǎng)工作，如 此一來可實現(xiàn)水處理信息傳輸速度的提升，為信息提供兼容性、實 效性保障，進(jìn)而推動水處理遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控的實現(xiàn)。而在不斷提升 的科技技術(shù)水平背景下，針對現(xiàn)有的智能水處理需求而言，傳統(tǒng)以 外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模式已無法有效滿足，創(chuàng)新與優(yōu)化是必經(jīng)道路，同時通過 結(jié)合現(xiàn)場總線構(gòu)成全新、完整的網(wǎng)絡(luò)模式，能為智能水處理自動化 系統(tǒng)提供正常運行的保障，推動水處理效果的提升。

3.2往自診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控方向開發(fā)系統(tǒng)潛能

就像計算機(jī)開機(jī)過程中會對各硬件進(jìn)行檢查一樣，智能化水 處理自動化系統(tǒng)通過PLC控制系統(tǒng)可以對各流程控制單元、各關(guān)鍵 設(shè)備、各種儀表進(jìn)行輪詢檢查。這種檢查可以定時或定頻率進(jìn)行，從而就實現(xiàn)了自診斷功能。這功能一方面提高工藝設(shè)備的安全可靠 性，有力保障水質(zhì)安全和供水安全；另一方面可以減少人的現(xiàn)場巡 檢和人的實時監(jiān)控，從而提升智能化水平，逐步過渡到無人值守。當(dāng)今社會，互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，當(dāng)智能化水處 理自動化系統(tǒng)足夠可靠，足夠成熟以后，完全有可能實現(xiàn)基于互聯(lián) 網(wǎng)和手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。進(jìn)而減少用于看守的勞動力，加強 維修維護(hù)的能力，進(jìn)一步解放生產(chǎn)力。

3.3 合理選擇 PLC 設(shè)備

PLC 設(shè)備是智能化水處理自動化系統(tǒng)的核心部分，對其進(jìn)行合理選 擇，可以大大提高智能水處理效果，保證水處理質(zhì)量和處理效率。因此，相關(guān)工作人員在采用智能化水處理自動化系統(tǒng)時，必須對 PLC 設(shè)備的選 擇給予高度的重視，盡可能選擇高性能、高質(zhì)量的 PLC 設(shè)備，這樣不僅可 以促進(jìn)水處理自動化系統(tǒng)實現(xiàn)集中處理或獨立處理功能，而且還能實現(xiàn) 智能水處理自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能、互換功能、保存功能、分析功能 以及處理功能等。同時，在選擇 PLC 設(shè)備時，還要結(jié)合智能水處理自動化 系統(tǒng)的實際運行需求，例如，當(dāng)處在較差的水處理環(huán)境下時，相關(guān)單位就 要選擇 2Quantom 系列的 PLC 設(shè)備或 Quantom 140 系列的 PLC 設(shè)備，這 樣既可以保證自動化系統(tǒng)的開放性和融合性，實現(xiàn)對水處理現(xiàn)場的自動 化遠(yuǎn)程監(jiān)控，又能支持水處理廠中的以太網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線，提高水處理 質(zhì)量和效率。

結(jié)語

智能化水處理自動化系統(tǒng)有利于水處理效率的提升，是水處理 自身得以實現(xiàn)發(fā)展、獲取更高市場競爭力的重要基礎(chǔ)。而對于智能 化水處理自動化系統(tǒng)的運用而言，也是社會生產(chǎn)、人民生活所提出 的更高用水?dāng)?shù)量與質(zhì)量的要求。故而，隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，我們必須正確認(rèn)識智能化水處理自動化系統(tǒng)，在將其結(jié)構(gòu)明確的基 礎(chǔ)上，妥善把握智能化水處理自動化系統(tǒng)工作特點，通過在水處理 工作中的靈活運用，推動水處理效率與質(zhì)量的全面提升。在未來發(fā) 展中，應(yīng)當(dāng)對智能化水處理自動化系統(tǒng)應(yīng)用予以更高的關(guān)注，將智 能化水處理自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)明確，并將其工作特點準(zhǔn)確把握，將其 運用至水處理實踐中，實現(xiàn)其優(yōu)勢的靈活發(fā)揮。

（作者單位：杭州蕭山供水有限公司第二水廠）