自動化控制技術在污水處理廠的應用進展

陳銀庫

（中冶華天南京自動化工程有限公司，江蘇 南京 210019）

引言

自動化控制系統是指計算機經通信網絡與帶有通信接口的檢測元件、控制設備、執行器件連接起來，以便利用計算機實現智能化管理，進而實現集中監控、集中數據處理、集中調度、集中分析，此乃新型的生產過程控制系統。隨著PLC、SCADA、FCS、DCS等技術的優化升級，自動化控制技術也面臨新的發展機遇。國外污水處理廠很早便開始應用到自動化控制技術，例如20世紀70年代美國污水處理廠實現自動控制。與國外發達國家相比，我國污水處理廠直到20世紀90年代后期方才首次引進自動控制系統，而且多屬對國外成套自控設備的直接引進，即國產自動控制系統的應用相當少。自此以后經歷的幾次大的變革使自動化控制水平逐步提升至較高水平。目前，我國污水處理廠應用的自動化控制系統當屬基于工業以太網+FCS的系統網絡最先進，為國際最先進的自動化系統。下文著重介紹污水處理廠自動化控制技術的應用進展。

1 污水處理廠自動化控制技術的應用進展

總體而言，我國污水處理廠自動化控制技術經歷過可編程控制器（PLC）、集中分散型控制系統或分散控制系統（DCS）、現場總線控制系統（FCS）、監視控制與數據采集系統（SCDAD系統）四大階段，本文著重從上述方面淺析我國污水處理張自動化控制技術的應用進展。

1.1 PLC

PLC是指基于計算機技術的新型工業控制裝置，同時PLC作為繼電器控制系統的優化升級，具體具有實現開關量邏輯控制的功能；PLC作為面向現場的控制裝置，具體具有抗擾能力強、可靠性高等優點，因此對惡劣的現場環境具有很好的適應性；PLC作為局部的控制器，若干PLC互連起來便能夠構成更具應用價值的控制系統。針對污水處理廠，不同的污水處理工藝要求自控系統根據不同的要求應用PLC。污水處理廠往往設有總控室與若干現場控制站，同時站間經信息層網絡或控制器層網絡實現連接，隨后再與總控室實現連接，其中總控室的工作站、計算機、圖形站均經信息層網絡實現連接，進而與現場控制站形成高速數據交換、分散控制、集中管理的工廠級自動化網絡。總體而言，PLC自控系統的合理設計與選型能夠有效提高污水處理廠運行的自動化與高效性。

1.2 DCS

DCS是指CRT顯示技術、通信技術、計算機技術、自動控制技術相結合的高科技控制裝置，具體用來完成數據采集、生產管理、過程控制，此外亦屬4C技術的結合，即對生產過程進行監視、管理、操作、分散控制。傳統的DCS源自流程工業的儀表控制系統，具體用來完成連續物理量的調節與監視，同時全廠工業控制網由現場分散控制站、廠級中央監控工作站組成。目前，我國污水處理廠已廣泛采用基于PLC+工業以太網的DCS控制系統，同時具有十分理想的應用效果。

1.3 FCS

FCS作為全球最新型的控制系統，20世紀90年代便開始走向實用化，此后便以迅猛的速度發展成自動化技術的特點。FCS是指經現場控制網絡把組成自動化系統的控制器、執行器、傳感器連接起來，同時經網絡的信息傳輸實現信號的直接專遞，此外實現各種設備的協調，進而實現自動化控制。目前，全球自動化控制系統采用的現場總線具體包括CAN、HART、FF、LONWORKS、MODBUS、PROFIBUS等。FCS作為第五代過程控制系統，具體從DCS或PLC發展起來，同時也是以集散控制系統、儀表控制系統、現場總線技術為基礎，因此，仍采用大量的DCS與PLC系統、模擬儀表。由此可見，自動化控制必定發展成始終圍繞FCS、PLC、DCS系統的新型網絡化、智能化、信息化、標準化、開放性的控制系統。總體而言，污水處理廠FCS系統的應用不僅推動污水處理領域的革新，同時也推動污水處理廠朝向自動控制發展。

1.4 SCDAD系統

SCDAD系統具體包括執行設備層、控制設備層、上位監視層三部分，具體實現實時采集數據、遠程或本地自動控制生產現場、全面實時監控工藝流程及向管理層提供所需數據等功能。污水處理SCDAD系統主要經計算機、控制裝置、儀表等設備設施自動檢測、管理及控制污水處理工程，進而提高污水處理系統運行的有效性、經濟性、安全性。除此以外，實時控制與自動化監測污水處理工藝，能夠實現污水處理效率的提高及處理能耗的降低。總體而言，SCDAD經遠程通信便可組成分級計算機監控系統，進而實現對污水處理廠進行遠程或本地集中監控與調度，以及實時傳輸信號與在線遙控無人值守遠程站。

2 結語

綜上所述，污水處理自控系統作為網絡技術、自動化技術、信息技術、計算機技術的綜合體，能夠實現污水處理工業自動化控制的智能化、網絡化作業，此乃我國污水處理行業未來的發展方向。隨著網絡技術的優化升級，遠程管理與遠程訪問必定日漸被應用到污水處理行業。但若想增強國家綜合實力，我國必須加強對自動化技術的研究，以提高自動化技術的應用水平，進而縮短我國綜合實力與西方發達國家間的差距。除此以外，受到電子信息技術發展浪潮的影響，我國必須盡快掌握現代自動化系統的某些關鍵性技術，同時應盡快研發出更標準、更快速、更可靠的自動化產品，以實現我國污水處理行業的高水平發展，并最終實現我國綜合國力的增加。

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