城市污水處理自動化系統技術分析與探討

陳國欽

摘要：隨著我國水資源短缺狀況的日益嚴重，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化系統則在污水處理中占有重要作用，不僅可以節省諸多人力、物力成本，還能夠提高效率，保障污水處理的質量。論文結合筆者研究，探討了城市污水處理自動化系統的組成部分，并分析了該自動化系統的技術要點。

關鍵詞：城市;污水處理;自動化

1.城市污水處理自動化系統的特點

為了安全、科學、有效地控制和管理城市污水，使管理人員能夠在監控中心控制室全面了解城市污水處理的運行情況，并對城市污水泵站及處理廠進行控制從而減少人力物力的投入，提高自動化管理水平。因此建立和完善城市污水處理自動化系統是非常必要的，自控系統應能實現以下幾大功能：

1.1數據采集

自動化控制系統能對城市污水廠中各種儀表（液位、流量、有害氣體濃度;水泵電機電流、電壓等）模擬量信號的采集和整定，監測各泵站每臺排水泵啟停狀態、保護狀態、故障判斷等開關量進行采集。

1.2自動檢測

自動檢測功能是利用計算機和PLC的高速運行特性，自動、連續地檢測并記錄和顯示泵站過程參數（液位、流量、電流等），以及設備的運行工況（自動、手動、運行、停止、故障等）。

1.3自動保護

計算機和PLC自動連續地檢測生產數據、設備運行狀況。并進行綜合分析，綜合判斷用戶生產過程中有可能發生的事故，自動報警和自動采取措施防止事故的發生和擴大，保護人身和設備的安全等。

1.4自動控制模式

遠程切換各設備的控制模式（自動、遠程、現場）。計算機和PLC能根據工藝條件和控制要求，按規定時間周期設定的邏輯順序或控制算法等自動地啟動或停止某些設備交替運行以及對設備運行狀態進行自動調整等。

1.5系統組態和參數設定功能

授權工程師可對系統進行組態和參數設置。

1.6管理功能

根據泵站運行過程工藝儀表采集到的數據，設備運行中狀態和電氣數據和其它信息等，協調和管理泵站運行過程的調度，繪制趨勢曲線圖等，并可以打印需要的圖表或報表。

1.7人機界面

通過現場工業以太網將視頻傳輸至監控中心，實現實時監視、視頻數據存儲、回放，并可遠程控制攝像機的變焦，拍攝方向。將監測數據與視頻在現一界面上顯示，可以同屏監測多個設備視頻和數據，也可以切換成單個設備的視頻與數據顯示。

1.8報警功能

通過報警功能，污水處理自動化系統就能夠及時報告系統與設備運行過程中可能存在的隱患、問題，并且能夠針對一些問題給予適當的處理意見，方便工作人員及時查看、處理與維修。

1.9其它功能

可以在界面上任意增加、減少所有監控的設備，可以增加、修改及刪除軟件功能模塊，預留與其他系統的通訊接口。

城市污水處理自動化系統結構圖如下：

2.城市污水處理自動化系統要點分析

2.1通信網絡

現場站與中央控制室之間支持工業以太網通信，支持光纖通信及通過無線GPRS進行數據通訊。其中VPN是一種利用公共網絡資源來建立私有數據通信的網絡的技術，它可以使企業利用公眾網的資源將分散于各地的分支機構和客戶的活動動態地連接起來，為企業級用戶提供比專線價格低廉和高安全性的資源共享和互連的服務，具有同私有網絡相同的安全性、優先級特性、易管理性和穩定性，可以滿足客戶對企業內部局域網與遠程用戶間無縫連接的要求。

2.2監控中心

中央控制室計算機監控系統的硬件設備由操作員站計算機、工程師站計算機、交換設備、打印機、UPS不間斷電源等構成計算機局域網，網絡中各計算機互相通迅、資源共享。監控中心具有控制、通訊、數據管理、數據采集、數據記錄、報警、趨勢、報表生成等功能。工程師站可進行計算機管理、編程、日常維護，并具有操作員站的全部功能;在操作員站上，值班員能進行操作控制和監視生產運行狀態。

2.3 監控軟件的簡介

2.3.1 SIMATIC WinCC

西門子的組態控制軟件SIMATIC WinCC是第一個使用最新的32位技術的過程監視系統，具有良好的開放性和靈活性，用來處理生產和過程自動化，它提供了適用于工業的 圖形顯示、信息、歸檔以及報表的功能模板。高性能的過程藕合、快速的畫面更新、以及可靠的數據傳送使其具有高度的實用性。該系統既保留了手動控制功能，又在此基礎上添加了遠程自動控制功能和大量的數據存儲和分析統計功能。

2.3.2 INTOUCH軟件

INTOUCH軟件是由美國WONDERWARE公司開發的實時監控軟件，具有開放性好，兼容性優越，設備驅動齊全，功能完善強大等諸多優點，可通過互聯網或工廠內部局域網發布工廠時實時信息，為工廠內部不同部門，不同級別的用戶提供最好的顯示和相互作用方式。

2.4 PLC的選擇

對于污水處理自動控制系統來說，在選擇PLC時，應該從以下幾個方面進行考慮。首先，PLC作為污水處理自動化控制系統中的核心，必須具備穩定可靠的特點，以便能夠進行數據的預處理和集中傳輸，并能夠在故障發生時提供一定的保護能力。其次，在控制分站中，控制器必須具備獨立控制各項分區，完成分區任務。最后，當控制站內的控制量一旦發生變化，能夠根據原先制定的預案采取措施，調整相關部分設備。

3.總結

綜上所述，城市污水處理工作既有利于環境的改善，又能夠為節約水資源作出巨大的貢獻，是關系到國計民生的一項重要系統。為此，必須對城市污水處理系統加以重視，這就要求相關部門工作者不斷鉆研，在現有基礎上努力開拓進取，不斷提高污水處理的質量和效率。