以太網(wǎng)技術(shù)在水處理自動化領(lǐng)域中的應用

隨著計算機、信息技術(shù)的發(fā)展，極大的促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，并廣泛應用在社會發(fā)展的各個領(lǐng)域中。我國是一個水資源十分匱乏的國家，將以太網(wǎng)技術(shù)應用在水自動處理領(lǐng)域中，能提高水處理的效率，降低水供應的成本。本文主要介紹了以太網(wǎng)技術(shù)以及以太網(wǎng)技術(shù)應用在具體的水處理系統(tǒng)中。

【關(guān)鍵詞】以太網(wǎng)技術(shù) 水處理自動化 信息化

以太網(wǎng)是當今信息領(lǐng)域應用最廣泛的局域網(wǎng)，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的進步，以太網(wǎng)實時性、開放性、安全性等優(yōu)勢，使得以太網(wǎng)迅速進入工業(yè)控制領(lǐng)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(wǎng)絡信息、控制技術(shù)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(wǎng)技術(shù)

以太網(wǎng)技術(shù)是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox，Intel和DEC公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是在IEEE802.3標準上發(fā)展起來，它不是一種具體的網(wǎng)絡，而是一種技術(shù)規(guī)范，是當今世界上最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)。上個世紀八十年代，以太網(wǎng)的高性能、低成本、具有擴展性等特點不斷發(fā)展，2002年制定了以太網(wǎng)的技術(shù)標準，以太網(wǎng)同軸電纜發(fā)展到雙絞線電纜和光纜，以太網(wǎng)也從過去的共享型太網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q型太網(wǎng)，極大地提高了以太網(wǎng)的覆蓋范圍。

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。控制設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(diào)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(guān)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(guān)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(zhì)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(wǎng)在水處理自動化領(lǐng)域的應用

以太網(wǎng)具有傳輸速度高、兼容性好、成本低、可擴展性等優(yōu)點，并支持所有的網(wǎng)絡協(xié)議，通過IP協(xié)議很容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，因此廣泛引用在社會各個領(lǐng)域。近年隨著我國水處理自動化技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)也開始應用在水處理自動化領(lǐng)域。

3.1 工程概況

某自來水處理廠位于某市郊區(qū)，距離市區(qū)50公里，總用地面積為12.2萬平方米，水廠的供水能力為50萬m3/天，主要為市區(qū)東部居民解決供水問題。建廠以來，該水廠一直注重對生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備等相關(guān)配套設施的建設和完善，不斷提高供水質(zhì)量，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)得到了顯著提高。特別是近年來隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將以太網(wǎng)技術(shù)應用在水廠處理自動化系統(tǒng)中，降低水廠運行成本，便于后期工作人員的維護和管理。

3.2 無線以太網(wǎng)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(wǎng)網(wǎng)絡。通過無線以太網(wǎng)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(wǎng)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸；

（2）用于生產(chǎn)調(diào)度通信系統(tǒng)，為水廠的生產(chǎn)調(diào)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(chǎn)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(chǎn)調(diào)度命令，大大降低了生產(chǎn)的成本。

水處理自動化控制系統(tǒng)設計如普寧市蓮花山水廠網(wǎng)絡系統(tǒng)平面圖如圖1所示。

蓮花山水廠網(wǎng)絡由加藥站，2#濾池站，1#濾池站，送水泵站，中控室，五部分組成。每個站用光纖聯(lián)接。通信由IP地址進行雙路通信，保障通信可靠。如1#濾池站故障，2#濾池站采集數(shù)據(jù)通過左邊加藥站再送到中控室，保證數(shù)據(jù)傳輸不會中斷，右邊1#濾池站維修好后，右邊通信可恢復。雙路通信可恢復，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠。

蓮花山自來水廠處理控制系統(tǒng)設備數(shù)量多、各個工序獨立運行，系統(tǒng)運行比較分散，所以采用集散控制模式，也就是由自來水廠的中控室對整個水處理廠的運行情況進行監(jiān)視并發(fā)布調(diào)度指令，各個子系統(tǒng)相互獨立進行配置。以太網(wǎng)具有擴展性，因此將其應用在監(jiān)控層，并通過工業(yè)集線器和I/O端口實現(xiàn)通訊，從而建議以太網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控層主要由計算機計算機、服務器、輸出、入設備構(gòu)成，它是整個自動化控制系統(tǒng)中人機信息交換的中心，計算機需要長期運行，并定期對PLC設控制站的數(shù)據(jù)進行采集，顯示、存儲、打印、發(fā)布警報信息。然后技術(shù)人員通過輸出、入設備的開關(guān)控制整個系統(tǒng)的設備工作狀態(tài)，而不需要工程師編程，就可以完成繪制圖表、選擇控制方法、建立數(shù)據(jù)庫等工作，從而大大提高了水控制系統(tǒng)的工作效率。

4 結(jié)束語

近年來，以太網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，并廣泛應用在社會各個領(lǐng)域。將以太網(wǎng)應用在水廠水處理控制系統(tǒng)中，降低水處理的成本，提高處理效率。

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作者簡介

方良耿（1976-），男，大學專科學歷。機電助理工程師。研究方向為水廠加藥廠加藥汞自動控制編程。

作者單位

廣東省普寧市蓮花山自來水廠 廣東省普寧市 5153000