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(tǒng)是指計算機經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)與帶有通信接口的檢測元件、控制設(shè)備、執(zhí)行器件連接起來，以便利用計算機實現(xiàn)智能化管理，進而實現(xiàn)集中監(jiān)控、集中數(shù)據(jù)處理、集中調(diào)度、集中分析，此乃新型的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。隨著PLC、SCADA、FCS、DCS等技術(shù)的優(yōu)化升級，自動化控制技術(shù)也面臨新的發(fā)展機遇。國外污水處理廠很早便開始應(yīng)用到自動化控制技術(shù)，例如20世紀(jì)70年代美國污水處理廠實現(xiàn)自動控制。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國污水處理廠直到20世紀(jì)90年代后期方才首次引進自動控制系統(tǒng)，而且多屬對國外成套自控設(shè)備的直接引進，即國產(chǎn)自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用相當(dāng)少。自此以后經(jīng)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(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)當(dāng)屬基于工業(yè)以太網(wǎng)+FCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)最先進，為國際最先進的自動化系統(tǒng)。下文著重介紹污水處理廠自動化控制技術(shù)的應(yīng)用進展。

1 污水處理廠自動化控制技術(shù)的應(yīng)用進展

總體而言，我國污水處理廠自動化控制技術(shù)經(jīng)歷過可編程控制器（PLC）、集中分散型控制系統(tǒng)或分散控制系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）、監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCDAD系統(tǒng)）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(shù)的應(yīng)用進展。

1.1 PLC

PLC是指基于計算機技術(shù)的新型工業(yè)控制裝置，同時PLC作為繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)化升級，具體具有實現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制的功能；PLC作為面向現(xiàn)場的控制裝置，具體具有抗擾能力強、可靠性高等優(yōu)點，因此對惡劣的現(xiàn)場環(huán)境具有很好的適應(yīng)性；PLC作為局部的控制器，若干PLC互連起來便能夠構(gòu)成更具應(yīng)用價值的控制系統(tǒng)。針對污水處理廠，不同的污水處理工藝要求自控系統(tǒng)根據(jù)不同的要求應(yīng)用PLC。污水處理廠往往設(shè)有總控室與若干現(xiàn)場控制站，同時站間經(jīng)信息層網(wǎng)絡(luò)或控制器層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接，隨后再與總控室實現(xiàn)連接，其中總控室的工作站、計算機、圖形站均經(jīng)信息層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接，進而與現(xiàn)場控制站形成高速數(shù)據(jù)交換、分散控制、集中管理的工廠級自動化網(wǎng)絡(luò)?？傮w而言，PLC自控系統(tǒng)的合理設(shè)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(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)相結(jié)合的高科技控制裝置，具體用來完成數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)管理、過程控制，此外亦屬4C技術(shù)的結(jié)合，即對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、管理、操作、分散控制。傳統(tǒng)的DCS源自流程工業(yè)的儀表控制系統(tǒng)，具體用來完成連續(xù)物理量的調(diào)節(jié)與監(jiān)視，同時全廠工業(yè)控制網(wǎng)由現(xiàn)場分散控制站、廠級中央監(jiān)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(yè)以太網(wǎng)的DCS控制系統(tǒng)，同時具有十分理想的應(yīng)用效果。

1.3 FCS

FCS作為全球最新型的控制系統(tǒng)，20世紀(jì)90年代便開始走向?qū)嵱没?，此后便以迅猛的速度發(fā)展成自動化技術(shù)的特點。FCS是指經(jīng)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)把組成自動化系統(tǒng)的控制器、執(zhí)行器、傳感器連接起來，同時經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸實現(xiàn)信號的直接專遞，此外實現(xiàn)各種設(shè)備的協(xié)調(diào)，進而實現(xiàn)自動化控制。目前，全球自動化控制系統(tǒng)采用的現(xiàn)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(tǒng)，具體從DCS或PLC發(fā)展起來，同時也是以集散控制系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)，因此，仍采用大量的DCS與PLC系統(tǒng)、模擬儀表。由此可見，自動化控制必定發(fā)展成始終圍繞FCS、PLC、DCS系統(tǒng)的新型網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放性的控制系統(tǒng)?？傮w而言，污水處理廠FCS系統(tǒng)的應(yīng)用不僅推動污水處理領(lǐng)域的革新，同時也推動污水處理廠朝向自動控制發(fā)展。

1.4 SCDAD系統(tǒng)

SCDAD系統(tǒng)具體包括執(zhí)行設(shè)備層、控制設(shè)備層、上位監(jiān)視層三部分，具體實現(xiàn)實時采集數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程或本地自動控制生產(chǎn)現(xiàn)場、全面實時監(jiān)控工藝流程及向管理層提供所需數(shù)據(jù)等功能。污水處理SCDAD系統(tǒng)主要經(jīng)計算機、控制裝置、儀表等設(shè)備設(shè)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(tǒng)運行的有效性、經(jīng)濟性、安全性。除此以外，實時控制與自動化監(jiān)測污水處理工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理效率的提高及處理能耗的降低?？傮w而言，SCDAD經(jīng)遠(yuǎn)程通信便可組成分級計算機監(jiān)控系統(tǒng)，進而實現(xiàn)對污水處理廠進行遠(yuǎn)程或本地集中監(jiān)控與調(diào)度，以及實時傳輸信號與在線遙控?zé)o人值守遠(yuǎn)程站。

2 結(jié)語

綜上所述，污水處理自控系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)的綜合體，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理工業(yè)自動化控制的智能化、網(wǎng)絡(luò)化作業(yè)，此乃我國污水處理行業(yè)未來的發(fā)展方向。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)化升級，遠(yuǎn)程管理與遠(yuǎn)程訪問必定日漸被應(yīng)用到污水處理行業(yè)。但若想增強國家綜合實力，我國必須加強對自動化技術(shù)的研究，以提高自動化技術(shù)的應(yīng)用水平，進而縮短我國綜合實力與西方發(fā)達(dá)國家間的差距。除此以外，受到電子信息技術(shù)發(fā)展浪潮的影響，我國必須盡快掌握現(xiàn)代自動化系統(tǒng)的某些關(guān)鍵性技術(shù)，同時應(yīng)盡快研發(fā)出更標(biāo)準(zhǔn)、更快速、更可靠的自動化產(chǎn)品，以實現(xiàn)我國污水處理行業(yè)的高水平發(fā)展，并最終實現(xiàn)我國綜合國力的增加。

[1] 榮麗麗，鄧旭亮，劉明霞，等.自動化控制技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用進展[J].環(huán)境科技，2009(z1).

[2] 張朝貴.污水處理廠自動化控制技術(shù)的應(yīng)用淺談[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013(16).

[3] 王偉，彭永臻，羅奕凱，等.傳感器技術(shù)與污水處理過程控制技術(shù)的協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國給水排水，2008，24(10).

[4] 劉明全.城市污水處理廠DCS自動控制系統(tǒng)設(shè)計及研究[D].上海大學(xué)，2008.