淺談城市某地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)

江蘇安科瑞電器制造有限公司   江蘇無錫   214405

 

摘要：電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變了地下污水廠傳統(tǒng)處理模式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備及流程的自動(dòng)化控制。文章立足地下污水處理廠電氣自動(dòng)化控制體系，分析了地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)中存在的問題，并在此基礎(chǔ)上，從優(yōu)化總線布局、完善控制體系、提高維護(hù)效率等方面，具體論述了地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)策略。

關(guān)鍵詞：地下污水處理廠；電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；電力運(yùn)維；智能配電運(yùn)維云平臺(tái)

 

0.引言

實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制是提高地下污水廠處理效率實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的重要保障。當(dāng)前，地下污水廠自動(dòng)化控制體系構(gòu)建不斷成熟，且在實(shí)際運(yùn)行中取得了良好效果。但傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足，影響了自動(dòng)化控制的實(shí)效性，優(yōu)化自控設(shè)計(jì)、提高運(yùn)行效率勢在必行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷改進(jìn)與優(yōu)化，對地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保障，也進(jìn)一步完善了電氣自動(dòng)化控制體系。本文從地下污水處理廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)出發(fā)，就如何實(shí)現(xiàn)地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

 

1.地下污水處理廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，城市生物污水處理廠在設(shè)計(jì)中，更加強(qiáng)調(diào)電氣與自控設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，以更好地滿足實(shí)際需求。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是通過計(jì)算機(jī)硬軟件資源和PLC控制的“人機(jī)”系統(tǒng)。因此，在整個(gè)控制系統(tǒng)的構(gòu)建中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為重要，直接關(guān)系到電氣與控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各環(huán)節(jié)的監(jiān)控，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以人工為主的控制模式，提高了污水處理的工作效率，滿足實(shí)際需求。

 

2.地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)中存在的問題

當(dāng)前，地下污水處理廠注重電氣與自控設(shè)計(jì)，并取得了諸多設(shè)計(jì)成效。但從實(shí)際來看，在設(shè)計(jì)中存在諸多問題，特別是控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)速度慢、監(jiān)控體系不完善、系統(tǒng)維護(hù)成本高等問題，嚴(yán)重影響地下污水處理廠電氣與自控的設(shè)計(jì)效果。具體而言，地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)主要有以下幾點(diǎn)問題。

2.1 網(wǎng)絡(luò)速度慢，影響控制效率

地下污水處理廠在電氣與自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，常采用PROFIBUS現(xiàn)場總線，且主網(wǎng)構(gòu)建運(yùn)用光纖環(huán)網(wǎng)。這種現(xiàn)場總線模式，在很大程度上難以實(shí)現(xiàn)較好效率的網(wǎng)絡(luò)控制。特別是在主網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過N個(gè)站點(diǎn)設(shè)計(jì)，各子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制存在滯后性，難以形成較好效率的電氣自控。

（1） PROFIBUS現(xiàn)場總線模式，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系更加復(fù)雜，不僅增加了系統(tǒng)維護(hù)的難度，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行速度下降，難以實(shí)現(xiàn)較好效率電氣控制。

（2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信量具有定量性，這就會(huì)導(dǎo)致PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)處于超負(fù)荷狀態(tài)，影響計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。從實(shí)際來看，電氣與自動(dòng)化控制系統(tǒng)有以下問題：①計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)更新中，數(shù)據(jù)反饋更新慢，影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率；②網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行負(fù)擔(dān)重，難以滿足實(shí)際需求；③PLC主站出現(xiàn)掉線等問題，重新上電之后，總線網(wǎng)絡(luò)崩潰，影響各子網(wǎng)的控制運(yùn)行。

2.2 監(jiān)控體系不完善，自控效果不理想

在電氣與自控體系中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不完善，導(dǎo)致控制效果不理想。地下污水處理廠設(shè)備自動(dòng)化控制要求建立在完善的控制體系之下，而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)功能不完善，且監(jiān)控機(jī)制不完善，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行控制難以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。因此，地下污水處理廠電氣與自動(dòng)化設(shè)計(jì)，往往存在控制體系不完善等問題，進(jìn)而影響整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自控效果。對于污水處理廠而言，要提高控制系統(tǒng)的完善性，并基于較好效率控制機(jī)制，提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對全廠設(shè)備的自動(dòng)化控制。系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)困難，維護(hù)成本高

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)困難，維護(hù)成本高

從實(shí)際來看，地下污水處理廠電氣與自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在系統(tǒng)運(yùn)行成本高、維護(hù)困難等問題，影響自動(dòng)化控制的運(yùn)行。①電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)不完善，且固化在程序中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，影響了后期系統(tǒng)維護(hù)管理；②自動(dòng)化控制系統(tǒng)維護(hù)成本高，增加了污水廠的運(yùn)營成本。雖然電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建，提高了運(yùn)行效率，但較高成本的投入，也降低了污水廠在電氣自動(dòng)化建設(shè)領(lǐng)域的主動(dòng)性。因此，構(gòu)建較好效率運(yùn)行系統(tǒng)的同時(shí)，需要科學(xué)降低系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本，并不斷優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，以更好地滿足污水處理廠需求。

 

3.地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)策略

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，地下污水處理廠在電氣與自控設(shè)計(jì)中，更加強(qiáng)調(diào)技術(shù)的改良，以更好地提高控制效率，滿足全廠設(shè)備自動(dòng)化控制需求。電氣與自控設(shè)計(jì)，在于如何優(yōu)化控制環(huán)境，通過總線布局結(jié)構(gòu)的改良，提高自控效率，并在完善的控制體系中，降低維護(hù)成本，更好地滿足污水處理廠的實(shí)際需求。具體而言，地下污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)可從以下幾點(diǎn)展開。

3.1 優(yōu)化總線布局，提高自控效率

傳統(tǒng)總線布局模式比較落后，影響電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。為此：①優(yōu)化總線布局模式，通過較好效率網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更好地滿足實(shí)際需求。由于總站與各子網(wǎng)之間存在數(shù)據(jù)信息流通，這就要求高配間PLC主站，要強(qiáng)化CPU設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足實(shí)際需求。如使用SIEMENS的CPU315-2PN/DP，通過工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對各控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，提高控制效率，解決網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行緩慢等問題。②改良電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，在脫水房PLC主站中，應(yīng)陣地需求，適當(dāng)增加CPU設(shè)計(jì)，這樣可以保障PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，也能夠?qū)崿F(xiàn)中控室較好效率的計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行。③在污水處理廠回流池的自控設(shè)計(jì)中，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對控制主站信息通信的構(gòu)建，通過CPU的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立狀態(tài)下數(shù)據(jù)信息的收集及傳導(dǎo)，以更好地滿足自控設(shè)計(jì)需求。因此，對于污水處理廠而言，應(yīng)針對各節(jié)點(diǎn)、各流程的自控需求，優(yōu)化自控程序設(shè)計(jì)，以更好地提高自控效率。

3.2 完善控制體系，實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控

污水處理廠在自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)實(shí)現(xiàn)中控室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完備性，從而實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控覆蓋。①在電氣與自控設(shè)計(jì)中，要著力完善控制體系，通過高功率系統(tǒng)的創(chuàng)設(shè)，更好滿足實(shí)際需求。如在監(jiān)控計(jì)算機(jī)的選擇中，可以選擇SIEMENS的 WINCC組態(tài)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)集中控制，保障自動(dòng)化控制體系的控制功能。②全自動(dòng)化控制對自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)有更高要求，要求系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)著眼于全局，能夠基于各流程要素的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對程序的升級改進(jìn)，以更好地提高控制效率。③污水處理廠要優(yōu)化計(jì)算機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)，特別是在自控體系建設(shè)中，要從實(shí)際需求出發(fā)，通過全廠監(jiān)控設(shè)計(jì)，提高自控效率。

3.3 提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本

對于城市生活污水處理廠而言，高成本的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)，不利于污水廠的建設(shè)發(fā)展。為此，在電氣與自控設(shè)計(jì)中，要提高維護(hù)效率，并科學(xué)降低維護(hù)成本。① 優(yōu)化自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)簡便維護(hù)，確保系統(tǒng)運(yùn)行；②要轉(zhuǎn)變程序設(shè)計(jì)模式，改良系統(tǒng)維護(hù)環(huán)境，降低維護(hù)成本；③提高思想認(rèn)識，規(guī)范自控系統(tǒng)的運(yùn)行操作，制定完善的控制管理制度，形成日常監(jiān)管機(jī)制，對電氣自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)監(jiān)管，確保自控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

 

4.安科瑞為地下污水處理廠智能配電提供解決方案

4.1 云平臺(tái)簡介

隨著國家電網(wǎng)改革政策的逐步推進(jìn)和落實(shí)，普通線下運(yùn)維模式已無法滿足市場需求，迫切需要配套智能化線上運(yùn)維管理和服務(wù)平臺(tái)，安科瑞智能配電運(yùn)維云平臺(tái)AcrelCloud-1000根據(jù)市場需求反饋，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，為電力運(yùn)維公司提供配套線上運(yùn)維服務(wù)，該平臺(tái)作為連接運(yùn)維單位和用電企業(yè)的紐帶，監(jiān)視用戶配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)，為客戶提供更好的運(yùn)維服務(wù)，平臺(tái)提供系統(tǒng)總覽、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電統(tǒng)計(jì)分析和日/月/年電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表、異常預(yù)警、事故報(bào)警和事件記錄、運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測、運(yùn)維巡檢派單等功能，并支持多平臺(tái)、多終端數(shù)據(jù)訪問。

4.2 應(yīng)用場所

（一）電力運(yùn)行維護(hù)企業(yè)；

（二）連鎖商業(yè)、門店；

（三）物業(yè)管理企業(yè)；

（四）集團(tuán)企業(yè)；

（五）院校主管單位；

（六）智慧社區(qū)；

4.3 平臺(tái)結(jié)構(gòu)

4.4 平臺(tái)主要功能

4.5 云平臺(tái)配置

 

 

5.結(jié)束語

綜上所述，地下污水處理廠在電氣與自控設(shè)計(jì)中，應(yīng)堅(jiān)持自動(dòng)化控制理念，不斷優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，提高自控效率。在本文探討中，地下污水處理廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)存在諸多問題，影響了自動(dòng)化控制效率，要求系統(tǒng)構(gòu)建的推進(jìn)，應(yīng)著力優(yōu)化三個(gè)方面工作：①優(yōu)化總線布局，提高自控效率；②完善控制體系，實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控；③提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、自控體系設(shè)計(jì)。在計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展的當(dāng)前，污水處理廠電氣與自控系統(tǒng)將得到不斷優(yōu)化與改進(jìn)，以更好地滿足污水廠的建設(shè)需求。

 

參考文獻(xiàn)

[1]劉宇，彭力．基于PLC的城市污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2016（9）：15-17．

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊，2020.06.

[3]安科瑞電力監(jiān)控與保護(hù)類產(chǎn)品選型手冊,2020.01.

[4]侯蘇育.城市生活污水處理廠電氣與自控設(shè)計(jì)研究

作者簡介：

張娟，女，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事智能配電系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。