智能化水處理自動化系統(tǒng)研究

羅斌

【摘? 要】近年來，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)我國科技水平的提升。我國不斷提升的科學(xué)技術(shù)水平，促進(jìn)了各類智能化設(shè)備、自動化設(shè)備的形成，該趨勢下也促使了各領(lǐng)域及行業(yè)逐漸將自動化和智能化作為了新發(fā)展方向，特別是有關(guān)于國計民生的水處理行業(yè)中智能化設(shè)備的運(yùn)用，不但能將水處理工作效率與質(zhì)量提高，同時也能推動水處理自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控和恒定壓力調(diào)節(jié)無人化的實(shí)現(xiàn)。本文就智能化水處理自動化系統(tǒng)展開探討。

【關(guān)鍵詞】智能化;水處理;自動化系統(tǒng)

引言

水資源是日常生活中必不可少的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是居民生活和物質(zhì)生產(chǎn)過程中的必需資源，直接關(guān)系到群眾的生活質(zhì)量和社會生產(chǎn)效率，對市政自來水廠和城市水利系統(tǒng)提出了更高的要求，為保障水質(zhì)和供水穩(wěn)定，進(jìn)行大規(guī)模的水處理系統(tǒng)升級改造已勢在必行。近年來，隨著水處理技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)代化的智能水處理系統(tǒng)在業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，開展對智能自動化水處理系統(tǒng)的研究，充分了解其工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對推動自動化系統(tǒng)的普及與發(fā)展具有重要意義。

1系統(tǒng)構(gòu)成分析

1.1設(shè)備工藝系統(tǒng)

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)中的工藝系統(tǒng)主要是由三大關(guān)鍵裝置所組成，即機(jī)械過濾器、活性炭過濾器以及精密過濾器。同時，還包括一些配套設(shè)備，如：水泵、閥門、消毒儀器、反滲透高壓泵、膜堆主體等。整個工藝系統(tǒng)的操作原理都是圍繞水處理、給水這兩方面進(jìn)行設(shè)計的。

1.2控制系統(tǒng)

該部分是水處理自動化系統(tǒng)的中樞和核心部分，是和常規(guī)水處理站差異最大的單元，也是工作人員發(fā)布指令和進(jìn)行其他單元滲透控制的起點(diǎn)，以多核CPU為硬件基礎(chǔ)，通過變頻器、電動閥和可控回路組成整個系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)，目的是通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各子單元的完全自動化控制，降低人工操作壓力，為系統(tǒng)的啟動和運(yùn)作預(yù)留出調(diào)試空間，提升水處理系統(tǒng)的容錯率。

1.3信號采集系統(tǒng)

智能化水處理自動化系統(tǒng)信號采集系統(tǒng)是以所有水處理工藝設(shè)備運(yùn)行參數(shù)為對象進(jìn)行有效分析，并以分析結(jié)果為根據(jù)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，進(jìn)而將良好的條件提供給水處理工作，使其得以順利開展。

1.4保護(hù)系統(tǒng)

智能化水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)中的保護(hù)系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)處理整個水處理系統(tǒng)故障問題，進(jìn)以通過中斷或介質(zhì)的排放，來達(dá)到對水處理工藝設(shè)備的全面保護(hù)。

1.5互動系統(tǒng)

互動系統(tǒng)存在的意義是構(gòu)建工作人員和自動控制系統(tǒng)之間的紐帶，通過該系統(tǒng)控制各子系統(tǒng)的開關(guān)等設(shè)備，是交互平臺的基本組成部分。

2系統(tǒng)工作特點(diǎn)分析

2.1PLC特點(diǎn)分析

智能化水處理自動化系統(tǒng)的應(yīng)用功能大多都需要PLC的控制，才能得以實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)主要是在不觸動線路和程序的前提下，通過微電腦和自動化控制設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，研制出的一種新型的智能技術(shù)，其能夠在很大程度上推動電腦軟件優(yōu)勢的發(fā)揮，進(jìn)而使智能化水處理自動化系統(tǒng)硬件得到相應(yīng)的優(yōu)化，增強(qiáng)水處理設(shè)備的信效度和能動性。另外，PLC技術(shù)優(yōu)勢要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于布線控制邏輯優(yōu)勢，其能夠在不改變系統(tǒng)線路的基礎(chǔ)上，對整個水處理自動化系統(tǒng)的邏輯、順序和原定數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)而使其系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到最優(yōu)化。

2.2變頻器特點(diǎn)分析

變頻器和PLC共同組成了水處理系統(tǒng)的自動化控制核心，在計算機(jī)信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，集成電力電子技術(shù)，降低了微處理機(jī)的應(yīng)用門檻，綜合性能相比傳統(tǒng)線控設(shè)備具有高速且低能耗的優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)水處理技術(shù)自動化的硬件基礎(chǔ)。新變頻器系統(tǒng)在水處理自動化應(yīng)用中的一大特點(diǎn)是該變頻器加入了軟啟動和軟中斷的執(zhí)行概念，避免了傳統(tǒng)變頻器在系統(tǒng)故障時因硬操作導(dǎo)致的整體停機(jī)，降低了維護(hù)成本，通過優(yōu)化調(diào)整完成低風(fēng)險的自我保護(hù)操作，使自動化凈水系統(tǒng)的處理效率達(dá)到了一個新的高度，在超濾和RO反滲透設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛。智能化水平極大提高，不再需要人為調(diào)控水泵的啟動與關(guān)閉，還增設(shè)和傳感器和無線通信模塊，實(shí)際上和PLC一樣具備邏輯處理能力。因此，工作人員可預(yù)設(shè)變頻器的數(shù)據(jù)，及時調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)滲透膜的壓力變化速度，確保膜凈化系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

3系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)及相關(guān)優(yōu)化措施

3.1科學(xué)設(shè)置通信網(wǎng)絡(luò)

因監(jiān)控站無法完成非直控水處理設(shè)備的適應(yīng)，而為了確保有效發(fā)揮管理機(jī)制的作用，就需以信息層結(jié)構(gòu)、設(shè)備層結(jié)構(gòu)和控制層結(jié)構(gòu)等多個層級結(jié)構(gòu)來細(xì)化監(jiān)控系統(tǒng)。其中，信息層結(jié)構(gòu)是將以外網(wǎng)作為個水處理單位彼此信息共享的實(shí)現(xiàn)依據(jù)，同時立足于原有基礎(chǔ)上也能進(jìn)行全新、較強(qiáng)實(shí)用性水處理產(chǎn)品的開發(fā);而控制層結(jié)構(gòu)是圍繞隧道區(qū)域控制器網(wǎng)絡(luò)，在標(biāo)準(zhǔn)總線的運(yùn)用下開展組網(wǎng)工作，如此一來可實(shí)現(xiàn)水處理信息傳輸速度的提升，為信息提供兼容性、實(shí)效性保障，進(jìn)而推動水處理遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)。而在不斷提升的科技技術(shù)水平背景下，針對現(xiàn)有的智能水處理需求而言，傳統(tǒng)以外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模式已無法有效滿足，創(chuàng)新與優(yōu)化是必經(jīng)道路，同時通過結(jié)合現(xiàn)場總線構(gòu)成全新、完整的網(wǎng)絡(luò)模式，能為智能水處理自動化系統(tǒng)提供正常運(yùn)行的保障，推動水處理效果的提升。

3.2合理選擇PLC設(shè)備

PLC設(shè)備是智能化水處理自動化系統(tǒng)的核心部分，對其進(jìn)行合理選擇，可以大大提高智能水處理效果，保證水處理質(zhì)量和處理效率。因此，相關(guān)工作人員在采用智能化水處理自動化系統(tǒng)時，必須對PLC設(shè)備的選擇給予高度的重視，盡可能選擇高性能、高質(zhì)量的PLC設(shè)備，這樣不僅可以促進(jìn)水處理自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中處理或獨(dú)立處理功能，而且還能實(shí)現(xiàn)智能水處理自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能、互換功能、保存功能、分析功能以及處理功能等。同時，在選擇PLC設(shè)備時，還要結(jié)合智能水處理自動化系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求，例如，當(dāng)處在較差的水處理環(huán)境下時，相關(guān)單位就要選擇2Quantom系列的PLC設(shè)備或Quantom140系列的PLC設(shè)備，這樣既可以保證自動化系統(tǒng)的開放性和融合性，實(shí)現(xiàn)對水處理現(xiàn)場的自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控，又能支持水處理廠中的以太網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線，提高水處理質(zhì)量和效率。

3.3監(jiān)控及通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置

我國多數(shù)水廠在自動化系統(tǒng)試點(diǎn)運(yùn)行過程中積累了寶貴的設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)。通常情況下，自動化系統(tǒng)通過嚴(yán)格分級的控制機(jī)制在人員體系和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)上對水處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管，但這種管理制度在實(shí)際應(yīng)用過程中暴露出人工管理的弊端，隨著智能化系統(tǒng)的自主性不斷提升，人工管理反而使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)變得冗余，降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。目前，水處理設(shè)備的應(yīng)用相對成熟起來，對設(shè)備的自動化監(jiān)控已經(jīng)提升到了一個新的高度，關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)先級也開始出現(xiàn)了爭議。多數(shù)企業(yè)還是支持對原有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級和延伸，運(yùn)用以太網(wǎng)的即時性和互聯(lián)性，定期反饋水質(zhì)凈化程度和自動化設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以保障水廠在無人化狀態(tài)下的可控性和穩(wěn)定性。

結(jié)語

智能化水處理自動化系統(tǒng)有利于水處理效率的提升，是水處理自身得以實(shí)現(xiàn)發(fā)展、獲取更高市場競爭力的重要基礎(chǔ)。而對于智能化水處理自動化系統(tǒng)的運(yùn)用而言，也是社會生產(chǎn)、人民生活所提出的更高用水?dāng)?shù)量與質(zhì)量的要求。故而，隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，我們必須正確認(rèn)識智能化水處理自動化系統(tǒng)，在將其結(jié)構(gòu)明確的基礎(chǔ)上，妥善把握智能化水處理自動化系統(tǒng)工作特點(diǎn)，通過在水處理工作中的靈活運(yùn)用，推動水處理效率與質(zhì)量的全面提升。在未來發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)對智能化水處理自動化系統(tǒng)應(yīng)用予以更高的關(guān)注，將智能化水處理自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)明確，并將其工作特點(diǎn)準(zhǔn)確把握，將其運(yùn)用至水處理實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)其優(yōu)勢的靈活發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：天津博華環(huán)境技術(shù)工程有限公司）