淺談城市某地下污水處理廠電氣與自控設計

安科瑞電氣股份有限公司   

 

摘要：電氣自動化控制系統(tǒng)的應用，轉(zhuǎn)變了地下污水廠傳統(tǒng)處理模式，實現(xiàn)了設備及流程的自動化控制。文章立足地下污水處理廠電氣自動化控制體系，分析了地下污水處理廠電氣與自控設計中存在的問題，并在此基礎上，從優(yōu)化總線布局、完善控制體系、提高維護效率等方面，具體論述了地下污水處理廠電氣與自控設計策略。

關鍵詞：地下污水處理廠；電氣自動化；控制系統(tǒng)；電力運維；智能配電運維云平臺

 

　　實現(xiàn)電氣自動化控制是提高地下污水廠處理效率實現(xiàn)自動化控制的重要保障。當前，地下污水廠自動化控制體系構(gòu)建不斷成熟，且在實際運行中取得了良好效果。但傳統(tǒng)網(wǎng)絡布局及系統(tǒng)設計的不足，影響了自動化控制的實效性，優(yōu)化自控設計、提高運行效率勢在必行。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，自動化控制技術的不斷改進與優(yōu)化，對地下污水處理廠電氣與自控設計提供了技術保障，也進一步完善了電氣自動化控制體系。本文從地下污水處理廠電氣自動化控制系統(tǒng)出發(fā)，就如何實現(xiàn)地下污水處理廠電氣與自控設計進行研究。

 

　　隨著電氣自動化技術的不斷發(fā)展，城市生物污水處理廠在設計中，更加強調(diào)電氣與自控設計的實現(xiàn)，以更好地滿足實際需求。電氣自動化控制系統(tǒng)，是通過計算機硬軟件資源和PLC控制的“人機"系統(tǒng)。因此，在整個控制系統(tǒng)的構(gòu)建中，計算機系統(tǒng)設計尤為重要，直接關系到電氣與控制系統(tǒng)的運行效率。通過計算機控制系統(tǒng)，實現(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，滿足實際需求。

 

　　當前，地下污水處理廠注重電氣與自控設計，并取得了諸多設計成效。但從實際來看，在設計中存在諸多問題，特別是控制系統(tǒng)網(wǎng)絡速度慢、監(jiān)控體系不完善、系統(tǒng)維護成本高等問題，嚴重影響地下污水處理廠電氣與自控的設計效果。具體而言，地下污水處理廠電氣與自控設計主要有以下幾點問題。

　　2.1 網(wǎng)絡速度慢，影響控制效率

　　地下污水處理廠在電氣與自控系統(tǒng)設計中，常采用PROFIBUS現(xiàn)場總線，且主網(wǎng)構(gòu)建運用光纖環(huán)網(wǎng)。這種現(xiàn)場總線模式，在很大程度上難以實現(xiàn)較好效率的網(wǎng)絡控制。特別是在主網(wǎng)的基礎上，通過N個站點設計，各子網(wǎng)的網(wǎng)絡控制存在滯后性，難以形成較好效率的電氣自控。

　?。?） PROFIBUS現(xiàn)場總線模式，導致網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)體系更加復雜，不僅增加了系統(tǒng)維護的難度，也會導致整個系統(tǒng)運行速度下降，難以實現(xiàn)較好效率電氣控制。

　　（2）網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信量具有定量性，這就會導致PROFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)絡處于超負荷狀態(tài)，影響計算機控制系統(tǒng)的運行效率。從實際來看，電氣與自動化控制系統(tǒng)有以下問題：①計算機控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)更新中，數(shù)據(jù)反饋更新慢，影響整個系統(tǒng)的運行效率；②網(wǎng)絡運行負擔重，難以滿足實際需求；③PLC主站出現(xiàn)掉線等問題，重新上電之后，總線網(wǎng)絡崩潰，影響各子網(wǎng)的控制運行。

　　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，計算機控制系統(tǒng)不完善，導致控制效果不理想。地下污水處理廠設備自動化控制要求建立在完善的控制體系之下，而計算機控制系統(tǒng)功能不完善，且監(jiān)控機制不完善，導致設備運行控制難以實現(xiàn)全自動化。因此，地下污水處理廠電氣與自動化設計，往往存在控制體系不完善等問題，進而影響整個自動化控制系統(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制，提高電氣自動化控制系統(tǒng)對全廠設備的自動化控制。系統(tǒng)運行維護困難，維護成本高

　　2.3 系統(tǒng)運行維護困難，維護成本高

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

 

　　隨著計算機信息技術的不斷發(fā)展，地下污水處理廠在電氣與自控設計中，更加強調(diào)技術的改良，以更好地提高控制效率，滿足全廠設備自動化控制需求。電氣與自控設計，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，降低維護成本，更好地滿足污水處理廠的實際需求。具體而言，地下污水處理廠電氣與自控設計可從以下幾點展開。

　　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，影響電氣自動化控制系統(tǒng)的運行效率。為此：①優(yōu)化總線布局模式，通過較好效率網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更好地滿足實際需求。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，要強化CPU設計，應滿足實際需求。如使用SIEMENS的CPU315-2PN/DP，通過工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)對各控制網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通信，提高控制效率，解決網(wǎng)絡運行緩慢等問題。②改良電氣自動化控制系統(tǒng)的運行環(huán)境，在脫水房PLC主站中，應陣地需求，適當增加CPU設計，這樣可以保障PLC控制系統(tǒng)的運行效率，也能夠?qū)崿F(xiàn)中控室較好效率的計算機控制運行。③在污水處理廠回流池的自控設計中，應實現(xiàn)對控制主站信息通信的構(gòu)建，通過CPU的優(yōu)化設計，實現(xiàn)獨立狀態(tài)下數(shù)據(jù)信息的收集及傳導，以更好地滿足自控設計需求。因此，對于污水處理廠而言，應針對各節(jié)點、各流程的自控需求，優(yōu)化自控程序設計，以更好地提高自控效率。

　　3.2 完善控制體系，實現(xiàn)全廠監(jiān)控

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

　　3.3 提高維護效率，降低維護成本

　　對于城市生活污水處理廠而言，高成本的自動化控制設計，不利于污水廠的建設發(fā)展。為此，在電氣與自控設計中，要提高維護效率，并科學降低維護成本。① 優(yōu)化自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)簡便維護，確保系統(tǒng)運行；②要轉(zhuǎn)變程序設計模式，改良系統(tǒng)維護環(huán)境，降低維護成本；③提高思想認識，規(guī)范自控系統(tǒng)的運行操作，制定完善的控制管理制度，形成日常監(jiān)管機制，對電氣自動化控制實現(xiàn)監(jiān)管，確保自控系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

 

　　4.1 云平臺簡介

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

　　4.2 應用場所

　?。ㄒ唬╇娏\行維護企業(yè)；

　?。ǘ┻B鎖商業(yè)、門店；

　?。ㄈ┪飿I(yè)管理企業(yè)；

　?。ㄋ模┘瘓F企業(yè)；

　?。ㄎ澹┰盒Ｖ鞴軉挝?；

　?。┲腔凵鐓^(qū)；

　　4.3 平臺結(jié)構(gòu)

　　4.4 平臺主要功能

　　

　　

　　4.5 云平臺配置

 

 

　　綜上所述，地下污水處理廠在電氣與自控設計中，應堅持自動化控制理念，不斷優(yōu)化運行系統(tǒng)，提高自控效率。在本文探討中，地下污水處理廠電氣自動化控制系統(tǒng)存在諸多問題，影響了自動化控制效率，要求系統(tǒng)構(gòu)建的推進，應著力優(yōu)化三個方面工作：①優(yōu)化總線布局，提高自控效率；②完善控制體系，實現(xiàn)全廠監(jiān)控；③提高維護效率，降低維護成本，從本質(zhì)上實現(xiàn)科學化、自控體系設計。在計算機不斷發(fā)展的當前，污水處理廠電氣與自控系統(tǒng)將得到不斷優(yōu)化與改進，以更好地滿足污水廠的建設需求。

 

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

　　[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊，2020.06.

　　[3]安科瑞電力監(jiān)控與保護類產(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計研究

劉細鳳，女，現(xiàn)任職于上海安科瑞電氣股份有限公司，主要從事智能配電系統(tǒng)的研發(fā)與應用。