淺談城市某地下污水處理廠電氣與自控設計
發布時間：2021-12-27瀏覽次數：1063返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：電氣自動化控制系統的應用，轉變了地下污水廠傳統處理模式，實現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；電力運維；智能配電運維云平臺
0.引言
實現電氣自動化控制是提高地下污水廠處理效率實現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建不斷成熟，且在實際運行中取得了良好效果。但傳統網絡布局及系統設計的不足，影響了自動化控制的實效性，優化自控設計、提高運行效率勢在必行。隨著計算機技術的不斷發展，自動化控制技術的不斷改進與優化，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出發，就如何實現地下污水處理廠電氣與自控設計進行研究。
1.地下污水處理廠電氣自動化控制系統
隨著電氣自動化技術的不斷發展，城市生物污水處理廠在設計中，加強調電氣與自控設計的實現，以好地滿足實際需求。電氣自動化控制系統，是通過計算機硬軟件資源和PLC控制的“人機”系統。因此，在整個控制系統的構建中，計算機系統設計尤為重要，直接關系到電氣與控制系統的運行效率。通過計算機控制系統，實現對各環節的監控，轉變傳統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。
2.地下污水處理廠電氣與自控設計中存在的問題
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，特別是控制系統網絡速度慢、監控體系不完善、系統維護成本高等問題，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設計中，常采用PROFIBUS現場總線，且主網構建運用光纖環網。這種現場總線模式，在很大程度上難以實現較好效率的網絡控制。特別是在主網的基礎上，通過N個站點設計，各子網的網絡控制存在滯后性，難以形成較好效率的電氣自控。
（1） PROFIBUS現場總線模式，導致網絡結構體系加復雜，不僅增加了系統維護的難度，也會導致整個系統運行速度下降，難以實現較好效率電氣控制。
（2）網絡系統的數據通信量具有定量性，這就會導致PROFIBUS現場總線網絡處于超負荷狀態，影響計算機控制系統的運行效率。從實際來看，電氣與自動化控制系統有以下問題：①計算機控制系統在數據新中，數據反饋新慢，影響整個系統的運行效率；②網絡運行負擔重，難以滿足實際需求；③PLC主站出現掉線等問題，重新上電之后，總線網絡崩潰，影響各子網的控制運行。
2.2 監控體系不完善，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，而計算機控制系統功能不完善，且監控機制不完善，導致設備運行控制難以實現全自動化。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的自控效果。對于污水處理廠而言，要提高控制系統的完善性，并基于較好效率控制機制，提高電氣自動化控制系統對全廠設備的自動化控制。系統運行維護困難，維護成本高
2.3 系統運行維護困難，維護成本高
從實際來看，地下污水處理廠電氣與自控系統設計存在系統運行成本高、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不完善，且固化在程序中的系統設計，影響了后期系統維護管理；②自動化控制系統維護成本高，增加了污水廠的運營成本。雖然電氣自動化控制系統的構建，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，構建較好效率運行系統的同時，需要科學降低系統運行維護成本，并不斷優化系統運行結構，以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計策略
隨著計算機信息技術的不斷發展，地下污水處理廠在電氣與自控設計中，加強調技術的改良，以好地提高控制效率，滿足全廠設備自動化控制需求。電氣與自控設計，在于如何優化控制環境，通過總線布局結構的改良，提高自控效率，并在完善的控制體系中，降低維護成本，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 優化總線布局，提高自控效率
傳統總線布局模式比較落后，影響電氣自動化控制系統的運行效率。為此：①優化總線布局模式，通過較好效率網絡系統結構，好地滿足實際需求。由于總站與各子網之間存在數據信息流通，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，通過工業以太網，實現對各控制網絡的數據通信，提高控制效率，解決網絡運行緩慢等問題。②改良電氣自動化控制系統的運行環境，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控制系統的運行效率，也能夠實現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，應實現對控制主站信息通信的構建，通過CPU的優化設計，實現狀態下數據信息的收集及傳導，以好地滿足自控設計需求。因此，對于污水處理廠而言，應針對各節點、各流程的自控需求，優化自控程序設計，以好地提高自控效率。
3.2 完善控制體系，實現全廠監控
污水處理廠在自控系統的設計中，應實現中控室系統結構的完備性，從而實現全廠監控覆蓋。①在電氣與自控設計中，要著力完善控制體系，通過高功率系統的創設，好滿足實際需求。如在監控計算機的選擇中，可以選擇SIEMENS的 WINCC組態軟件，能夠實現集中控制，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設計有高要求，要求系統構建應著眼于全局，能夠基于各流程要素的設計，實現對程序的升級改進，以好地提高控制效率。③污水處理廠要優化計算機控制體系結構，特別是在自控體系建設中，要從實際需求出發，通過全廠監控設計，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 優化自控系統結構，能夠實現簡便維護，確保系統運行；②要轉變程序設計模式，改良系統維護環境，降低維護成本；③提高思想認識，規范自控系統的運行操作，制定完善的控制管理制度，形成日常監管機制，對電氣自動化控制實現監管，確保自控系統穩定運行。
4.安科瑞為地下污水處理廠智能配電提供解決方案
4.1 云平臺簡介
隨著國家電網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根據市場需求反饋，運用互聯網和大數據技術，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的紐帶，監視用戶配電系統的運行狀態和電量數據，為客戶提供好的運維服務，平臺提供系統總覽、電力數據監測、電能質量分析、用電統計分析和日/月/年電能統計報表、異常預警、事故報警和事件記錄、運行環境監測、運維巡檢派單等功能，并支持多平臺、多終端數據訪問。
4.2 應用場所
（一）電力運行維護企業；
（二）連鎖商業、門店；
（三）物業管理企業；
（四）集團企業；
（五）院校主管單位；
（六）智慧社區；
4.3 平臺結構
4.4 平臺主要功能
4.5 云平臺配置
5.結束語
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，不斷優化運行系統，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存在諸多問題，影響了自動化控制效率，要求系統構建的推進，應著力優化三個方面工作：①優化總線布局，提高自控效率；②完善控制體系，實現全廠監控；③提高維護效率，降低維護成本，從本質上實現科學化、自控體系設計。在計算機不斷發展的當前，污水處理廠電氣與自控系統將得到不斷優化與改進，以好地滿足污水廠的建設需求。
參考文獻
[1]劉宇，彭力．基于PLC的城市污水處理控制系統設計[J]．可編程控制器與工廠自動化，2016（9）：15-17．
[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06.
[3]安科瑞電力監控與保護類產品選型手冊,2020.01.
[4]侯蘇育.城市生活污水處理廠電氣與自控設計研究
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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