自动化控制技术在污水处理厂的应用进展

陈银库

（中冶华天南京自动化工程有限公司，江苏 南京 210019）

引言

自动化控制系统是指计算机经通信网络与带有通信接口的检测元件、控制设备、执行器件连接起来，以便利用计算机实现智能化管理，进而实现集中监控、集中数据处理、集中调度、集中分析，此乃新型的生产过程控制系统。随着PLC、SCADA、FCS、DCS等技术的优化升级，自动化控制技术也面临新的发展机遇。国外污水处理厂很早便开始应用到自动化控制技术，例如20世纪70年代美国污水处理厂实现自动控制。与国外发达国家相比，我国污水处理厂直到20世纪90年代后期方才首次引进自动控制系统，而且多属对国外成套自控设备的直接引进，即国产自动控制系统的应用相当少。自此以后经历的几次大的变革使自动化控制水平逐步提升至较高水平。目前，我国污水处理厂应用的自动化控制系统当属基于工业以太网+FCS的系统网络最先进，为国际最先进的自动化系统。下文着重介绍污水处理厂自动化控制技术的应用进展。

1 污水处理厂自动化控制技术的应用进展

总体而言，我国污水处理厂自动化控制技术经历过可编程控制器（PLC）、集中分散型控制系统或分散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、监视控制与数据采集系统（SCDAD系统）四大阶段，本文着重从上述方面浅析我国污水处理张自动化控制技术的应用进展。

1.1 PLC

PLC是指基于计算机技术的新型工业控制装置，同时PLC作为继电器控制系统的优化升级，具体具有实现开关量逻辑控制的功能；PLC作为面向现场的控制装置，具体具有抗扰能力强、可靠性高等优点，因此对恶劣的现场环境具有很好的适应性；PLC作为局部的控制器，若干PLC互连起来便能够构成更具应用价值的控制系统。针对污水处理厂，不同的污水处理工艺要求自控系统根据不同的要求应用PLC。污水处理厂往往设有总控室与若干现场控制站，同时站间经信息层网络或控制器层网络实现连接，随后再与总控室实现连接，其中总控室的工作站、计算机、图形站均经信息层网络实现连接，进而与现场控制站形成高速数据交换、分散控制、集中管理的工厂级自动化网络。总体而言，PLC自控系统的合理设计与选型能够有效提高污水处理厂运行的自动化与高效性。

1.2 DCS

DCS是指CRT显示技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术相结合的高科技控制装置，具体用来完成数据采集、生产管理、过程控制，此外亦属4C技术的结合，即对生产过程进行监视、管理、操作、分散控制。传统的DCS源自流程工业的仪表控制系统，具体用来完成连续物理量的调节与监视，同时全厂工业控制网由现场分散控制站、厂级中央监控工作站组成。目前，我国污水处理厂已广泛采用基于PLC+工业以太网的DCS控制系统，同时具有十分理想的应用效果。

1.3 FCS

FCS作为全球最新型的控制系统，20世纪90年代便开始走向实用化，此后便以迅猛的速度发展成自动化技术的特点。FCS是指经现场控制网络把组成自动化系统的控制器、执行器、传感器连接起来，同时经网络的信息传输实现信号的直接专递，此外实现各种设备的协调，进而实现自动化控制。目前，全球自动化控制系统采用的现场总线具体包括CAN、HART、FF、LONWORKS、MODBUS、PROFIBUS等。FCS作为第五代过程控制系统，具体从DCS或PLC发展起来，同时也是以集散控制系统、仪表控制系统、现场总线技术为基础，因此，仍采用大量的DCS与PLC系统、模拟仪表。由此可见，自动化控制必定发展成始终围绕FCS、PLC、DCS系统的新型网络化、智能化、信息化、标准化、开放性的控制系统。总体而言，污水处理厂FCS系统的应用不仅推动污水处理领域的革新，同时也推动污水处理厂朝向自动控制发展。

1.4 SCDAD系统

SCDAD系统具体包括执行设备层、控制设备层、上位监视层三部分，具体实现实时采集数据、远程或本地自动控制生产现场、全面实时监控工艺流程及向管理层提供所需数据等功能。污水处理SCDAD系统主要经计算机、控制装置、仪表等设备设施自动检测、管理及控制污水处理工程，进而提高污水处理系统运行的有效性、经济性、安全性。除此以外，实时控制与自动化监测污水处理工艺，能够实现污水处理效率的提高及处理能耗的降低。总体而言，SCDAD经远程通信便可组成分级计算机监控系统，进而实现对污水处理厂进行远程或本地集中监控与调度，以及实时传输信号与在线遥控无人值守远程站。

2 结语

综上所述，污水处理自控系统作为网络技术、自动化技术、信息技术、计算机技术的综合体，能够实现污水处理工业自动化控制的智能化、网络化作业，此乃我国污水处理行业未来的发展方向。随着网络技术的优化升级，远程管理与远程访问必定日渐被应用到污水处理行业。但若想增强国家综合实力，我国必须加强对自动化技术的研究，以提高自动化技术的应用水平，进而缩短我国综合实力与西方发达国家间的差距。除此以外，受到电子信息技术发展浪潮的影响，我国必须尽快掌握现代自动化系统的某些关键性技术，同时应尽快研发出更标准、更快速、更可靠的自动化产品，以实现我国污水处理行业的高水平发展，并最终实现我国综合国力的增加。

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