【正文】 冗余的控制系統(tǒng)結構 由于水處理項目自動化控制對安全性的要求比較高，而現(xiàn)在通常應用的冗余系統(tǒng)中，多數(shù)為雙機架冗余，成本相對單機系統(tǒng)會提高一倍，而低成本、高可靠性的單機架冗余方案將是PLC在水處理行業(yè)發(fā)展的趨勢。效率主要體現(xiàn)在兩個方面，一個是調(diào)節(jié)周期短，二是調(diào)試效果好，系統(tǒng)運行穩(wěn)定合理。提高現(xiàn)場調(diào)試效率。PLC設備能夠穩(wěn)定運行，是對自動系統(tǒng)的基本要求，也是最高的要求。這就需要PLC的程序編寫能夠與現(xiàn)場工藝和設備結合，使控制更加準確，使現(xiàn)場設備在低能耗運行以及加氯、加藥適量的情況下滿足出水水質(zhì)的要求。水廠運行節(jié)能環(huán)保。在改造和擴建項目中，有很多情況是現(xiàn)場有幾家PLC要與上位組態(tài)軟件通訊，上位組態(tài)軟件需要包含多家PLC的驅動。在短期內(nèi)，需要PLC能夠支持現(xiàn)場各種儀表和第三方廠家的通訊協(xié)議；從長期考慮，各種PLC以及儀表能夠支持通用的開放通訊協(xié)議標準。 水處理行業(yè)自動控制需求 針對水處理行業(yè)發(fā)展的趨勢，水處理行業(yè)對自動控制的需求主要有以下幾個方面：PLC及儀表開放的標準的通訊協(xié)議。凈水處理、污水處理和中水處理的設備眾多，設備也更加專業(yè)化。水處理行業(yè)，由于各廠的水源不同，所包含的污染物不同，相應的處理工藝也不同。 根據(jù)《城市污水處理及污水防治技術政策》，2010年全國省市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50％，省市城市的污水處理率不低于60％，重點城市的污水處理率不低于70％。農(nóng)村凈水廠的建設將是凈水廠的主要組成之一。 水處理自動控制的發(fā)展前景水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展始終追隨水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢，其目的是使凈水、污水和中水回用的處理更加完善、控制更加準確、系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、操作更加方便、系統(tǒng)運行效率更高、更加環(huán)保和節(jié)能。目前的供水方式應朝著高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，基于PLC電氣控制技術、電氣自動化技術于一體。隨著工業(yè)制造的迅速發(fā)展，儀器設備對水質(zhì)的要求也越來越高。 1 緒論 課題的提出 水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征。我們這個水資源和電能源短缺的國家，面臨城市污水肆意排放，生活用水水質(zhì)日益下降，如何使水質(zhì)達到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)可靠性、穩(wěn)定性的要求，直接影響著居民正常工作和經(jīng)濟的發(fā)展。傳統(tǒng)方式普遍不同程度的存在浪費水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動化程度不高等缺點，嚴重影響了工業(yè)系統(tǒng)中的用水。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時該系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。 水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢 在凈水行業(yè)，現(xiàn)有的城鎮(zhèn)凈水廠已經(jīng)趨于完善，但在農(nóng)村的飲水狀況卻讓人擔憂，大部分的農(nóng)村人口直接飲用地下水或地表水，農(nóng)村集中供水是一種發(fā)展趨勢。我國是一個嚴重缺水的國家，中水處理回用使城市污水成為一種清潔安全的城市水資源，能夠在很大程度上緩解城市水資源匱乏的狀態(tài)，并進一步減少對下游城市水資源的污染，降低下游城市水資源的凈化難度。新建污水廠仍是我國治理水資源的一個重要組成。水處理工藝的多樣性、復雜性也是水處理行業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢。怎樣實現(xiàn)對其便捷穩(wěn)定的控制變得至關重要。由于現(xiàn)場設備眾多，大部分需要通訊，而不是由一個PLC通過硬接線的方式采集所有設備的信號，實現(xiàn)控制。上位組態(tài)軟件豐富的驅動程序。即使在新建項目中，也要考慮之后的項目改造和擴建，需要上位組態(tài)軟件能夠具有豐富的驅動程序，能夠同時支持與多家PLC同時通訊和畫面組態(tài)。節(jié)能和環(huán)保是現(xiàn)代社會發(fā)展對各種工廠、產(chǎn)品的需求，在水處理行業(yè)同樣需要考慮到節(jié)能和環(huán)保的問題。PLC設備穩(wěn)定運行。PLC設備有較強的抗干擾能力，平均無故障時間長，即使在系統(tǒng)故障的情況下，也能夠最低限度的減少故障損失。由于污水及中水處理項目大部分是BOT項目，承包商需要最快的資金周轉周期，而自動系統(tǒng)的調(diào)試是水廠正常運行調(diào)試的最后一個環(huán)節(jié)，這就需要現(xiàn)場調(diào)試的效率高。 水處理行業(yè)自控系統(tǒng)發(fā)展趨勢為適應水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢，滿足水處理行業(yè)對自控系統(tǒng)的需求，水處理行業(yè)的自控系統(tǒng)在未來發(fā)展主要方向包含以下幾個方面。采用單機架冗余方案中，每套PLC選用一個冗余的機架，兩個支持冗余系統(tǒng)的CPU。 PLC合理的通訊端口設置 在水處理廠智能儀表與現(xiàn)場設備集成的PLC分布比較分散，通訊擴展接口應該可以，通過在主站以及從站任意槽位上增加通訊接口模塊實現(xiàn)。 組態(tài)軟件豐富的驅動程序 組態(tài)軟件應開發(fā)各種廠家的PLC、儀表、移動通訊設備以及其他具有通訊功能的自控設備的驅動程序，以便在項目改造、擴建過程中上位組態(tài)軟件與下位自控設備兼容，使水處理項目可以通過一個組態(tài)軟件實現(xiàn)對現(xiàn)場所有工藝進行監(jiān)控，提高系統(tǒng)的集成度和現(xiàn)場工作人員的工作效率，同時降低項目成本 專業(yè)程序模塊 由于水處理工藝多樣性，針對不同規(guī)模、不同工藝的水處理廠應該開發(fā)專業(yè)的程序模板。 數(shù)據(jù)分析、技術支持 在水廠的管理上，除了要能夠支持遠程監(jiān)控，還要將現(xiàn)場IO服務器采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)長時間的存儲，使用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，從而得出最佳的運行參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)修改現(xiàn)場控制站的程序。將來PLC編程軟件實現(xiàn)遠程登錄也是一個發(fā)展趨勢，編程人員可以在任何能夠登錄Internet的地方修改PLC程序，進行遠程調(diào)試。在1987年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義:“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設