1、 - 1 - 1 绪论 1.1 课题的提出 水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征。我们这个水资源和电能源短缺的国家，面临城市污水肆意排放，生活用水水质日益下降，如何使水质达到日常生活、工业生产可靠性、稳定性的要求，直接影响着居民正常工作和经济的发展。 随着工业制造的迅速发展，仪器设备对水质的要求也越来越高。传统方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了工业系统中的用水。目 前的供水方式应朝着高效节能、自动可靠的方向发展，基于 PLC 电气控制技术、电气自动化技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和
2、可靠性，同时该系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。 1.2 水处理自动控制 的 发展前景 水处理自控系统的发展始终追随水处理行业的发展趋势，其目的是使净水、污水和中水回用的处理更加完善、控制更加准确、系统运行更加稳定、操作更加方便、系统运行效率更高、更加环保和节能。 1.2.1 水处理行业的发展趋势 在净水行业，现有的城镇净水厂已经趋于完善，但在农村的饮水状况却让人担忧，大部分的农村人口直接饮用地下水或地表水，农村集中供水是一种发展趋势。农村净水厂的建设将是净水厂的主要组成之一。 我国是
3、一个严重缺水的国家，中水处理回用使城市污水成为一种清洁安全的城市水资源，能够在很大程度上缓解城市水资源匮乏的状态，并进一步减少对下游城市水资源的污染，降低下游城市水资源的净化难度。 - 2 - 根据城市污水处理及污水防治技术政策， 2010 年全国省市城市和建制镇的污水平均处理率 不低于 50，省市城市的污水处理率不低于 60，重点城市的污水处理率不低于 70。新建污水厂仍是我国治理水资源的一个重要组成。 水处理行业，由于各厂的水源不同，所包含的污染物不同，相应的处理工艺也不同。水处理工艺的多样性、复杂性也是水处理行业发展的一个必然趋势。 净水处理、污水处理和中水处理的设备众多，设备也更加专业
4、化。怎样实现对其便捷稳定的控制变得至关重要。 1.2.2 水处理行业自动控制需求 针对水处理行业发展的趋势，水处理行业对自动控制的需求主要有以下几个方面： PLC 及仪表开放的标准 的通讯协议。由于现场设备众多，大部分需要通讯，而不是由一个 PLC 通过硬接线的方式采集所有设备的信号，实现控制。在短期内，需要 PLC 能够支持现场各种仪表和第三方厂家的通讯协议；从长期考虑，各种 PLC以及仪表能够支持通用的开放通讯协议标准。 上位组态软件丰富的驱动程序。在改造和扩建项目中，有很多情况是现场有几家 PLC 要与上位组态软件通讯，上位组态软件需要包含多家 PLC 的驱动。即使在新建项目中，也要考虑
5、之后的项目改造和扩建，需要上位组态软件能够具有丰富的驱动程序，能够同时支持与多家 PLC 同时通讯和画面组态。 水厂 运行节能环保。节能和环保是现代社会发展对各种工厂、产品的需求，在水处理行业同样需要考虑到节能和环保的问题。这就需要 PLC 的程序编写能够与现场工艺和设备结合，使控制更加准确，使现场设备在低能耗运行以及加氯、加药适量的情况下满足出水水质的要求。 PLC 设备稳定运行。 PLC 设备能够稳定运行，是对自动系统的基本要求，也是最高的要求。 PLC 设备有较强的抗干扰能力，平均无故障时间长，即使在系统故障的情况下，也能够最低限度的减少故障损失。 提高现场调试效率。由于污水及中水处理项
6、目大部分是 BOT 项目，承包商需要最快的资金周 转周期，而自动系统的调试是水厂正常运行调试的最后一个环节，这就需要现场调试的效率高。效率主要体现在两个方面，一个是调节周期短，二是调试效果好，系统运行稳定合理。 1.2.3 水处理行业自控系统发展趋势 为适应水处理行业的发展趋势，满足水处理行业对自控系统的需求，水处理行业的自控系统在未来发展主要方向包含以下几个方面。 1.2.3.1 冗余的控制系统结构 由于水处理项目自动化控制对安全性的要求比较高，而现在通常应用的冗余系统中，多数为双机架冗余，成本相对单机系统会提高一倍，而低成本、高可靠性的单机架 冗余方案将是 PLC 在水处理行业发展的趋势。采用单机架冗余方案中，每套 PLC 选用一个冗余的机架，两个支持冗余系统
