时间：2022-08-13 21:39:26
水厂担负着保证正常供水和保证供水质量的重任。而水厂设备的正常运行，管理机构的正常运行，是保证水厂正常供水的前提。
目前我国现行的水厂，与国外水厂相比，普遍存在着设备自动化程度不够，管理机构庞大，职工人数多。而后两者中，管理机构庞大的主要原因是办公自动化程度较低，其二主要原因是生产设备的自动化程度低，甚至有许多厂还是以继电器控制、手动加药、人工加氯。职工人数多也主要是因为自动化程度较低。也正是因为有庞大的管理机构和自动化程度较低的生产设备，而导致生产成本高等不利。
机器解放了人的双手，而自动化能使人从低级简单重复的低级脑力劳动和体力劳动解放，使人的思维更高级。从制水的工艺环节来看，目前我国最普遍的制水工艺环节有：取水、配水、加压、加药、反应、沉淀、过滤、消毒，近来先进的制水又工艺增加了加氨等工艺环节。在自动化程度比较低的厂里，这些环节的控制、操作和维护都需要由人来完成。一个环节一个班少的需要两个人，多的则需要四至五人，每天至少两轮班。这样值班人员就需要二、三十人。再加上电、钳工，以及管理人员，一个厂就有职工六十至一百多人。虽然有这么多人，然而每人的工作尤其是两班制、三班制职工，每天都是简单而重复的工作内容，工作期间的其他时间和精力无法得到利用。另外，一般车间的操作员都是采用定时巡视，往往突如其来的水质变化等情况不能得到即时处理，而导致生产材料的浪费，甚至设备的损坏。
现在我国许多水厂已经着手开始进行自动化改造，而新建的水厂也开始大量使用自动化控制技术。目前重庆市茶园新区主要的自动化水厂是朱家岩水厂。这个厂都实现了制水工艺的自动化控制。加药采用计量泵计量投加，减小了人为加药的偏差，降低了药材的消耗；朱家岩水厂使用了游离电荷自动控制加药，使操作更简单，控制更精确。加氯使用PID自动加氯控制器控制真空负压加氯机，采用闭环控制自动投加氯。在提升水位环节，采用了自动变频调速控制，从而避免了制水水量的变化，也节省了电能。送水泵都实现了一步化控制、紧急停车自动保护、电机冷却水保护等，当电机无冷却水时不能启动，而电机运行过程中，长时间无冷却水则停电机，电机意外停止时，紧急关闭出水阀，使机泵设备的意外受损可能性降到最低，而PLC（可编程控制器）或DCU（分布式现场控制器）的使用也使可靠性比原有的继电器控制提高了许多。过滤采用PLC自动控制，自动周期反冲、高出水浊度反冲、高水头损失反冲，自动冲洗控制，自动过滤控制，现在基本实现了滤池的无人值班。集中分散型控制系统使厂里各个生产环节的情况能得到即时地全面的监视，不仅提供了友好的人机界面，也提供了生产数据的记录、处理和报警指示，使各个工艺环节得以统一调配，加快了对生产中出现的问题的解决和处理，减小了事故发生的可能性，避免了生产事故损失的扩大，也提高了生产效率，提高了生产质量。目前我国主要采用地水厂自动控制也主要是这几种。另外还有一些自动控制也在其他水厂中得到了应用，如配水的变频控制。
现在可以说，我们已经步入了计算机时代，进入了科技信息时代。自动化技术在水厂的应用不仅提高生产的质量、可靠性和生产水量，还能使我们水厂的管理机构简化，管理水平、效率提高，从而更有效的管理，更有力的保障了生产的正常进行。目前我国的水厂办公自动化程度还较低，计算机的应用、管理的电子化都很缺乏。从现有的技术来看，水厂办公自动化可以从以下几个方面着手：库房管理电子化，库房的管理可以用计算机管理，这样复杂的物资管理变得井然有序；档案电子化，这是电子办公的前提，也是我国档案管理的必然之路，档案电子化了，档案的修改更简单方便，档案的保存更安全可靠，文件的发送、精神的传达更迅速，而档案电子化又包含历史档案的电子化处理和档案的计算机制作；生产数据、报表的计算机管理，尤其是采用了现代集散型控制技术或微机控制技术，生产数据的电子报表的形成和电子处理更是可行，而这也为生产成本、生产效益核算提供了方便，也可以将生产历史数据和成本核算结合，自动累积比较，从而更合理的总结生产经验，促进改进生产方式，提高生产效率，降低生产材料消耗。计算机的联网更是为统一管理、联合管理提供了条件，如库房物资进出与生产时间或生产事故相关联，就好比在原来的借条上写上借物原因等，而这种关联更加详细、明了；又如生产报表，不仅可以方便地给技术人员提供设备的运转信息，也可以作为厂长等职能部门的生产管理的生产实践依据。
应用了自动化控制，管理的技术要求提高了，生产人员的技术要求也提高了，但是这是时代的需要，是社会发展的需要，而且正是有了自动化控制，我们才更能胜任我们肩上的重任――保证正常供水、保证供水质量。
关键词：水厂；供水系统；自动化控制；供水技术
1 概述
水是生命之源，水质及水的安全性对人类健康具有重要作用。所以，水厂供水是否可靠、安全，是否方便、廉价直接关乎经济的发展与人们生活水平的提升。从目前的情况来看，我国的供水系统普遍存在供水效率差、生产成本高、自动化水平低的问题，这些问题的存在难免限制了水厂供水的质量与安全，难以满足经济发展及人民生活的需要。所以，对水厂供水系统的自动化控制分析就显得极为重要。
2 水厂供水系统的发展方向
改革开放为我国引进国外先进技术与外资提供了政策上的保障，进入1980年后，我国就拥有了一大批利用外资兴建起来的大型水厂。而随着城市化程度的提高，城市居民对于供水的要求也越来越高，其中增加供给水量成为广大市民的呼声。
为了满足经济发展与人们生活的需求，水厂的自动化控制供水系统逐渐为相关部门所重视。水厂自动化控制的供水系统较传统的人工操作，在供水效率上有着非常可观的优势，并且极大地降低了水厂的生产成本，增加了企业的利润，同时在节约水资源方面还具有独特的作用。而当前电子计算机技术、网络通信技术与自动化控制技术不断发展，为水厂实现供水系统的自动化控制提供了技术层面的支持和保障。
3 水厂供水系统中存在的问题
3.1 供水能力不足
供水能力不足有着自然原因及人为原因。就自然原因来看，随着全球变暖的不断加剧，近几年的降水量呈现不断减少的趋势，这就使得水厂在采水上出现困难。就人为原因而言，随着工业化、城市化速度加快，人们用水量随之大幅增加，用水地区的范围不断扩大，这就导致我国普遍的供水能力远远落后于用水需求。供水一旦不足，将会对人民的日常生活和经济的发展造成巨大的制约，所以我们说，供水能力不足已经成为水厂所面临的最大问题。
3.2 供水安全性差
水源地的选址是制约水厂发展的重要因素，而我国大部分水厂在选址问题上有着多方面的考虑：不仅要适应城市的进一步发展，还要考虑生态因素与政治因素，这些因素使得水厂在选址上较为困难。同时，由于管理力度不足，许多工厂在废水的排放上十分随意，废水往往不经过任何的处理措施就直接排放到河流湖泊之中，对水资源造成各种各样的污染，而水厂一旦选址就难以变更，水源的污染会对水厂的供水安全造成严重威胁。
3.3 供水可靠性差
水厂供水可靠性差在城镇和乡村都有表现。在城镇之中，供水网络始建年代早，供水管道老化，使得供水管道破裂的问题时有发生。而在广大的乡村，供水网络所使用的管道管径普遍偏小，这使得乡村之中的水压不足，居民在取水时出现困难。
3.4 供水成本高、利润过低
供水成本过高、经济利润低下，成为制约我国水厂发展的最大问题。造成水厂供水成本过高、利润低的原因有多种：首先，源于我国的特殊国情，水一直作为公共产品而无法进行市场化的定价，这就使得水价偏低。再者，水厂的供水过程包括从水源地取水到水厂设备净水再到终端供水，这其中许多环节都需要缴纳增值税，税款的支出无疑增加了水厂的供水成本。最后，水厂供水入户的成本过高，不仅要铺设大量的终端供应设备，也需要大量的人员进行维护，这无形中增加了水厂的支出，从而导致供水成本提高。
4 水厂供水系统改良措施
4.1 提升水厂自动化系统的可靠性
水厂供水系统是极其复杂的，单靠人力难以保证其质量安全的可靠性，这时，自动化系统就显得尤为重要。由计算机监控的日常供水系统，可以保障水厂在供水时对水量和水质的监控和调度，从而提高可靠性和稳定性，从而达到城市节能减排的目的。
4.2 应用智能优化技术
在面对水资源缺乏、污染严重的问题之时，自来水厂如何不断增加城市供水量，提升供水的水质，不断扩大城市的供水服务区，满足人民群众对供水量和水质安全性的要求，是城市化对自来水厂的最大挑战。所以，自来水厂需要采用先进的优化技术，切实提高供水系统的可操控性和供水的质量。
4.3 整合控制系统
整合控制系统的意义在于，其可以有效地降低自来水厂的成产成本，提升管理能力，从而增加企业的利润。要整合控制系统，需要对自来水厂的信息进行全面的整理，信息资源的共享，这样可以使自来水厂的生产保持一种统一协调的状态。
4.4 水厂取水的优化
水厂取水的优化，是通过优化取水泵房控制系统实现的。从实际情况来看，未进行优化工作之前的取水泵房汲取的原料水需要流经大型的沉淀池和过滤池，这其中，水泵的工作频率需要由水池的水位高低进行控制。水泵频率由水位高低进行控制，会产生控制滞后的弊端，因而其控制效果并不是十分理想。而我们所要进行的优化取水泵房控制系统，是通过串级控制系统的帮助来实现清水池水位的控制，相较传统而言，串级控制系统可以显著提升控制的灵敏度，并且可以使沉淀池的排泥冲沙能力和过滤池的过滤能力进一步增强，可谓是一举多得。
4.5 投矾控制的优化设计
从实际来看，传统的投矾控制模式只是对原料水流入量和投矾液后原料水的游动电流值进行了设计和考虑，但是这其中会产生一些其他的扰动因素，这对供水系统产生了干扰。并且，传统的投矾控制并不能有效解决供水系统对原料水浑浊程度的控制。为了改变这种状况，水厂需要对传统的投矾控制模式进行优化设计，在原有的“前馈-反馈”控制模型的基础上增加多因子的控制，实现对投矾系统的优化。
4.6 供水的优化设计
从我国的目前情况来看，大部分水厂采用的供水模式是恒定压力供水。一般而言，恒定压力供水模式基本采用的是工频定速泵，水泵之间采取并联的方式运行。通过实践工作人员发现，工频定速泵虽然预设值较高，但水泵的运行频率却无法达到人们预期的理想值，处于低频率运行的状态，这就暴露出水泵供水效率较差的问题。提升水泵供水效率需要水厂对供水进行优化设计，通过研究发现，如果将工频定速泵更换为全变频泵，将原来的单变频工作模式改为全变频模式，将有效提升水泵的工作效率，并使得其效率接近理想的峰值。虽然更换全变频泵的前期投资较大，但其工作效率极高，并且可以有效地节约电力，所以从长期来看仍然是最佳的方案。我们相信，随着科学技术的不断发展，这种方案必定能够在全国大范围内实现普及。
5 结束语
受历史和现实因素的多方面影响，我国的供水行业发展缓慢，技术水平相对较低，这就导致我国的大部分水厂受到了供水成本高、效益差的限制。而我国不断发展的经济和日益提升的人口压力，对水厂的供水水质和水量都提出了更高的要求。总之，水厂的发展必须要朝着自动化控制方向而努力。
参考文献
[1]蒋益祥.谈水厂自动化控制系统的功能设计与管理[J].城镇供水，2000（1）.
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[3]于建中.水厂自动化控制系统的探析[J].民营科技，2011（4）.
关键词：污水处理厂；自动化系统；设计
大型污水处理厂自动化系统的应用对于我国环境保护来说具有十分重要的作用，能够从很大的程度上减轻污水对于环境的影响，同时能够促进淡水资源的再利用，减少淡水资源的浪费，大型污水处理厂自动化系统的应用，从一定程度上保护了环境保护了淡水资源，所以对于大型污水处理厂自动化系统进行研究具有十分重要的作用。
1大型污水处理厂发展的背景
现在地球表面有百分之七十五被水资源所覆盖，是是这些水资源力能够供给人们使用的淡水资源只占了百分之零点七五，占有量十分的稀少，而且这些能够供人们使用的淡水资源有很大一部分都固定在不能够被人们所使用的南极冰川上，还有的隐藏在深层的土壤之中，能够直接的被人们使用的淡水资源少之又少，所以淡水资源的珍贵性不言而喻。然而随着社会的发展时代的进步，工业化的发展，这些少之又少的淡水资源有很大的一部分被污染，导致不能够被使用，使得淡水资源的匮乏加剧，环境被污染。所以对于这些被污染的淡水资源进行净化就十分的重要，大型的污水处理厂就是在这样的背景下发展起来，对于污水进行处理，减少污水对于环境的影响，减少淡水资源的浪费。
2有关于污水处理自动化技术的分析
污水自动化处理技术对于大型的污水处理厂来说是一项十分重要的技术，通过大型污水资源处理厂的自动化系统对于污水进行处理，能够大大的提升污水处理的效率，污水处理自动化技术是大型的污水处理厂的一个重大的技术更新和进步，笔者对于污水自动处理技术进行了分析，以下是笔者分析的有关于污水处理自动化技术的相关的内容。
2.1污水自动控制系统的构成
污水自动化控制系统的主要由厂内工艺处理部分和厂外污水处理部分。污水自动化控制系统的核心技术主要是由监控系统、通信网络和PLC三个部分构成，这三个部分直接对于污水的自动化管理系统的好坏起着作用，污水自动化控制系统的核心系统的三个部分的性能的好坏直接对于污水自动化管理系统的好坏起着决定性的作用，通信网络主要由三个部分组成，分别是信息层、控制层和设备层；监控系统主要用于对于污水处理的各个阶段进行时时的监控；PLC是污水自动化系统的核心的控制器，本身具有可靠性高、处理数据能力强、自主能力强、安全性高、容错能力好等优点。
2.2污水自动化控制系统的关键技术
图1是目前很多污水处理厂的自动化系统图，在自动化使用的过程中自动化管理系统主要包括管理层、SCADA监控层、数据存储分析层和现场控制层等四个方面组成。在污水自动化管理系统之中的关键技术主要有：分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器(PLC)、以太网技术、UPS即是不间断电源的使用、仪表的主动诊断技术、仪表的自动冲洗技术等。
2.3污水自动化控制系统的光纤环网特点
污水自动化控制系统中使用的一个关键的技术就是光纤环网技术，光纤环网技术是目前我国最为先进的网络拓扑结构，在很多的方面相对于其他的网络拓扑结构具有很大的优势，例如在网络传输稳定、网络的可靠性高和自愈比较好等优点，污水自动化系统中的光纤环网具有能够防止网络中的任何一条网线损害或者断裂而影响整个网络的问题，解决网络因为一条网线而带来网络数据问题的安全隐患。同时光纤环网技术还具有在十分短的时间内对于网络中的信息进行恢复的功能，使用户在短暂的断网的时候不受影响。双冗余网络是光纤环网的一种方式，这种方式是以数据传输线路为主线路，另一条视频传输线路为副线路进行型号传输的一种方式，在正常的工作状态下这两条线路互不影响，当数据传输线路出现问题的时候，视频传输线路将代替主线路进行数据传输。
2.4污水自动化控制系统的可靠性理论
对于一个成品的好坏进行衡量是对于一个产品质量的鉴定，会有衡量标准，对于污水自动化管理系统进行衡量也是这个样子，对于污水自动化控制系统进行评判，对污水自动化控制系统的好坏进行衡量，这些都需要有一个衡量的标准，笔者总结了一些关于衡量污水自动化系统好坏的可靠性理论，以下是笔者总结的一些可靠性理论：①平均失效间隔理论，这是新产品投入使用的时候，是这批产品从投入使用到第一次出现故障时间的平均值，在衡量的时候，平均失效间隔越长，产品越好。②平均修复时间，就是产品从出现故障到成果修复的时间，时间越短，产品越好；③平均失效前时间，就是指的是产品多久出现一次故障，从产品使用到出现故障的时间，平均出现故障的时间越长，产品越好。
3有关于污水处理厂的工业分析和系统设计
3.1项目设计中需要考虑的问题
不同地方设立大型的污水处理厂有利于促进淡水资源的节约，但是在不同的地方的环境不同，对的污水进行处理的时候所需要的环境不同，所以在大型污水处理厂自动化系统进行设计的时候一定要根据当地的情况进行分析进行系统的设计，以下是笔者总结的一些在设计污水处理厂自动化系统中需要注意的地方，以及需要进行解决的事情。3.11设备的环境条件在对于项目进行执行的时候，一定要充分的考虑设备运行工作的环境，要充分的考虑净水的工作环境，并其要充分的考虑当地的气候条件，对于设备的温度适应范围、酸碱适应范围等内容也要进行充分的考虑。3.12设备的执行标准在对于设备的选用的时候一定要注意设备必须满足相关的标准，使得相关的标准能够满足要求，以上是设备需要满足的相关的标准，一些设备的运行环境特殊，对于这些设备也要满足相关要求的标准。3.13污水处理净水厂的净水工艺一般来说污水处理厂对于污水进行处理一般都是通过对于污水进行净化，净化出的水进行再利用，进水厂的净水一般都遵循一个流程，笔者以大伙房的废水净化为例，以下是大伙房的污水净化的流程。（如图2）3.14净水厂出水端的水质要求净水厂对于污水进行处理，最终的目的是为了将污水进行再利用，污水自动化处理系统通过将水进行净化，减少污水对于环境的影响，节约淡水资源。为了达到这个目的，净水厂净化出来的水应该满足相关的标准，在对于净化出来的水质应该满足我国的《生活饮用水标准》。对于出厂的水的浊度、微生物标准、毒素指标、感官症状和一般的化学指标要进行严格的控制。
3.2有关于污水处理厂自动化系统的设计
3.21污水处理厂自动化系统的组成部分以及功能在对于污水处理厂的自动化系统的设计的技术的时候，要注，会有衡量标准，对于污水自动化管理系统进行衡量也是这个样子，对于污水自动化控制系统进行评判，对污水自动化控制系统的好坏进行衡量，这些都需要有一个衡量的标准，笔者总结了一些关于衡量污水自动化系统好坏的可靠性理论，以下是笔者总结的一些可靠性理论：①平均失效间隔理论，这是新产品投入使用的时候，是这批产品从投入使用到第一次出现故障时间的平均值，在衡量的时候，平均失效间隔越长，产品越好。②平均修复时间，就是产品从出现故障到成果修复的时间，时间越短，产品越好；③平均失效前时间，就是指的是产品多久出现一次故障，从产品使用到出现故障的时间，平均出现故障的时间越长，产品越好。
4有关于污水处理厂的工业分析和系统设计
4.1项目设计中需要考虑的问题
不同地方设立大型的污水处理厂有利于促进淡水资源的节约，但是在不同的地方的环境不同，对的污水进行处理的时候所需要的环境不同，所以在大型污水处理厂自动化系统进行设计的时候一定要根据当地的情况进行分析进行系统的设计，以下是笔者总结的一些在设计污水处理厂自动化系统中需要注意的地方，以及需要进行解决的事情。4.11设备的环境条件在对于项目进行执行的时候，一定要充分的考虑设备运行工作的环境，要充分的考虑净水的工作环境，并其要充分的考虑当地的气候条件，对于设备的温度适应范围、酸碱适应范围等内容也要进行充分的考虑。4.12设备的执行标准表1设备的执行标准在对于设备的选用的时候一定要注意设备必须满足相关的标准，使得相关的标准能够满足要求，以上是设备需要满足的相关的标准，一些设备的运行环境特殊，对于这些设备也要满足相关要求的标准。3.13污水处理净水厂的净水工艺一般来说污水处理厂对于污水进行处理一般都是通过对于污水进行净化，净化出的水进行再利用，进水厂的净水一般都遵循一个流程，笔者以大伙房的废水净化为例，以下是大伙房的污水净化的流程。（如图2）4.14净水厂出水端的水质要求净水厂对于污水进行处理，最终的目的是为了将污水进行再利用，污水自动化处理系统通过将水进行净化，减少污水对于环境的影响，节约淡水资源。为了达到这个目的，净水厂净化出来的水应该满足相关的标准，在对于净化出来的水质应该满足我国的《生活饮用水标准》。对于出厂的水的浊度、微生物标准、毒素指标、感官症状和一般的化学指标要进行严格的控制。
4.2有关于污水处理厂自动化系统的设计
4.21污水处理厂自动化系统的组成部分以及功能在对于污水处理厂的自动化系统的设计的技术的时候，要注意遵循“集中处理，分散控制”的原则。污水处理厂自动化控制系统中心控制管理站、现场控制站两种主要的方面，中心控制管理站主要包括控制操作、显示功能、数据管理、数据处理、报警功能、报表功能、安全功能、打印功能等几个方面的功能；现场控制站主要包括以下几个部分组成：净化间分控站、送水泵房分控站、投药间分控站、污泥处理分控站等，这些分控站主要有控制、显示、组态、安全、采集、通讯等功能。4.22污水处理厂自动化系统的控制原则污水处理厂的自动化系统的控制原则分为几个方面，分别是：时间控制、浓度控制、空气压的开关控制、填料絮凝区的反洗控制等。在时间控制的时候对于污水处理的刮泥池刮泥机进行运行的时候，要进行严格的时间控制，在对于污水的各个净化阶段进行严格的时间控制，保障污水处理净化之后达到相关的要求。在对于浓度控制的时候，一定要严格的按照相关的标准进行控制，对于微生物浓度、悬浮颗粒浓度等内容进行控制，使得净化处理之后的水能够符合水资源的使用标准。对于空气压开关进行控制，能够保证相关的压力在一定的标准之内。
5对于我国自动化技术的应用于更新
我国大型的污水处理厂自动化系统的设计与应随着时代的进步、科技的发展，相关的技术也在更新，各个方面都有了很大的提升。
5.1网络新的技术的应用与分析
我国传统的网络结构来说，传统的网络自动化系统使用的是一种单冗余网络技术，这中网络技术在很多的方面受到限制，使用十分的不方便，例如在数据传输的时候，出现信号短暂的中断的问题，网络结构并不能够很好的及时的对于网络进行修复，修复的时间较长，并且传统的网络传送技术是单网传输，只能对于数据进行传送，并能够将污水处理厂的视频信息进行传送，受限比较大，传统的网络技术在小额污水处理厂适用性比较的广，但是在大的污水处理厂使用就受限制比较的多。当前的新的网络技术采用了双冗余网络结构，可以同时对于视频和数据进行传送，在传送数据的线路出问题的时候，视频线路可以对于数据进行传送，增强了数据传送的可靠性，同时对于数据传送的安全性和可靠性。同时新型的网络技术相对于传统的污水处理厂的网络技术还有节约资源、资源利用率高的特点。
5.2设备的新技术的应用
目前在我国的大型的污水处理厂的设备上使用了大型的UPS，大型的UPS的使用保障了在突况的时候，能够对于污水处理厂的数据进行存储，防止因为突况导致数据丢失，同时使用大型的UPS还降低了污水处理厂中很多的工艺风险，提升了污水处理厂的安全可靠性。同时对于污水处理厂进行分析的时候，采用了新的仪表自身的故障进行检测，同时具有很强的报警功能，新型的功能能够对于仪表自身的故障进行检测，对于故障进行及时的报警，及时的发现故障。
6有关于我国大型污水处理厂的期望与发展趋势
目前我国的污水处理厂的相关技术已经开始逐渐的发展了起来，在我国的社会的发展的过程中，我国污水处理厂的自动化系统的设计与应用正处于发展的阶段，在我国正处于成长期，一些新技术新科技正在逐步的应用于大型的污水处理厂的自动化系统之中，目前我国各项技术的发展给我国的技术发展提供了基础和条件。在未来我国的污水处理厂自动化系统的监控功能将会更加完善，自动化系统将会更加的趋向于智能化、自动化、集成化。污水处理厂的自动化系统的设计将会更加的合理。
7总结
淡水资源只是占地球水资源的一个小部分，但是资源是人类生产生活的根本，所以对于淡水资源的保护十分的重要，大型污水处理厂的使用对于污水处理保护淡水资源有着十分重要的作用。对于大型污水处理厂自动化系统进行设计与分析有利于促进我国污水处理行业的发展，使得污水处理厂在淡水资源节约和环境保护方面发挥更好的作用。
参考文献：
[1]汪连生.城市污水处理厂综合智能自动化系统探讨[J].才智,2012,(5).
1．水厂自动化的目的
对水厂实施自动化的根本目的认识不够全面或出现偏向，是造成一些水厂自动化系统未能充分发挥作用的一个原因。水厂实现自动化的根本目的是提高生产的可靠性和安全性，实现优质、低耗和高效供水，获得良好的经济效益和社会效益。但是，有的水厂实现自动化是为了赶时髦，将其作为一种点缀；有的水厂是迫于形势，在大批水厂纷纷实现自动化的情况下，自己也不能不上；有的水厂使用的自动化功能过于复杂，特别是在考察自动化水平较高的水厂后，更是盲目地提高标准。这些不正确想法的存在，使水厂实现自动化的根本目的发生了偏向，造成了自动化设计不切合水厂实际，不注重生产过程特别是关键工艺环节的自动化，并忽略了在运行和管理模式方面的相应改革，从而导致自动化未能充分发挥作用，甚至建成后处于闲置状态。
2．水厂自动化的设计
2.1未解决的相关理论问题
在水厂自动化中，工艺理论对自动化提出的控制要求本身存在未解决的理论问题或理论不够完善，使控制未能达到规范化和最优化，系统运行达不到理想的控制状态，从而影响了自动化的实际运行效果。
（1）絮凝理论不够完善。加药系统是一个大延时、强耦合、干扰因素多的非线性系统，目前广泛采用的控制方法为：用原水流量按比例前馈调节计量泵的频率，用流动电流仪（SCD）反馈调节计量泵的冲程，从而构成加药复合控制系统。在有的系统中，虽然采用了智能技术如专家系统、自学习模糊控制等方法，取得了一定效果，但并未完全解决加药量优化控制的问题。
(2)加氯系统理论问题。在加氯系统中，传统的控制方法为：前加氯采用流量比例控制，后加氯采用余氯反馈控制。由于影响加氯效果的因素很多，如水质、天气、水厂的具体工艺特点等。在有的系统中，虽然采用了一些其他控制方法，如采用双因子控制方式（用流量和余氯控制前加氯和后加氯）或多参数非线性控制方式，取得一定的效果，但并未完全解决加氯系统存在的问题。
(3)其他理论问题。如变频供水泵和定速供水泵的台数比例确定、变频供水泵的自动调节方法以及供水泵的科学调度等问题，理论上还未完全解决，管理上还有待进一步研究。
2.2技术规范和设计标准问题
到目前为止，我国在供水行业自动化控制方面，除《城市供水行业2000年技术进步发展规划》等少量规划性技术文件之外，尚无制定供水行业自动化控制方面的技术规范和设计标准，致使水厂在实施自动化过程中，技术上缺乏统一的规范性，设计上存在一定的盲目性和随意性，不同类型的水厂自动化分别应该达到的主要功能和主要技术指标不明确，影响了自动化系统配置的科学性和合理性。
2.3专著和文章问题
我国供水行业的自动化起步较晚，总体发展水平也不高，致使在供水自动化方面发表的文章数量有限，总体质量也不太高，出版的专著更少，既不利于在实施自动化时提供必要的理论指导和技术参考，也不利于行业内的技术交流和经验交流，影响了自动化知识普及和提高的速度。
2.4设计中存在的一些具体问题
水厂的生产过程是一个较为复杂的连续过程，对于其自动化系统的设计要求较高，涉及众多技术和设备，设计本身具有一定的难度，故在有些水厂自动化设计中存在的问题较多，影响了自动化功能的发挥，甚至影响了系统的正常运行。
（1）缺乏统一的发展规划。在有些水厂自动化设计中，对控制系统的持久性和未来发展规划一致性考虑不够全面，导致控制系统开放性和扩展性不够，造成系统很快落后于生产发展的需要。
（2）功能设置过于复杂。在有些水厂自动化设计中，由于片面追求高标准，致使功能设置过于复杂，而忽略了水厂的实际工艺情况和管理水平，使系统的故障率增高，而维护管理又跟不上，导致关键工艺的自动控制得不到保证。
（3）功能设置过于简单。在有些水厂自动化设计中，工艺过程的功能设置过于简单，达不到控制要求，特别是关键工艺的控制要求，造成虽有自动化系统，但关键工艺(如投药等)仍由手动完成的现象，失去了实现自动化的实际意义。
（4）设置过多的手动功能。有些设计为了在自动化系统故障时不影响生产，而设置了过多的手动操作功能，从设计上就将自动化系统置于可有可无的地位，既造成了设备的重复投资，也使生产人员产生了不正确的依赖心理，加上运行管理改革力度不够，出现了自控设备搁置不用而仍由人工手动操作的现象。
（5）设计人员水平不够。水厂的自动化设计涉及众多技术和设备，要求设计人员既要掌握先进的控制技术，又要熟悉生产工艺过程，同时对设备也要有相当的了解。
3．水厂自控设备存在的问题
设备方面存在的问题也是影响水厂自动化系统正常运行的一个主要因素，具体表现在如下几个方面：
（1）质量问题。
（2）配套问题。
（3）备品备件问题。
（4）检修和改造问题。
4．管理方面存在的问题
水厂自动化系统建立后，管理水平滞后是影响自动化功能正常发挥的一个重要因素。由于管理人员受自身素质和传统观念的束缚，未能在管理方面进行及时的调整和改革，导致管理水平落后，无法适应水厂自动化的发展需要。如何提高管理水平和管理人员素质是自动化水厂目前面临的一个重要课题。
（1）不注重设计、安装、调试过程的人员参与。很多水厂在建设自动化系统时，由于受人员和素质的限制，常采用交钥匙工程的方式，这样在建设时轻松省事，但后患无穷，由于没有自己的技术力量参与设计、安装、调试过程，导致投产后出现很多问题，影响了系统的实际运行效果。
（2）对自动化系统和设备不够熟悉。由于值班人员缺乏必要的技术知识，对自动化系统和设备不够熟悉或掌握不够，导致设备得不到正常的保养、调校和检修，造成仪表精度降低或设备故障；导致软件得不到必要维护和调整，造成因一些小软件故障得不到及时处理而影响系统正常运行；有的甚至出现误操作或引起人为故障。
（3）缺乏完善的自动化管理规程。水厂实现自动化后，其运行管理和维护管理已和传统水厂不一样，但不少水厂在这方面的改革力度不够，缺乏满足自动化生产需要的管理规程，如岗位职责、运行管理制度、操作规程和设备维护保养及检修规程等，致使运行管理满足不了生产需要，维护管理达不到要求。
（4）缺乏专业的、稳定的维护队伍。自动化系统和设备虽然具有较高的可靠性，但也会出现故障，需要维护人员尽快排除。同时，设计情况与实际运行情况不一定完全一致，即使与投入运行时一致，过一段时间后也会有所变化，另外经过一段时间的实际运行后，一般都需要对系统中存在的某些缺陷进行改进，以使系统更加优化，这就要求维护人员对自动化系统和设备进行必要维护和调整，特别是当生产工艺变化后，需要对控制系统进行相应修改和开发。但是，由于缺乏专业的、稳定的维护队伍，使一些小的软硬件故障得不到及时的修复和处理，渐渐由小问题变成大问题，甚至导致自动化系统瘫痪。
关键词：大型火电厂；热工自动化水平；DCS；FCS
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）12-0088-02
近年来，随着我国火电厂发电技术和自动化技术的发展，大型火电厂热工自动化水平也在不断提高，作为大型火电厂发电机组的重要组成部分，热工自动化装置的自动化程度已经成为表征现代火电企业的重要特征。随着国家建设智能电网的战略规划提出，现代火电厂的机组也向着大规模、大容量、自动化程度强方向发展。
1 热工自动化技术的内涵与发展
火电厂热工自动化是指在不需要人工参与的情况下，通过各类自动化仪表和自动控制装置，完成对火电厂工作中的信息测量和处理、自动控制、自动保护等功能。随着火电厂自动化水平的不断提高，热工自动化技术的内容、构成、性能也在不断发生变化。
1.1 传统的热工自动化主要内容
传统的热工自动化主要包括：自动检测、远方控制与顺序控制、自动保护、自动控制四个部分。图1为传统的热工自动化控制系统的主要组成部分。
其中，自动检测是指能够自动检测出火电厂生产相关的各种参数（温度、压力、液位等）和状态，以掌握生产过程的情况；远方控制是指在控制室完成对火电厂辅机、阀门等的远距离操作，是与就地控制行对应的。顺序控制是指按照预先拟定的程序，自动的按顺序的控制火电厂机组的起、停等操作；自动保护是指根据自动检测的结果，当发现火电厂机组出现异常情况时，采取自动保护措施，进行告警或保护动作，切除某些故障设备，防止事故进一步扩大；自动控制是指是指火电厂机组的一种自动调节，维持热力设备工作在规定值，纠正运行工况的偏离。
1.2 现代热工自动化的新进展
为了适应生产规模的大型化和复杂化，实现仪表的更新换代，现代热工自动化系统主要依靠DCS（Distributed Control System，分散控制系统）系统来实现，DCS系统目前已经在我国300 MW及以上的火电机组获得了广泛的使用。
DCS系统主要包括：DAS系统（数据采集系统）、CCS系统（或称MCS系统，即模拟量控制系统）、FSSS系统（锅炉炉膛安全监视系统）、DEH系统（汽轮机数字电液调节系统）、SCS系统（顺序控制系统）、ETS系统（汽轮机保护系统）、ECS系统（电气控制系统）、TSI系统（汽轮机仪表监视系统）、MEH系统（小汽轮机数字电液调节系统）、BPCS系统（旁路控制系统）十个部分。与传统的热动自动化技术相比，现代热动自动化技术在功能实现上也是一一对应的。
其中，DAS系统主要执行自动检测功能，CCS（MCS）系统主要执行自动调节功能，FSSS系统和ETS系统主要执行自动保护和联锁功能，SCS系统主要执行顺序控制与远方控制功能，ECS系统和MEH系统、BPCS系统主要执行自动调节的功能。
2 热工自动化技术的实现与实施
热工自动化技术的实现与实施与自动化仪表与设备息息相关，如果从自动检测、自动控制、顺序控制、自动保护这四个方面来切入，可以将热工自动化技术的实现与实施仪表概况如表1所示。
2.1 自动检测
自动检测火电厂机组的温度、压力、液位、气体含量等，作为自动检测使用的主要仪表设备，温度测量主要使用的仪表有温度计、热电偶等，压力及其关联参数的测量主要使用的仪表有压力计、压力变送器、传感器等。
2.2 自动控制
自动控制的主要逻辑结构为：控制器接收自动检测变送器送来的检测信号，与其它辅助的控制单元相结合，输出控制系统的调节信号，并发送给执行器执行具体操作。作为自动控制使用的主要仪表设备，执行器主要有电动执行器、气动执行器、液动执行器等，运算调节控制主要包括各类调节阀，如单座与双座调节阀、套筒式调节阀、自力式调节阀等。
2.3 顺序控制而后自动保护
为了实现大型火电厂的顺序控制和自动保护，使用PLC进行编程是必须的。PLC主要包括电源、输入模块、编程设备、输出模块、CPU模块五个部分，其中，输入模块主要采集现场的输入信号并进行信号转换，PLC进行用户程序的编写，输出模块将PLC内部的指令以一定的形式反馈到现场，CPU模块完成用户程序的执行、系统自诊断和数据通讯。
3 火电厂热工自动化的发展新趋势
3.1 FCS、DCS代替常规仪表实现过程自动化势在必然
早期的常规仪表在系统集成方面存在一定的不足，主要表现为硬件结构的不通用、善变，使系统集成技术变得复杂和无章可循。随着火电厂热工自动化水平的提升，DCS系统出现后，为硬件结构可以通用，且系统集成与变更方式更加方便和灵活，在操作监视方面，常规仪表数据传输为模拟4～20 mA信号，使操作监视分散化，DCS的数据传输在控制柜以上为数字和网络信号，使操作监视集中完成。DCS在火电厂获得应用后，大大提高了对锅炉和汽轮机等火电厂关键设备的控制水平。
FCS（Fieldbus Control System，现场总线控制系统）是继DCS后出现的，FCS系统的软硬件更加成熟，有利于系统可靠性的提高，可以实现上位机系统对现场仪表的要求，弥补DCS存在的不足。所以，FCS、DCS代替常规仪表实现过程自动化势在必然。
3.2 智能控制仪表的大量应用
智能控制是继经典控制理论、现代控制理论之后出现的，常见的智能控制方法有：模糊控制、专家控制、神经网络控制、拟人智能控制、预测控制等。
火电厂热工自动化是一门专业性很强的技术，涉及到多个领域的关键技术，且火电厂有很多热工控制对象的数学模型较为复杂，传统的经典控制理论与现代控制理论很难实现，在此基础上，智能控制发挥了很大的作用。例如，模糊控制在200 MW及以上机组的直吹式锅炉主蒸汽压力控制中的采用，能够有效的解决被控对象的纯延迟和大惯性难题，应用于发电厂机组协调控制系统，可以有效解决空气预热器漏风等问题；预测控制策略的采用，可以有效的实现对磨煤机的自动控制，解决了传统磨煤机很难实现动态矩阵控制的难题。
3.3 管控一体化的实现
随着智能电网的不断推进和自动化技术的发展，火电厂热动自动化更加趋向于管控一体化。即实现DCS、FCS、MIS之间的互补和结合，实现综合性的融合管理、控制、调度和决策的一体化，便利电网的管理和控制。
4 结 语
自动化水平与火电厂机组的安全、经济运行有着密切的关系，随着我国电网规模的不断扩大、网架结构的日益复杂、输电等级的不断提高，大型火电厂的发展离不开系统的高度自动化。基于自动化技术对于电力工业的重要性，火电厂热工自动化从业人员应积极学习，提升自身素质和技能，密切关注行业最新技术进展，以推动热工自动化水平的不断发展和进步。
参考文献：
[1] 张擎.浅论火电厂热工自动化的现状与进展[J].科技传播，2010，15.
关键词：可编程控制器现场总线污水处理厂
一、引言
水是人类生活和国民 经济 发展的不可或缺的重要部分，随着科技水平的飞速发展和人类生活水平的巨大提升，对于洁净的优质的水源的需求也不断急剧释放。为建设可靠、稳定、先进、经济以及可扩展的合理的水处理自动化系统成为工程界和城市水行业营运管理部门共同关心的问题。微 电子 、通信、 计算 机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度，与3c技术相结合的plc以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着水处理自动化系统的智能化程度的发展。
水处理行业主要分为净水处理和污水处理两大部分。净水厂控制系统通常分为水厂调度系统、加药间（加氯间）plc控制站、滤站plc控制站、送水泵房plc控制站等。各个控制站相对独立工作，通过有线网络进行通讯，将所有的数据信息送到水厂调度室进行处理，或将一部分数据通过调度系统以无线（或有线）通讯的方式送到城市的调度中心。对于污水处理来说，要根据污水水源地状况来确定污水处理的工艺流程，由于污水处理工艺的不同而自控系统应用plc的要求也有所不同。一般讲，整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站，站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连，然后全部连接到总控室，总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接，这样和现场控制站构成了集中管理，分散控制，高速数据交换的工厂级自动化网络[1].plc自控系统是水处理厂的控制核心部分，对其合理的选型和设计，对污水厂能否高效、自动化的运行非常重要。然而，plc网络又是其中的重中之重，网络的好坏直接影响到污水厂的正常运行。
二、系统构成
污水处理厂自控系统一般包括污水厂部分和厂外泵站部分。监控系统通讯网络和plc是污水处理自动化系统的核心组成部分，它们的性能对污水处理自动化系统会起到决定性的作用[2].根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的plc及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。
通信网络：
在污水处理自动化系统的结构上，国内在管理体制上主要采用三级管理，即监控总中心、区域监控分中心和监控站。由于监控站不直接对污水处理厂的外场设备进行直接控制，因此工程界按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。
第一层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输， 工业 以太网ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大plc生产厂商均支持工业以太网，并且他们在原有tcp/ip的基础上，相继开发出实时性更高的工业以太网，如欧姆龙和罗克维尔支持的ethernet/ip，施奈德支持的modbus-tcp/ip以及西门子支持的profinet等。由于ethernet的信息量大，因此在污水处理厂自动化系统中以太网主要用于各个控制分站与监控中心的数据传输，包括各种传感器数据等大量 历史 数据信息。
第二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，现场总线有40多种，在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有controllerlink、lonworks、inetrtbus、profibus、can和modbus.他们的共同特点是高速、高可靠，适合plc与计算机、plc与plc及其它设备之间的大量数据的高速通讯。为使系统的稳定可靠，控制层的网络结构多采用环网的方式组成，包括线缆型和光纤作为传输介质，具体组网将在后面作出实例说明。
第三层为设备层，这一层用于plc与现场设备、远程i/o端子及现场仪表之间的通讯，它们有devicenet、modbus以及profibus/dp等，其中devicenet已经成为工业界的标准总线而得到了广泛的应用，而profibus/dp虽然没有成为标准，但是它的应该也相当广泛。
值得指出的是，近来年以太网的广泛应用使得人们把目光投向了现场总线上来，工业以太网是否最终将取代现场总线仍然是一个争论的话题。然而，不论是ethernet/ip还是modbus-tcp/ip，以太网在一些重要的性能指标上仍然无法具有现场总线的特点和优势。从本质上来讲，以太网的载波帧听冲突监测csma/cd的访问方式，实时性并没有现场总线采用的令牌总线和令牌环的访问方式高，不论人们采用何种方式，如协议封装、分时访问控制等，都只能改善以太网的实时性，起不到本质的改变。在当前技术还未完全成熟之前，现场总线应用于控制层，是一个积极和稳妥的选择。随着以太网技术的不断发展，今后其取代现场总线而用于控制层也是很有可能的。
监控分中心及上位监控软件：
监控分中心一般将设置多台scada工作站（工控机）。分别用于水厂调度系统、加药间（加氯间）、滤站、送水泵房等监控，完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时，监控分中心还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。
plc的选择：
施奈德（schneider）、西门子（siemens）、欧姆龙（omron）、罗克维尔（rockwell）、通用电气（ge）是全球五大plc制造厂商和整体方案的提供者，他们的产品面向各自不同的领域，其中在污水处理自动化系统的应用方面，又以罗克维尔、欧姆龙和施奈德的应用最为广泛。
污水处理自动控制系统对plc的性能提出了更高的要求，作为污水处理自动控制系统的核心控制器，其必须具备以下几大功能特点：首先本身必须稳定可靠，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力，具有较高的故障保护能力；其次，控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控中心因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换数据信息；再次，当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象，比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此，它必须至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能（实现集中和独立工作方式，尤其是在独立控制时能与相邻控制器实现数据交换）；通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。
必须综合考虑整个监控系统的性能要求和 自然 条件以及运营周期对设备的要求进行选择，尤其在极端气候和恶劣环境状况条件下或较大规模的污水处理厂，需要选择性能更好的双机热备冗余的plc，如schneider的2quantom系列、rockwell的2controllogix、omron的cs1d系列、siemens的s7-417系列；区别在于omron的双系统是在一个底板上实现，而siemens等是两个底板通过光纤连接，会在一定程度上占用控制柜的空间，但他们的配置都很灵活，可以任意实现双cpu双电源、双cpu单电源、单cpu单电源多种冗余结构。
在一般的环境状态的时候或较小规模的污水处理厂，多采用标准的机型作为现场控制器，如schneider的quantom140系列、rockwell的controllogix、omron的cs1系列、siemens的s7-400系列等；他们都支持工业以太网和多种现场总线，控制方式采用远程带cpu的智能分布式结构，系统开放性和兼容性强，丰富的i/o及高功能模块，完全满足污水处理自动控制系统对信号处理的要求。
三、应用案例
下面以天津咸阳路污水处理厂为例[3]，具体说明污水处理厂自动控制系统的组成，控制系统拓扑图如图一所示：
信息层：咸阳路污水处理系统因其分布面积较大，厂区内共有5个plc分站：预处理系统分控主站plc1、生物处理系统分控主站plc2、污泥处理系统分控主站plc3、出水及雨水系统分控主站plc4和污泥消化系统plc5，使用的cpu均为omron的cs1h-cpu66h.该功能层实现污水处理厂各单元过程所有过程参数、设备运行状态及电气参数的数据采集，单元过程及设备的控制，并通过omron 网络 模块cs1w-etn21，和中央控制室通过赫斯曼太网交换机，组成100m光纤以太环网，向监控层传送数据和接受监控层控制指令。在中控室中，作为 工业 以太网结点的系统数据服务器、两台工程师/操作员站 计算 机、打印机、ups电源及监视屏等设备，其主要职能是进行系统中的信息交换与信息显示及控制。该层通过上位监控软件实现对主要工艺设备的控制和调度，对污水处理全过程中的工艺参数进行数据采集、监控、优化和调整，对主要工艺流程进行动态模拟和趋势分析、实时数据处理和实时控制，在控制组态上实现各种常规与复杂的优化控制、专家控制、模糊控制等先进的智能控制。同时，功能强大与稳定的实时和 历史 数据库亦通过以太网成为上下层间的信息通道。污水厂中控室控制站还通过riambview和信息中心、便携计算机及厂外泵站（咸阳路泵站、密云路泵站）等处进行远程通讯，riambview具备远程数据服务（最适合scada）功能，通过宽带接收或发送相关数据，实现远端对部分实时画面、进程数据库的访问。
此外厂长办公室计算机和数据库服务器组成的局域网即构成了厂区管理层。通过关系数据库和相关的管理软件，为决策者提供了各项生产及运营的调度管理所必须的信息平台。该层和过程监控层，与internet接轨但有着较高的网络安全防护功能，仅授权的用户等级可对进程数据库进行访问。
控制层：控制器网络（controllerlink）是建立在一种令牌总线或者令牌环网络通讯协议上的通讯机制，它通过plc上的clk模块与其它站plc上的clk模块或计算机上的板卡相配合，在板卡之内建立一个数据交换区。该网可以采用双绞线通讯电缆或者多模光缆通讯，线缆其最大通讯速率为2m，最大距离达1km，光缆通讯速率为2m，最大通讯距离为30km.本系统中，预处理系统分控主站plc1包括进水泵房、沉砂池，同时通过控制器网络总线串接到其下三个初沉池、初沉污泥泵房分站（plc1-1、plc1-2、plc1-3）；生物处理系统分控主站plc2包括：鼓风机房、加氯间，同时通过controllerlink总线串接到其下五个二沉池、曝气池、回流泵房分站（plc2-1、plc2-2、plc2-3、plc2-4、plc2-5）。所有控制器网络子站所用cpu型号均为cs1h-cpu44h.
污水处理流程中的各检测仪表均为在线式智能仪表，变送器均带有数字显示装置并通过可编程序控制器（plc）的接口传送标准的模拟、数字信号。
系统特点：
1、高可靠与高稳定性：环形冗余以太网方案的出现则保证了系统更高的可靠性，单一点的链路中断不会造成网络通讯的中断；而控制器网络作为omron专用的，能在cs系列plc或上位工控机之间建立灵活方便的传送和接收大量数据的工厂自动控制网络，与自控系统在通讯方面有极高的稳定性。充分体现了集中管理分散控制的原则，也保证了高可靠与高稳定性。与此同时，omron基于工业以太网的fins（factoryinterfacenetworkservice）通讯服务（fins通讯服务功能），即使在通讯负担较大的环境下，仍可保持高稳定性的通讯效果。除网络部分外，自控系统通过下列技术与工程措施，也确保了系统的长期稳定可靠运性：整个系统选用符合工业级标准的成熟定型产品；plc模块具有自诊断（检错）与容错功能；plc控制柜内具有完善的抗干扰及防雷等技术措施；中控室及现地控制站设备均具备供电冗余功能；即使在上位机发生故障或通信中断时，现地控制站亦可以在手动模式下独立完成基本局部控制；
2、高扩展性：工业以太网具有向下兼容性。对于双绞线或光纤介质，如果将传输速度从10mbps提升到100mbps，在大多数场合不需要改变现有的布线，只需更新网络设备即可。同样，如果将本系统主干网从100mbps以太网提升到千兆以太网，只需升级网络传输设备，而无需重新铺设光缆；
3、开放性：系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等，用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成。所有硬件接口，软件协议全部按开放性的标准设计、编制。此外omron串行口的协议宏功能，使得开发方不需要编写专门的通信程序与第三方设备进行通信，原则上omronplc能和任何带rs-232c，rs-422或rs-485接口的设备进行通信。
4、操作的实用性：组太软件和编程软件都是全中文界面，丰富的图画功能，使用户清晰的了解污水处理厂各工段的运行情况，故障报警点的分支细节，使操作员仅通过鼠标便可发布各种指令或换画面；用户还可通过上位机的网络访问网络内任一节点的数据，梯形监控工具亦可以监控工业以太网甚至控制器网络内各站plc梯形图程序，而不需要现场操作，实现真正的无缝连接。
四、结束语
当时我国污水处理厂自动化系统的设计和实施正处于一个成长的时期，系统的需求、设计、结构以及系统的控制仍然存在不完善的地方，同时技术的 发展 也给污水处理自动化系统的改进创造了条件和基础，也使建设合理的监控系统成为可能。
从系统的需求来看，一方面要兼顾系统的稳定、可靠与可控，也要反映系统的先进、 经济 与可扩展，同时也要使操作便捷与维护方便；另一方面，针对不同的区域条件和功能要求确定系统的规模和冗余度的大小，确定系统的合理集成方式、系统网络的构成与拓扑结构形式以力求系统的可靠性、稳定性、先进性与经济性的有机结合；从系统的设计来看，除考虑系统的规模和设计方法外，也要考虑新技术的应用，使整个系统既先进又实用；从系统的结构来看，当前我国普遍采用三级污水处理厂管理和分布式现场总线控制方式，事实上，主从式结构的现场总线如profibus，由于系统的可靠性受主控制器的制约，并不适用于全分布式现场总线控制，采用对等的自愈网络是今后的一个发展趋势；从系统的控制来看，当前我国污水处理厂监控存在着只监不控，或监强控弱的现象，各种控制信息没有得到很好利用，对于污水处理厂控制，要针对不同现象，采用不同的控制方法。
今后我国的污水处理厂监控系统的发展是，在原有基础上，按照监测与控制适当分离、最大限度的集中监测、灵活机动的现场控制的总体思想，逐步改进，使得污水处理厂自动化系统的建设更趋合理。
参考 文献 ：
[1]乔丛等，关于国内污水处理及cass工艺自动控制技术的初步探讨，仪器仪表标准化与计量，2007.3
1硬件设计
水厂总体监控方案的确定应以水处理为依据，包括泵站控制系统、沉淀和过滤控制系统、恒压供水控制系统、混凝投药控制系统、加氯消毒控制系统、排污处理控制系统等工艺管理，水处理工艺流程为：取水口加药反应沉淀过滤消毒加压市区管网。根据工艺要求和控制指标，应运用MPI网络将水处理的各个子系统连为一体，在控制中心通过组态软件对其进行监控，总体控制方案为：混凝投药控制器和加氯消毒控制器采用S7-300PLC，其余采用S7-200PLC，组态软件为力控6.0，采用的网络结构为单元级和现场级。以泵站控制系统为例，其控制方案为：采用S7-200PLC作为控制平台，负责对泵站数据的采集，泵站和控制中心的通信通过外置式GSM调制解调器来实现，触摸屏为就地控制接口，系统框图如图1。
2软件设计
根据设计好的各子系统的硬件配置，设计PLC控制软件、组态监控软件和触摸屏控制软件，以泵站控制系统为例，其任务是按照控制中心的指令，向水厂提供水源，并对泵站的水泵运行情况、供电等信息进行实时采集，然后传送给控制中心，实现泵站无人值守。根据泵站工艺，在SMS工作原理指导下，提供短信息服务，发送规则为开机/关机、系统出现故障、定时设置和控制中心命令。为达到泵站无人值守的设计要求，可通过标准的RS—2485串行通信网络和自由口模式，自主选择通信协议，以此构成PLC的分布式网络。PLC软件设计流程为：初始化接受信息并处理水泵控制压力、流量采集并处理故障信息采集并处理信息发送；根据系统的工艺要求，开发界面应包括启始界面、模式选择界面（分为自动运行和手动操作）、报警界面及帮助界面等。
3水厂自动化监控系统的特点及功能
3WN6是一种经济型低压智能断路器，通过模块化的工程设计，可确保通讯、保护、测量等功能更为可靠稳定，且便于拆卸和维修，能够在线对开关功能进行数字化编辑。正常生产时，操作人员通过S7-315系统上的触摸屏模拟流程和触摸按钮，便可以准确掌握各系统的工艺流程及设备运行情况，并可以通过自动运行或手动操作两种控制方式来控制各设备的开和停，便于设备的检修及事故的处理。本系统联网后，便可实现现场监控、远程控制和后台在线组态等功能，操作人员在后台微机上便可以准确掌握各配电室低压开关的分/合情况及水厂装置的运行情况，系统可以动态显示各电气设备的电压、电流的波动情况，实时性更强。此外，还可以随机记录越限事件、报警信息等，为生产管理和事故控制提供了很大的便利性。PLC的推广应用是水厂自动化监控系统得以建立的关键，该编程控制器简单易用、可靠性高，而且通讯联网功能强，根据水厂的水处理工艺和工程设计要求，对各净水环节的硬件系统和软件系统进行设计，满足了水厂自动化生产和管理的需求。
4结论
根据水厂自动化监控系统的控制要求，对水厂监控系统的软硬件进行设计，建立一种低压电气自动化解决方法，更好地发挥水厂监控系统的功能。该系统先期完成PLC系统的调试，在实际应用中完成后台软件的调试工作，投入运行后，运行一直比较稳定，达到了取得了预期的控制效果，克服了传统电力控制模式存在的问题，可为工艺管理及故障原因查找提供科学的依据，同时监控系统的自动运行也极大地解放了人力资源，降低了各种人为事故的发生率，使设备故障的维修变得更为容易、迅速，真正实现了低压电气管理的科学化。在水处理工艺不断进步的背景下，采用现代控制理论及计算机技术对传统水厂处理工艺进行革新，使其朝着标准化、自动化、智能化的方向发展，已经成为一种趋势。
作者：李荣学
关键词：污水处理 ；水资源； 污染
1. 概述
人们在生活中都离不开水资源，据科学研究得出的结论，人的身体当中有80%都是水，因此人们每天都需要补充大量的水分，而且吃穿食用都需要水的支持。但是随着我国经济的快速发展，水资源的污染与浪费使得无论城市还是农村人们看到更多的是污染的水源。对于污染的水源要进行重新利用需要花费大量的资源和资金，而我国现有的污水处理厂对于处理当前水源的效率普遍是差强人意。而在国外已经开始使用自动化系统控制技术，使用该技术不但可以优化设备，而且能够保证设备的安全操作，节约人力，改善人们的工作环境与工资质量，并且能够提供出优质的水资源。因此使用污水处理厂的自动控制系统是提升废水处理能力的重要途径。
随着计算机技术的快速发展和在各个领域的渗透，使基于计算机软硬件技术的自动化技术发展到了一个新的水平，并展示出了强劲的生命力和应用前景。特别是信息时代的到来、计算机网络技术的成熟和迅速普及，给自动化技术提出了新的要求和展示了新的应用前景。可以相信，基于计算机网络技术的自动控制技术将是今天和明天的应用主流。
在总体技术上与其他的西方国家相比，中国的自动化技术领域是一个起步较晚、水平相对落后但发展较快的一个国家。自动化技术在我国的应用，已经产生了巨大的经济效益和社会效益。为了进一步增强国家的实力和与发达国家竞争，我们还必须进一步加强自动化技术的基础研究和深化应用程度。
2. 污水处理的主要概述
2.1 污水处理厂的自动化系统建设总体原则
污水处理厂采用的自动化系统在建设总体原则应当坚持如下几条：
（1）实用性。以解决现实问题为主，坚持为领导决策服务，又为经营管理服务，为生产建设服务。
（2）先进性。采用成熟的技术，兼顾未来的发展趋势，及量力而行，又适当超前，留有发展余地。
（3）可扩展性。系统便于扩展，以保护前期投资的有效性和后续投资的连续性。
（4）经济性。以节约成本为基本出发点，建立一个运行可靠、满足公司实际需求的监控系统。
（5）易用性。系统操作简便、直观，以利于各个层次的人员使用。
（6）可靠性。确保系统可靠运行，在关键部分应有安全和容错措施。
(7)可管理性。系统从设计、器件、设备等的选型都必须考虑到系统的可管理性和可维护性。
(8)开放性。采用符合国际标准的产品，保证系统具有开放性特点。
2.2 污水处理的工艺流程
污水进入厂区先通过截流井（让厂能处理的污水进入厂区进行处理）进入粗格栅（打捞较大的渣滓）到污水泵（提升污水的高度）到细格栅（打捞较小的渣滓）到沉沙池（以重力分离为基础，将污水的比重较大的无机颗粒沉淀并排除）到生化池（采用活性污泥法去除污水里的BOD5、SS和以各种形式的氮或磷）进入终沉池（排除剩余污泥和回流污泥）进入D型滤池（进一步减少SS，使出水达到国家一级标准）进入紫外线消毒（杀灭水中的大肠杆菌）然后出水生化池、终沉池出的污泥一部分作为生化池的回流污泥，剩下的送入污泥脱水间脱水外运。主要有物理处理法，生化处理法和化学处理法，生化处理法经常被使用，主流处理方法主要看被处理水质和受纳水体情况，一般城市生活污水的主流处理方法为生化处理法，如活性污泥法，mbr 等方法。
2.3 现代污水处理的技术
现代污水处理技术。按处理程度划分。可分为一级。二级和三级处理。
一级处理方法：一级处理主要采用的是去除固态的污染物，通过网状物、沉淀等方式将固体污染物直接去除，这种处理方法只能去除大约30%的BOD左右，它无法达到排放标准，因此从流程而言它只是二级处理的预处理方案。
二级处理方法：处理主要通过溶解和固化有机污染物(BOD、COD物质)等，其主要内容是添加一些普通的物资，让污染物进行初步的结合污染物形成固态可排除物体，此种方法可以去除90%之内污染物质。此种方法可以让水能够达到排放标准。
三级处理方法：此种方法是为了保障自来水的实用性，一般而言通过三级处理需要经过试验室反复试验，确认经过二级处理的水所含的各类化学物质达到使用标准。因此其主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂率法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
整个污水处理的过程是通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，在经过格栅或者筛滤器，在之后进入沉砂池，经过反复的砂水分离之后，污水在进入初次沉淀池，此为一次处理方法（即为物理处理法）。经过初次沉淀之后的初水进入生物处理设备，哪里将会直接有活性污泥法和生物膜法等方法，此种方法其中活性污泥法的反应器有曝气池。氧化沟等。生物膜法包括生物滤池。生物转盘。生物接触氧化法和生物流化床等详细除污方法，生物处理设备的出水进入二次沉淀池。二次沉池之后，经过消毒排放，如果检验通过则可以直接输入排放环节，否则将进入三级处理方法，到此为二级处理。三级处理包括生物脱氮除磷法。混凝沉淀法。砂滤法。活性炭吸附法。离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备。一部分进入污泥浓缩池。之后进入污泥消化池。经过脱水和干燥设备后。污泥被最后利用。
3. 自动化系统的污水处理厂的应用
3.1 自动化系统在污水处理厂的优越性
使用污水生物处理是高复杂性的非线性处理系统，它能够通过检验的方法直接检验出当前污水处理的情况，如果能够满足所设置的参数，水就可以进入排放阶段，否则将会重新进入处理过程。这能够保障水在处理完全之后才能够进行排放，节约了人力与物力，也保证了人们所使用的水是安全的。
3.2 自动化系统的主要方法
一般的污水处理厂自动化控制系统的处理方法如图：
采用此种自动化控制系统将主要包括以下几个部分：中央控制室监控设备，可编程控制器（PLC）部分，检测仪表部分，避雷部分，闭路监控部分。目的在于使厂方能够及时了解和掌握污水厂处理过程的运行 工况、工艺参数的变化及大小、优化各工艺流程的运行，保证出水水质，降低处理成本，节省能耗，提高运行管理水平，使污水处理厂能长期正常稳定地运行，取得最佳效益。
4. 污水自动化控制系统的展望
污水处理自动化控制系统采用了计算机软、硬件技术以及较为复杂的控制理论及算法，实现了污水处理全过程自动智能控制，节省了人力资源，能够及时、准确地反映工艺过程中各个工艺参数的变化情况，并通过声光报警，数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工作人员根据参数变化及时做出调整对策，保证整套处理过程长期稳定、高效地运行。
在我国不少污水处理厂采用的自动化控制系统已经取得看好的成功范例，但是自动化控制系统依然面临着各种困难，污水处理检查的仪器、仪表精度需要加强、管理的制度以及监管的控制方法滞后需要解决、人员素质跟不上，导致仪器设备维护难度大等问题急需解决。
从总体上看，使用自动化控制系统解决污水处理厂当前面临着资金困难，解决当前污水的自动处理等是解决城市飞速发展的重要方法。
5. 结论
现今我国污水处理厂多是采用国外进口设备与控制系统，价格高，维护困难。并且目前我国国产的在线分析测定仪器设备还不能达到精度要求，因此，进行我国自主研发设计制造自动化控制系统，并提高仪器设备的测量精度和质量，降低维护费用，是我们现阶段以及今后污水处理厂自动化控制系统发展的主要方向。
参考文献:
关键词：污水厂；改扩建；监控系统
随着国民经济的高速发展、水资源的短缺、污水排放指标的实施、环保意识的提高，使得已投运的部分污水厂需要改扩建。
1 电气改扩建设计
污水厂用电负荷属于二级，要求两路电源或一路专线供电，并尽量保证厂内重要负荷供电的连续性。
1.1电气改建
污水厂改建是为了达到排放水标准而改造原工艺流程或工艺参数，增加深度处理等设施。该污水厂水处理规模为一级处理深度，二期工程是通过调整工艺处理过程中的各种参数改变其出水水质，然后再与二期出水合并后进入深度处理，以达到国家排放水标准。
1.1.1供电电源现状
由于一期水处理规模小，只能与其他用户合用一路10kV供电电源，不能满足原设计的两路电源的要求，供电可靠性较低。
1.1.2变配电设施
对一期工程进行了实地考查，获取了竣工资料，与用户座谈了解运行中存在的问题，并核对实际运行情况和历年主要运行参数后认为：原设计安装的用电设备、变压器容量及变配电系统运行方式均合理，可由原系统承担原负荷，不需要调整。
1.1.3工艺参数的调整
一期工程水处理规模经过常规处理后的排放水达不到二期要求的标准。作为一个污水应把一、二期整合成一个标准，因此提出了对一期工艺的改造。改建中要尽量减少停电时间，维持生产运行；其次是通过调整工艺参数来提高其出水水质；充分利用原设施。在此原则上确定的改建方案是：调整各工艺段的工艺参数，将常规处理后的水与二期处理后的水合并后再进行深度处理，这样就使得工艺、结构、电气改造的工作量减小到最小。
1.2电气扩建
扩建是指处理水量的增加，通过各种管道的连接使一、二期完全整合在一起，除进水泵房和脱水机房经改造后能利用外，其他所有构筑物均为新建。
1.2.1 10kV配电系统
二期新增负荷基本都在新的区域内，需要在10kV设备的负荷中心即鼓风机房新建10kV配电系统，为4台鼓风机配电控制，还需要新建3座10/0.4kV变电站(其中1座位于鼓风机房l0kV配电站内)。
经过研究，把新建10kV系统作为全厂一级系统，引出2路10kV电源至原10kV系统，引出6路至二期新建的3座10/0.4kV变电站；再引出2路至原变电站内新增的2台800kVA、10/0.4kV变压器；同时为鼓风机房内的4台鼓风机供电及控制。此方案安全、可靠、合理，新建主变配电站靠近全厂负荷中心；有预留远期发展的条件；对一期变电站改造量少，节省工程投资和施工时间。因此确定把二期新建的10kV系统作为全厂的一级配电系统。外线电源直接接至新建l0kV进线柜，新配电系统建成运行后，原10kV系统接入。
1.2.2合理设置变配电站
凡有10kV电机的构筑物，且相距较远时均应设置10kV配电系统，由总变配电站直接馈电至各构筑物后再设置二级配电系统，以减少10kV馈电电缆，方便控制和继电保护。
在一期变配电站预留的变压器室内新装2台800kVA变压器，负责进水泵房、粗格栅间的电气设备的配电、控制和保护。在负荷相对集中又较大的二次提升泵房、滤池反冲洗设备间和紫外消毒深度处理区域，在脱水机房、污泥泵房和细格栅间区域，在生物池、二沉池和加药间区域分别设置l0/0.4kV变电站，负责各区域内用电设备的配电、控制和保护。
1.3电气新建
该污水处理厂和其他企业在生产过程中产生大量污泥，需要同步配套建设污泥处理厂。该污泥厂建于污水厂外，将含水率为80％的污泥干化成约为50％左右的粘稠的污泥后再焚烧成粉末，粉末可作为建材再利用。在我国可借鉴的污泥处理工程很少，其特点是在整个污泥处理过程中人为判断控制因素较少，主要依据在线仪表检测参数自动控制其生产过程，因此其自控水平很高。
2仪表自控及视频系统改扩建设计
2.1仪表、监控系统改建
仪表是根据工艺流程、生产管理和自动控制的要求配置的。在工艺改建过程中会涉及到仪表的拆除和新增，一般是工艺部分拆改多，仪表增减也就多。由于该污水厂期一处理工艺维持不变，只是将其出水再进行深度处理，所以仪表、监控系统基本不变，充分体现了节省投资，施工周期短，对原生产影响小的设计原则。
2.1.1自控系统现状
一期设有3个PLC现场控制站，即水线现场控制站PLC1，置于原总变配电站；泥线现场控制站PLC2，置于脱水机房；随鼓风机成套的现场控制站PLC3，置于鼓风机房。待二期监控系统建成后，将一期的3个现场控制站接入二期工控网上。
2.2 仪表、监控系统扩建
二期工艺流程为：粗格栅、进水泵房细格栅、曝气沉砂池生物池沉淀池提升泵房V型砂滤池紫外消毒渠，相应建设鼓风机房、污泥脱水机房、排水池、冲洗水池、加药间等。
在新建的办公楼内设中心站，系统配置将考虑已建工程、扩建工程、污泥处理工程，并预留远期接口，重新设置软、硬件以提升污水厂的监控水平。
2.2.1监控系统层次
监控系统分为4层，即过程设备层、现场控制层、中心监控层、信息管理层。
过程设备层是指工艺流程中的过程设备，如各类水泵、风机、药剂制备装置、紫外线消毒设备、阀门执行机构等；电气控制设备，如智能IMCC、现场控制箱、现场变送器、随工艺设备成套的第三方控制设备；在线仪表，包括物位仪表和水质仪表。
现场控制层是指挂接在控制网络上的各现场控制站、工业以太网交换机以及操作员界面设备等，主要完成过程数据采集、转换、控制算法的执行、控制参数的设定及调整、过程设备的监测及控制指令的输出，是监控系统的核心层。
中心监控层即工程师、操作员站，实时接收PLC上传的各种数据，建立全厂生产过程信息数据库。主要完成数据、图形、状态的显示；故障声光报警并记录打印；数据分类、检索、历史数据存档访问、管理；定时或实时生产报表打印；实时动态调整回路参数、优化控制参数。通过人机界面功能及时地、全面地、准确地了解各现场控制分站的运行情况。向信息管理层上传污水厂数据和信息。
信息管理层是指厂长、总工、化验室计算机，厂级管理人员可实时监视全厂生产过程的各种信息、设备运行工况、历史记录、打印报表等，并发出调度指令。
2.2.2监控系统网络
监控系统分为3网，即现场层网络、控制层网络、信息层网络，如图2所示。
现场层网络采用现场总线和I/O接点连接相结合的数据交换方式，将各现场设备与其相应的现场控制站连接，全厂统一现场总线通讯协议。
控制层网络采用标准的全双工1000Mbps快速光纤以太环网，在环网发生故障时，网络结构可以在小于30ms的时间内切换成总线结构，系统照常运行，传输介质采用多模光缆。
信息层网络采用100Mbps以太网星型网络拓扑结构，传输介质采用同轴电缆或双绞线。
2.2.3监控系统控制方式
操作地点为三处：就地、现场控制站、中心站。
就地设有“就地／远方”选择开关，当处在就地位置时，监控系统只能监视设备工况，不能控制；当处在远方位置时，监控系统能够监控现场设备。
现场控制站、中心站均设有“手动／自动”两种控制方式，前者多为单机控制，后者多为按事先编好的程序而进行的自动控制。现场控制站与中心站控制的优先权是以“申请优先”的方式通过程序确定，为无扰动切换。当中心站监控设备发生故障时，各现场控制站可按预先设置的运行模式来监控水厂的运行；当现场控制站发生故障时，可将就地的“就地／远方”选择开关切换至“就地”，实现就地手动操作；当控制层网络出现故障时，各现场控制站可独立完成本站的监控任务，仍能保证污水厂正常生产。
2.2.4视频监控系统
视频监控系统可对污水厂内的主要生产过程和安全防范的重要位置进行实时中央监视和实时录像，具有事后查询的功能，能对主要出入口、重要场所及车辆进出情况进行实时观察。该闭路电视监控系统能以数码方式记录下所有被观察的现场信息以备案，循环保存时间超过2周。
在厂前区、各构筑物内外必要处安装摄像机，在中控室内设置视频监控计算机和服务器，监控计算机可控制若干个摄像机，进行画面切割处理，在一个显示器上显示多个或一个画面；同时可进行24h录像，重现和放大其中的任何一个图像；可控制各摄像机的云台、镜头，进行图像切换。
2.3 仪表、监控系统新建
本着先进、可靠、实用、开放、经济的原则，在污泥厂新建1套仪表、监控、视频系统，做到全厂运行管理的集中监视、调度和分散控制，实现无人值守。
2.3.1监控系统配置
监控系统的配置与污水厂致，同样是四层三网。主要由中心站、7个PLC现场控制站和自愈式1000Mbps光纤环网组成，自动化监控系统与视频监控系统合用一网。
中心站设在办公楼内；在接收储仓输送系统、干化系统、干泥输送系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统、公共系统共设6个现场控制站。该6个站均随工艺设备成套供货，全厂的变配电站设1个现场控制站。各站均服从于全厂通讯协议。
由于污泥处理各工艺过程是相对独立的，其配电、控制设备已随工艺设备成套提供，而仪表设备又直接参与污泥处理的过程控制，且工艺过程逻辑顺序控制是极为严格的，因此仪表也随工艺设备成套供货。
介绍深圳市某水厂的自动化改造方案，实现完整的监控及控制功能。
关键词：水厂；改造；自动化；PLC
0 引言
深圳市某水厂设计供水规模35万m3/日，分为四期建设，全厂分为取水,加药,沉淀,过滤,送水等几个工艺环节，其中四组滤池实现了基本的自动控制，但全厂没有集中监控,操作人员也相对分散，这就给生产管理,优化决策,人力资源的分配等造成一定的不便。为此，业主提出对原有的自动化系统进行完善，实现全厂生产管理的自动化，满足现代化供水管理要求。确定基本设计原则如下：
先进性整个系统采用国际上先进并且成熟的技术，力求方案的先进、灵活、高效。
实用性系统始终以用户需求为导向，结合先进、合理的管理模式，功能全面，切合实际。
扩展性系统的设计不但考虑当前的实际需要，并且考虑了长远发展的需要，预留了以后增加的监控设备接口， 保证系统的可扩展性。
1 系统结构
根据水厂的工艺流程、布局以及现有的PLC系统，按照集中管理，分散控制的原则，全厂自动控制系统采用中心控制层和现场控制层两级分布式结构。由于是现有水厂改造项目，为减少对生产的干扰，减少电缆的穿墙及开槽敷设，在主要构筑物分别设置十个现场控制分站。中心控制站属于厂级中心控制层，十个现场控制站属于现场控制层，包括取水分站（新增）、加药分站（新增）、加氯分站（改造）、反冲洗分站（新增）、一期滤池子站（改造）、二期滤池子站（改造）、三期滤池子站（改造）、四期滤池子站（改造）、送水分站（新增）和回收池分站（新增）。现场控制站既能在中心控制站统一指挥下协调工作，又可以在通讯发生故障的情况下独立运行，减少局部事故给整个控制系统和生产造成损失。
现有的一、二期滤池的控制系统建于90年代中期，采用的是日本欧姆龙公司的PLC，三、四期滤池及加氯间的控制系统PLC采用的是西门子S7-200，考虑经济性及兼容性，本次自动化系统保留三、四期滤池及加氯间的西门子PLC及控制柜，只对软件部分进行重新编程，完善系统功能。新增分站及一、二期滤池控制分站，均采用西门子S7系列PLC。
全厂主干网络采用100M光纤工业环形以太网。
2 中心控制站
中心控制室配备的两台监控主机，通过交换机接入以太网，对全厂设备集中监控。两台监控主机组成双机热备用系统，当一台监控主机出现故障时，可迅速切换到另一台监控主机，保证数据记录的连续性和控制系统的稳定性。
中心控制站设一块大型显示屏，用于动态显示相应工艺环节的被测参数的实时值和生产数据。
监控主机主要具有实现以下功能：
监视功能：现场各分站设备的实时状态变化通过光缆环形以太网上传，由监控主机负责接收。通过显示器分幅显示工艺流程图，实现从总图到详图的多层次监视，并在各个相应的位置显示相应区域的被测参数的实时值.当设备运行异常时，监控主机发出声光报警，提醒工作人员注意显示水位等参数实时的数据曲线。通过图形处理，工作人员能直观地观察各种数据的变化。
控制功能：在监控主机上，操作人员可按要求开停工艺流程中的重要设备。系统控制分手动和自动两种控制方式。在手动方式下，监控主机只能监测设备的当前运行状态；在自动方式，通过监控主机可控制设备启停和监测设备的运行状态。
管理功能：监控主机具有完善的用户管理功能。任何控制和设置功能均需通过密码登录以后才能生效，不同等级的操作人员拥有的操作权限也不同，一般工作人员可以操作权限范围内的设备，系统管理员可以修改系统的各种设置及改变生产参数的设定。用户的添加和修改、权限的修改均由系统管理员完成。
报警功能：当设备出现故障，监控主机除发出声光报警外，还能自动记录报警信息，管理人员通过报警查询功能即可查看实时和历史的报警记录。
对于长期不正常事件(由监视人员确认后)可禁止报警和登录。对于已确认的报警应带上报警发生时标，存入报警数据库。
存储功能：监控主机实时显示设备运行状态和生产参数，并对重要的生产数据进行记录和保存。
所有实时数据都必须按时序依次存储，并定期将这些数据转存成历史数据，通过历史数据计算最小值、最大值、平均值、标准值、偏差值、累积值等。
各类生产数据可按要求进行分类列表显示，也可根据需要采用曲线图，棒状图等形式显示。
报表功能：系统能根据用户提供的报表样式，自动生成和打印生产日、月、年报表。操作员在监控计算机通过打印报表功能，能方便调阅和打印生产报表。
3控制分站
各控制分站相对独立，互不影响，采用西门子S7-300系列PLC。它们具有部分相同的功能：
分站PLC与智能仪表或生产设备通讯，实时采集生产过程中的各种工艺参数和设备运行信号。
控制本站设备的运行，处理生产过程中出现的异常情况。
能对设备故障发出报警及紧急事故处理；与中心控制室计算机通讯，传送现场数据。
接收并执行中央控制室计算机遥控命令。
3.1、取水分站
取水泵控制 保留以前现场手动控制方式，同时操作主机可以通过点击启停按钮，启动机泵，并实时监测各机泵的运行电流、运行信号，如有异常，系统自动停止机泵并报警提示。保障机泵运行安全。
进水阀控制 根据流量指示可以现场手动及在操作主机上通过点击开关按钮调整阀门开度。也可以根据原水流量的检测值与设定值的偏差值自动调节阀门开度。
3.2、加药分站
加药分站主要主要实现搅拌机、石灰泵、加药泵的启停控制及仪表信号采集。
加石灰控制 通过现场控制柜分合断路器或操控主机鼠标进行启停控制。或者根据原水流量自动启停离心泵，实时监测运行状况，如有异常情况，报警并停止运行。
根据设定时间，控制搅拌机周期运行。
加药泵控制 水厂药液投加量调节主要通过改变计量泵的冲程和频率实现。
采用运行经验公式（与原水温度、浊度有关），PLC自动计算投加率，然后根据反馈投加率的误差调节计量泵频率，并根据原水流量信号按比例控制计量泵冲程。
也可以由生产管理员直接在操作站上输入计量泵运行冲程等参数，PLC根据这些参数自动控制计量泵的运行。此方法可用于对计量泵的维护、检修调试，也可以作为水质发生比较大变化，自动控制超调时的应急措施。
3.3、加氯分站
加氯系统共有九台加氯机、四台余氯计、两台重量计，系统PLC采用的是西门子S7-200，本次改造在保留以前的设备及控制方式的基础上，增加一个西门子公司的工业以太网通讯模块，以便将数据传送给中心控制站，进行集中操控。
手动方式可以通过调节转子流量计上的调节头调整投加量或在操控主机上设定阀门开度，系统自动开启到设定值。
前加氯也根据进水流量自动进行投加。
后加氯以滤后水流量作为前馈量，以清水池余氯作为反馈量，与设定值相比较自动进行投加。也可以根据以前的投加经验，自动限幅，再以清水池余氯作为反馈量，与设定值相比较，自动调节投加量。
3.4、反冲洗分站
针对各个滤池相对分散、自成系统、不便管理的情况，增加一个反冲洗分站，对反冲洗过程中的共用设备进行集中控制，如鼓风机、出风阀、反冲泵及阀门的启停控制，并对各滤池子站的反冲洗进行集中管理，反冲洗主站与各滤池之间的网络通讯采用Controller Link网络。无论是各滤池子站自动发出的反冲洗申请，或是上位机键控反冲洗，都将通过反冲洗分站排队，只有收到反冲洗分站指令后才进行反冲。主要功能如下：
1）根据生产情况，由具有权限的工作人员在人机界面修改过滤时间，滤池水位报警值，反冲洗时间等工艺参数。
2）协调各滤格反冲洗申请，对滤池反冲洗进行排队，与滤池各子站通讯，按照生产工艺要求控制滤池反冲洗设备，实现滤池自动反冲洗过能。
3）对滤池反冲洗过程中的气冲、气水混合冲、水冲等每一环节进行监控，每部分时间值都可以在上位机的人机界面在线修改。
3.5、滤池子站
根据平面布局，滤池共设四个子站，分别控制每期滤池及反应沉淀池工艺设备。
一期与二期控制功能与设备相同，由于反冲洗的需要，每格滤池增加一个液位计，以实现水位监测。一期二期现有的工艺设备不支持恒水位过滤，在每格滤池清水阀上增加一个电气转换器，接收和反馈开度信号，以实现恒水位过滤控制。一期与二期沉淀池、反应池的排泥阀采用的是液压阀，目前是用手动阀控制，为了实现自动控制，将手动阀换成电磁阀，并增加相应的PLC模块，整个滤池控制柜重新改造成基于西门子S7-200的控制系统。以利于全厂自控系统的连接。
三期与四期自动化程度相对较高，在控制设备上暂时不作具体调整，PLC系统上各增加一个网络通讯卡，主要是软件方面的改造。
各滤池分站在改造后，有手动工作方式和自动工作方式，手动工作方式是保留原来的控制功能，当主系统出现故障时，可通过各分站对所属滤池进行操作生产，保障正常供水，自动工作方式是在系统正常运行情况下，通过反冲洗分站对各滤池进行集中管理，包括各滤池相关阀门的运行状态，水位情况以及自动反冲洗等。
在过滤自动控制阶段，PLC根据水位值，用PID调节方式调节清水阀门开度，使水位保持在恒水位设定值附近。在过滤过程，可根据实际情况，在上位机的人机界面在线改变恒水位值和报警水位值。
PLC在检测和控制滤池正常过滤的同时，检测判断本格滤池是否需要反冲洗。反冲洗队列控制采用“先进先出”原则。
3.6、送水分站
送水分站主要实现送水泵房水泵阀门的控制、监测，出厂水流量、水质的检测
保持现状现场手动控制方式不变，操控主机实现水泵阀门的主动开停、状态监测，有异常情况出现，系统报警提示操作人员到现场进行处理。故障信号出现，系统将自动进入故障保护程序，停止机泵，保障安全。
3.7、回收泵控制：
液位检测：回收池增加一台液位计，根据水位启停回收泵，系统监测各泵运行情况及水位，异常报警。
4系统防雷与接地
4.1、系统防雷
深圳市属于雷电多发区。自动化系统通讯主干网络采用了光缆通讯介质，可有效地防止雷电对系统通讯主干网的侵入。另外，针对本系统还存在可能受到感应雷或浪涌电压影响的环节，采取了一系列防雷措施。
在IEC-1312-3/5.3标准规定的区域交界处与所有进入该区的导电物做等电位连结，以确保控制网络、PLC可编程控器及其他控制设备安全工作。
系统的防雷保护包括电源、通讯网络、PLC的I/O信号、仪表及计算机设备等。电源设备防雷采用国产雷安避雷器。仪表和自控设备防雷采用德国OBO的避雷器。
4.2、系统接地：
整个系统的所有避雷器都安装在控制柜或设备箱内，其接地端与控制柜内的接地铜排连接,接入接地系统。电源电缆线、网络信号传输电缆线的屏蔽端口在控制柜内必须做等电位连结。
关键词：SBR PLC 监测
1 前言
污水厂的管理目前大都停留在经验决策阶段，因此污水处理质量极大程度上受管理人员素质的制约。随着污水处理水质要求的日趋严格，污水处理工艺过程更趋复杂，控制要求越来越高，管理水平将是污水处理事业进一步发展的障碍之一。近年来从国外引进设备的污水厂基本上都采用计算机管理，一般都取得了较好的效果。本文就污水处理厂SBR法工艺自动化作些探讨。
1.1微机自动化管理系统的设计
目前国际上普遍采用的自动化管理系统一般都采用这一模式：
人计算机PLC现场设备
PLC是这一模式中的关键设备，PLC中事先已输入工艺运行的程序，PLC可以根据工艺参数按运行模式自动监控、运行设备。计算机在这一模式中起三个作用：①实时显示运行工况。②实时向PLC传送调整设备运行状态的指令。③建立数据库，储存记录运行中各参数、指标等资料。人可以通过计算机随时改变工艺运行的模式。PLC根据工艺运行的模式自动调整设备的运行，并对工况运行的数据库加以整理保存。
1.2微机自动化控制系统的特点
1.2.1将分散在工艺流程上各控制点的监测数据经处理后作为PLC控制的依据。
1.2.2将监测的数据作为计算机选择运行模式的依据，实现PLC对各设备有效的、自动的控制。
1.2.3计算机实现对全厂运行情况有序的、集中的管理，保证操作人员对整个系统的监控。
2 SBR法工艺流程
SBR工艺是一种间歇(批式)处理污水的工艺技术，它采用单个反应池通过时间序列来完成进水、反应、沉淀、排水、闲置等功能。
在SBR池进水阶段，利用污水进水中所含有机碳源，将上一批反应排水后残留在池内污 水中的硝酸盐氮予以还原，经过一段时间后，开始曝气，在含碳有机物被氧化的同时，先后进行氧化和硝化反应，曝气结束后进行沉淀，然后将上部澄清液排出，并保留部分处理后污水供下一 周期反硝化反应。
对于SBR污水处理工艺，管理控制可分为两个层次，它与连续流不同，处理操作需要开、关反应池进水阀门，在预定的进水时间内，根据反应池的充满程序，确定启、停鼓风机、滗水器等一系列操作，这些均需PLC来控制。另外，由于季节变化污水量少、水质浓度的变化，处理效 果需要通过调整周期内时间配置来调节。如出水氨氮过高，则需延长曝气时间，出水NOX-N过高则需增加反硝化时间等，一般可以在PLC内预先设置几套周期配置模式，以便根据实际水量 、水质、水温等因素，在一段时间内选用一种周期模式，或昼夜用不同的周期模式。此外，PLC内还具有意外情况下的处理对策，如突然停电一段时间后，应以何种措施过渡恢复等，这些均是SBR法有别于连续流工艺控制管理的方面。
3 PLC硬件的配置
污水处理厂进行自动化控制、管理的主要手段是可编程序控制器(PLC)和计算机。自动化管理系统一般都采用分散控制集中管理的模式，即按工艺要求将全厂的控制系统分成若干个单元，每个单元由一台PLC控制，PLC与PLC之间可由专用通讯电缆连接，构成主、 从PLC模式。主PLC与计算机之间有通讯线相连。
PLC的配置，首先应当结合工艺、土建解决好PLC的单元布置，主要解决集控室与PLC、PLC与PLC之间的距离问题。各控制单元之间的距离应尽量短。如果各控制单元的距离不大于200米，可采用主、从PLC控制模式，主PLC设在集控室，可通过通讯口与计算机直接连接，从PLC采用专用通讯线与主PLC连接。这种模式较为经济。如果PLC与PLC之间的距离较大，则通讯干扰大，可靠性差，不宜采用上述模式。可以采用具有网络功能的PLC，PLC之间构成一个网络结构并与计算机相连。每个PLC独自控制一个单元，但这一模式的工程造价较高 。
4 SBR法工艺自动化控制管理系统
4.1设计规模及处理目标
进水水质：BOD5=150～3O0mg/l，
CODcr=250～500mmg/l，
NH3-N=25～40mg/l。
出水水质：BOD5≤20mg/l，
CODcr≤7Omg/l，
NH3-N≤15mg/l。
日处理量 5000m3/d。
4.2 设计原则
4.2.1适用于规模较小的城市污水处理，昼夜水量变化大；
4.2.2流程简洁，日后水量增长时可改为连续流常规活性污泥法工艺；
4.2.3具有较好的脱氮除鳞功能(本例子未考虑脱磷)；
4.2.4控制、管理实现自动化，降低能耗，减少运行费用和劳动强度。
4.3设备及仪表配制
设置二个控制单元：进水泵房单元(PLC1)；鼓风机房单元(PLC2)。集控室与进水泵房单元合在一起。鼓风机房单元电机运行状态可以通过PLC1在模拟屏上显示出来。
PLC采用OMRON产品：PCC20OHS。
PLC1：D1=128DO=128A1=16AO=0
PLC2：D1=128DO=48A1=16AO=0
控制室配计算机一台、打印机一台。
4.4
工艺操作系统
污水厂的进水泵房部分一般包括入流总闸门及放泄道、格栅、集水池和提升泵。进水总闸门是为了部分进行维修需要而设置，一般情况下不操作，所以一般采用电动阀门就地操作，其工况集中显示。格栅一般采用电动清捞，根据定时或格栅前后的液位差自动运 行。此外，还需配制垃圾皮带输送机或压榨机，整个格栅除污系统采用现场联动操作，集控室显示。在集水池内设浮球开关及液位计，进水泵的开启台数根据集水池液位升降由PLC控制启停。一般SBR不设初沉他。反应池假设为三组，每组容积1600m3，每组反应池设鼓风机二台(30m3/min；20m3/min)，设置浇水器二台(每台流量450m3/h)，设置搅拌机四台。周期设计为进水2小时，曝气4.5小时，沉淀0.75小时，排水0.75小时，整个周期为8小时。
1.首先第一组进水，开启第一组进水电动阀门，同时给出信号，进水泵准予启动；
2.第一组反应池液位上升至某一设定值时，启动水下搅拌器；
3.第一组反应池内液位达到设定最高值时，关闭进水电动阀门；
4.鼓风机开启受二个因素制约，一是时间，时间控制主要是反硝化搅拌反应需一定时间；二是液位，进水后反应池充满到一定程序再开鼓风机。二个条件必须同时满足。开启鼓风机的同时，关闭搅拌机；
5.鼓风机启动台数需根据反应池溶解氧数值来确定。一般有如下三种方案：方案一 、方案二采用先同时开启两台风机，当溶解氧到达某一设定值后，可改为一台，继续曝气，直到设定曝气时间结束再停机。方案三采用大小风机交替使用，使溶解氧到达某一设定值；
6.第一组反应池进水结束后，如第二组反应池已做好进水准备，则打开第二组电动进水阀。如第二组不能进水，则给出信号，停进水泵，等到第二组反应池允许进水时打开电动进水阀，同时启动进水泵；
7.在曝气结束前，根据时间设定，打开排泥阀，排反应池混合液，排泥量可通过时间或反应池液位由工艺设计根据泥龄来确定，并可调整；
8.停机后开始计时，即反应池进入沉淀阶段。一般沉淀45分钟后即可滗水；
9.沉淀阶段结束时，给出信号，开启滗水器。滗水器开启时间主要受液位控制(即排水量要求)，滗水总量(以液位反应)到达后，给出信号关闭滗水器，此时进入闲置期待命，再转入进水期；
10.第二、第三个反应池操作也相同；
11.当发生停电或其他意外事故使反应池中断工作，再恢复时，由于外管道内积存污水较多，需及时抽送，可选改为人工操作，待正常后再切入自动运行。或由PLC按照事先设定的应急程序操作，再过渡到正常运行；
12.由于冬季、夏季水质水量水温的变化，需要调整曝气时间、排泥量、污水排出比等，因此可按照设计要求，形成多套运行周期程序，根据排水水质来选择合适的周期；也可在一天中采用不同周期运行。图四是其中一种运行周期程序。
4.5计量监测系统：
4.5.1集水池内设上、中、下液位开关及液位计，并设上、下限报警；
4.5.2SBR反应池内设上、下液位开关；
4.5.3进出水流量，显示瞬时值及积算值，并在计算机内存放，提供日处理量供打印报表；
4.5.4在集水井监测进水PH及进水温度，其日最高值和平均值供报表打印；
4.5.5鼓风机空气量需计量积算，提供日报表打印；
4.5.6SBR池溶解氧供日报表打印；
4.5.7排泥量积算并提供日报表打印。
5 PLC过程控制
本系统采用两种模式来实行控制。
5.1 手动，现场“手动/自动”选择开关切换到手动，可由现场开关直接控制设备，这是最高优先级的控制，在这一模式下，PLC仅对运行状态作监视。
5.2 自动，现场“手动/自动”选择开关切换到自动，在这一模式下PLC能根据测量参数自动控制设备的运行。自动模式又可分为2种控制方式，我们在PLC的运行程序中设置了上位机控制方式与PLC控制方式。
5.2.1
上位机控制方式：在计算机上，可以将控制方式切换到上位机控制，这时PLC接收上位机发出的指令，也即我们可以通过计算机直接遥控现场设备。
5.2.2PLC控制方式，PLC按上位机设定的运行模式自动控制设备运行，出现故障会及时报警。
(1)格栅单元
进水闸门现场控制，PLC监视。格栅装置：现场设置格栅、皮带转送机、压榨机联动控制系统，可由现场控制，也可由PLC控制。
(2)集水井单元
PLC根据液位仪测量值及上、中、下液位开关自动控制泵。关闭泵后须等待10分钟才能启动，以保证泵不频繁启动(紧急启动不受此限制)。在启动、停止过程中，PLC自动检查泵的运行状况，判别是否出现故障并报警。计算机自动记录各泵的运行时间，并使之尽量相等。进水 流量、PH值、温度测量信号经PLC的Ato转换后送计算机显示、存储。
(3)SBR池单元
溶解氧测量值及上、下液位开关信号送PLC，PLC根据设定的时间参数、上下液位开关信号启闭进水电动阀门和滗水器，计算机自动记录进水、出水时间。
(4)应急措施
突然停电：计算机会自动检查停电时刻设备运行状况，提示用户紧急处置的步骤、停电时期的注意事项及复电开机的步骤。
6 监控及管理界面的开发
监控及管理界面采用人机界面(MMI)软件包二次开发而在。我们采用了用于控制系统数据采集、图形组态监控和管理的通用软件包—FAGM，该软件在Microsoft Windows3.2/95中文环境中运行，运用软件设计了SBR法工艺总流程图和相应的各个控制单元的图形界面，控制及管理软件具有如下功能：
6.1
工艺流程图监控、仪表面板；
6.2
数据记录和统计报表；
6.3
数据保存、分析和数据记录追忆；
6.4
报警显示、保存和打印；
6.5
设备工作状态控制和工艺参数设定；
6.6
关键词：仪表自动化；应用；发展
中图分类号：P634.3+6 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
仪表自动化其实是属于电气自动化中的一部分，所以自身就具有一定的重要性和特殊性。仪表的使用其实也就是信息的采集，这两个内容其实是互相联系的，而且这个联系是否重要。生产时可以通过监控设备对生产设备的运行情况进行监控。仪表不同，他自身就有记录和测量的功能，所以在设备运行的时候，他可以不需要人得监控，同时保证记录机器运行情况，然后根据这些数据去控制设备。这些数据都属于信息，这些信息还能够通过传输设备被其他的设备进行处理和再利用。
1、仪表自动化的意义与功能
作为电气系统不可或缺的组成部分，仪表在电气系统进行自动化控制时起到了对相关数据的测量作用，同时对于收集到的电气系统信息也可以进行整合。有利于生产管理人员进行决策。而仪表的自动化则是指无人条件下进行的数据测量与处理能力，并且可以对数据实行远距离传送。所以电气化系统自动化的提高也带动了仪表自动化的应用与发展。以下是仪表自动化的功能介绍：
1.1、记忆储存功能
从最初的组合逻辑电路与时序电路类仪表开始，仪表已经从当初的瞬时记忆，发展到了如今的实时记忆、长时记忆。目前来说，在仪表中进行微电脑装置的设置已经实现了仪表在不断电情况下的长时间记忆目标。并且可以进行记忆状态的调整，以方便后期的数据处理工作。
1.2、拓展延伸功能
仪表从最初的硬件逻辑电路，转变为如今的软件设置。让仪表从复杂的处理器进化到了核心程序系统。由于升级了原先的硬件中大量控制与定时电路，让仪表从繁杂的处理器简化到了软件编程设计中来。也就让仪表自动化成功地实现了电子智能化。
1.3、数据处理与计算功能
仪表由于引入了微型计算机系统，使得仪表在测量精度上有了很大的提高，同时微型计算机的数据处理能力也让仪表自动化得以完善。
2、净水处理系统常用仪表的分类
净水工程所用仪表大致可分为两大类：一类属于监测生产过程物理参数的仪表，如检测温度、压力、液位、流量等。这类仪表可以采用国产表，其性能和质量基本能满足要求。另一类属于检测水质的分析仪表，如检测水的浊度、pH值、余氯、氨氮值等。这些专用仪表在我国发展比较晚，因此，通常选用国外先进产品，从长远观点看是比较经济、可靠的。
3、仪表选配的一般要求
（1）精确度：是指在正常使用条件下，仪表测量结果的准确程度，误差越小，精确度越高。生产过程物理检测仪表的精确度为±1%，水质分析仪表的精确度为±2%(测高浊水的浊度仪的精确度为±5%)。
（2）响应时间：当对被测量进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来，这段时间即为仪表的响应时间。一只仪表能不能尽快反应出参数变化的情况，是很重要的指标。对水质分析仪表要求的响应时间应不超过3min。
（3）输出信号：仪表的模拟输出应是4~20mADC信号，负载能力不小于600Ω。
（4）仪表的防护等级应满足所在环境的要求，一般应不低于IP65，用于药剂投加系统的检测仪表要求能耐腐蚀。
（5）四线制的仪表电源多为220V AC、50Hz，两线制的仪表电源为24V DC。
（6）现场监测仪表宜选用数显仪。
（7）仪表的工作电源应独立，不应和计算机共用电源，以保证发生故障和检修时电源互不干扰，使各自都能稳定可靠地运行。
4、净水处理系统常用仪表
4.1 液位测量
净水工程中常用的液位计及选型要点如下：
4.1.1浮球式液位计
在净水厂的设计中，多将此种液位计用于集水井的液位测量以控制排水泵的自动开停。
4.1.2静压(或差压)式液位计
由于液柱的静压与液位成正比，因此利用压力表测量基准面上液柱的静压就可测得液位。根据被测介质的密度及液体测量范围计算出压力或压差范围，再选用量程、精确度等性能合适的压力表或差压表。这种液位计的精确度为±(0.5~2)%。
4.1.3超声液位计
超声液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。发射换能器面对液面发射超声波脉冲，超声波脉冲从液面上反射回来，被接收换能器接收。根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离，即可换算成液位。其精确度为±0.5%。
4.2、流量流速类仪表
通过对于单位时间内流经相应的横截面积流体的质量和体积来进行相关数据测量工作的仪表为流量流速类仪表。这类仪表同时还可以对管道中一定时间内的流量所占的体积与质量进行数据测量工作。目前，在净水工程设计中，采用最多的是电磁流量计和超声流量计。
4.3、浊度的测量
浊度是水体浑浊程度的度量，也就是水体中存在微细分散的悬浮性粒子，使水透明度降低的程度。浊度仪是测量水体浑浊程度的仪器，主要用于对水质的监测和管理。净水厂负责供应居民生活用水和工业用水，供水的质量直接涉及人民的健康、安全以及食品、酿造、医药、纺织、印染、电力等各行各业的正常生产和产品质量。
浊度是一项很重要的水质指标，因此对浊度仪的选择显得尤为重要。浊度仪可分为目视浊度仪和光电浊度仪两大类。光电浊度仪就其用途可分为工艺监控(连续测定)浊度仪和实验室(包括便携式)浊度仪，就其设计原理又可分为透射光浊度仪和散射光浊度仪。
4.4、余氯的测量
余氯是指水与氯族消毒剂接触一定时间后，余留在水中的氯。余氯有三种形式： 1．总余氯：包括游离性余氯和化合性余氯。 2．游离性余氯：包括HOCl及OCl-等。 3．化合性余氯：包括NH2Cl、NHCl2、NCl3及其它氯胺类化合物。
目前，余氯监测也步入了智能化时代，高智能化在线余氯监测仪，由传感器和二次表两部分组成。采用高精度AD转换和单片机微处理技术，能完成余氯、pH值和温度的测量、温度和pH值自动补偿、仪表自检等多种功能。可广泛应用于大、中小型水厂、工业过程水消毒工艺中各种水质的余氯和pH值连续监测，以便使制水的余氯达到规定的水质标准。
4.5、显示仪表的选用
一般净水厂工程多选用智能化显示仪表，其功能齐全，能进行数字信号处理，实现控制功能，而且测量值以液晶显示，操作方便，可以保存数据，具有自诊断功能。虽然与计算机系统联网后，它的优势没有完全发挥出来，而被计算机系统所取代，但在目前净水厂的建设中，使用智能化的显示仪表作为在计算机系统未调试投运阶段或发生故障时的辅助仪表，也能满足现场控制、显示的要求。在某些情况下，同时需要本地显示与远程传送，此时不宜采取信号串联方式，而应采用信号分配器，即一路输入，两路输出，一路输出送显示仪表，另一路输出可输入PLC，如常用的WS15242。
5、仪表自动化的发展趋势
随着生产力的解放和发展，现在化工生产的效率和规模都已经相当的大了，而且还在不断的发展，连续生产的能力也得到了满足，过去人工作业的情况已经很少，更多的是采用人工监控的生产方式，而且这样的方式现在已经不能满足生产的需要了。因此需要开发出更加准确，迅速检测工艺的参数，满足现代化工生产的需要，并且对生产情况能够进行分析和判断的决策，以多功能整合的形式出现的仪表设备。第一个发展趋势就是仪表设备的结构更加的精巧，电磁、科氏、超声这三种仪表是现在目前发展比较快速的，他们都有个共同的特点就是结构比较简单，在内部管道没有设置转动件和节流件。第二个就是仪表设备的功能更加的丰富和完善，计算机和微电子技术的发展和通信技术的运用，带动了自动化仪表设备的发展，使其具有更加丰富的功能。利用电子软件可以解决一些机械难以解决的难题。最后，就是仪表的安装程序也会日益变得简便，同时工业化的自动程度也会不断提高。插入式的产品之所以会受到用户欢迎的重要原因之一就是该种类型的产品使用、安装都极其方便。总之，智能化和自动化是自动化仪表的未来发展方向，更高的集成度，更高的准确度以及对数据的采集和处理速度的提高都是主要发展方向。
6 结束语
仪表的自动化不仅可以带来数据上的自动化处理功能，同时还可以有效地节约企业管理成本，降低企业的生产风险，实现对生产过程中的全监控，有力地保障企业经济目标的实现。要实现水厂的现代化管理，必须使用自动化仪表。
参考文献
[l]崔倩．总线智能仪表温度控制系统的设计[J]．电力科学与工程，2007（4）.
[2]陈强.仪表自动化应用发展趋势分析及应对[J].信息通信,2012(4).
