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以太网技术在水处理自动化领域中的应用
更新时间:2018-02-01 来源:《电子技术与软件工程》2017年10期 作者:方良耿

  以太网是当今信息领域应用最广泛的局域网,随着以太网技术的进步,以太网实时性、开放性、安全性等优势,使得以太网迅速进入工业控制领域。近年来,我国水处理能力,标准和规模不断提高,计算机、网络信息、控制技术等广泛应用在水处理自动化系统中,使得水处理控制系统传输的数据量不断增加,对水自动化系统的要求越来越高,如何推动我国工业水自动化的发展,对我国工业节能减排具有重要意义。

1、以太网技术

  以太网技术是由Xerox公司创建,并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范,是在IEEE802.3标准上发展起来,它不是一种具体的网络,而是一种技术规范,是当今世界上最广泛的局域网技术。上个世纪八十年代,以太网的高性能、低成本、具有扩展性等特点不断发展,2002年制定了以太网的技术标准,以太网同轴电缆发展到双绞线电缆和光缆,以太网也从过去的共享型太网转变为交换型太网,极大地提高了以太网的覆盖范围。

2、水处理自动系统

  水处理自动系统由控制设备、信号采集设备、人机界面与操作系统、计算机保护系统以及工艺设备系统等组成。控制设备指的是水处理控制系统的变频器、可编程控制,对整个系统回路进行控制,从而实现整个系统对设备的开启等操作;信号采集系统主要负责对整个水利系统的设备参数进行处理,通过分析调频器和PLC的数据信息,从而确保整个系统有效运行;人机界面和操作系统密不可分,工作人员通过仪表、系统开关对设备进行操作,然后通过人机界面确定操作系统的准确性,人机界面和操作系统是整个水处理系统的主干,支撑整个系统正常运行;保护系统对整个水处理自动系统进行保护,一旦水处理系统出现故障,保护系统对整个控制系统进行保护,同时发出报警,避免故障影响到整个自动化系统;设备工艺系统指的是企业按照相关需求,对水进行处理,以达到用户的需求。一整套工艺系统设备包括水质检测设备,加药设备,滤池反冲洗和过滤设备,送水水泵电机设备等。

3、以太网在水处理自动化领域的应用

  以太网具有传输速度高、兼容性好、成本低、可扩展性等优点,并支持所有的网络协议,通过IP协议很容易实现联网,因此广泛引用在社会各个领域。近年随着我国水处理自动化技术的发展,以太网也开始应用在水处理自动化领域。

3.1工程概况

  某自来水处理厂位于某市郊区,距离市区50公里,总用地面积为12.2万平方米,水厂的供水能力为50万m³/天,主要为市区东部居民解决供水问题。建厂以来,该水厂一直注重对生产工艺和生产设备等相关配套设施的建设和完善,不断提高供水质量,水质监测技术得到了显著提高。特别是近年来随着以太网技术的发展,将以太网技术应用在水厂处理自动化系统中,降低水厂运行成本,便于后期工作人员的维护和管理。

3.2无线以太网在自来水厂的应用

  该自来水与取水泵站相隔几公里,因此,水泵站通过微波通信与自来水厂组成无线以太网网络。通过无线以太网络,实现自来水厂的两大功能:

  (1)PLC系统之间通过以太网实现实时数据传输;

  (2)用于生产调度通信系统,为水厂的生产调度实现实时动态监控和IP数据的传输。

  这样水厂不但可以及时了解取水泵站水泵的实时生产数据,而且水厂的值班人员通过IP直接进行传话,传达生产调度命令,大大降低了生产的成本。

  水处理自动化控制系统设计如普宁市莲花山水厂网络系统平面图如图1所示。

180201 以太网技术在水处理自动化领域中的应用.png

  莲花山水厂网络由加药站,2#滤池站,1#滤池站,送水泵站,中控室,五部分组成。每个站用光纤联接。通信由IP地址进行双路通信,保障通信可靠。如1#滤池站故障,2#滤池站采集数据通过左边加药站再送到中控室,保证数据传输不会中断,右边1#滤池站维修好后,右边通信可恢复。双路通信可恢复,保证数据传输可靠。

  莲花山自来水厂处理控制系统设备数量多、各个工序独立运行,系统运行比较分散,所以采用集散控制模式,也就是由自来水厂的中控室对整个水处理厂的运行情况进行监视并发布调度指令,各个子系统相互独立进行配置。以太网具有扩展性,因此将其应用在监控层,并通过工业集线器和I/O端口实现通讯,从而建议以太网的监控系统。监控层主要由计算机计算机、服务器、输出、入设备构成,它是整个自动化控制系统中人机信息交换的中心,计算机需要长期运行,并定期对PLC设控制站的数据进行采集,显示、存储、打印、发布警报信息。然后技术人员通过输出、入设备的开关控制整个系统的设备工作状态,而不需要工程师编程,就可以完成绘制图表、选择控制方法、建立数据库等工作,从而大大提高了水控制系统的工作效率。

4、结束语

  近年来,以太网技术快速发展,并广泛应用在社会各个领域。将以太网应用在水厂水处理控制系统中,降低水处理的成本,提高处理效率。

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