智能化水处理自动化系统分析

叶楚楚

（浙江联池水务设备股份有限公司，杭州310000）

1 引言

水资源是日常生活中必不可少的重要物质基础，是居民生活和物质生产过程中的必需资源，直接关系到群众的生活质量和社会生产效率，对市政自来水厂和城市水利系统提出了更高的要求，为保障水质和供水稳定，进行大规模的水处理系统升级改造已势在必行。近年来，随着水处理技术的进步与发展，现代化的智能水处理系统在业内得到广泛应用，开展对智能自动化水处理系统的研究，充分了解其工作原理与结构特点，对推动自动化系统的普及与发展具有重要意义。

2 水处理自动化系统的结构组成

水处理自动化系统是21世纪初在计算机和信息技术应用中发展而来，它囊括了工艺系统、中心控制系统、信息收集与反馈系统、自我保护系统和互动系统共5个部分，形成了一套专业而系统的自动化水处理控制装置，在传统水处理净化系统的基础上侧重自动化和可控性，在工作效率方面有了显著的提升。其结构特性如下：

①工艺系统：该系统是水处理系统的主操作区，根据当地水质和水厂的条件选择具体的净化工艺，可选用活性炭物理净化法、RO反渗透或超滤膜净化法、常规化学净化法或生物降解法等，一般而言，自动化水处理系统的工艺部分都包含了多种过滤器，集成水泵和渗透阀消毒仪器，实现相对完整的水设备处理工艺。该部分的设备自由度较高，可依据相关需求进行调节，设备工艺系统的膜堆和净化池可依附于原有的厂内设备进行升级改造。②控制系统：该部分是水处理自动化系统的中枢和核心部分，是和常规水处理站差异最大的单元，也是工作人员发布指令和进行其他单元渗透控制的起点，以多核CPU为硬件基础，通过变频器、电动阀和可控回路组成整个系统的控制网络，目的是通过该系统实现对各子单元的完全自动化控制，降低人工操作压力，为系统的启动和运作预留出调试空间，提升水处理系统的容错率。③信号收集与反馈系统是自动化水处理系统的数据分析装置，通过布置在系统各单元的传感器和调频数据对水质和流量进行实时监控，配合PLC与相关系统进行步骤控制。④保护系统存在的意义是当水处理系统出现监控故障或需要中断的介质时，能够及时收集各级数据单元的工作状况，在主控室下达指令前进行止损操作。⑤互动系统：互动系统存在的意义是构建工作人员和自动控制系统之间的纽带，通过该系统控制各子系统的开关等设备，是交互平台的基本组成部分[1]。

3 智能化水处理系统的应用特点

3.1 PLC在处理系统中的应用

PLC（可编辑逻辑控制器）是自动化控制系统的中枢部分，在多核CPU和电脑的综合布控下，通过信息技术对各级硬件进行控制和指令发布，PLC是计算机信息管理和现代水循环系统高度结合的典型案例，可以在不对系统线路和程序进行升级改造的前提下，通过逻辑算法的优化最大限度发挥出各硬件系统的优势，有效提升水处理系统的工作效率和智能化水平，提升自来水厂的费效比，基本可以取代传统的线控处理系统；此外，PLC不同于传统的独立式CPU处理器，它的模块化设计便于水厂对原有设备进行升级改造，可减轻自来水厂的设备升级压力，水处理自动化系统的程序和逻辑单位都不需要进行变动，长期经营成本较传统水处理系统得到显著降低[2]。

3.2 变频器的应用特点

变频器和PLC共同组成了水处理系统的自动化控制核心，在计算机信息技术的基础上，集成电力电子技术，降低了微处理机的应用门槛，综合性能相比传统线控设备具有高速且低能耗的优势，是实现水处理技术自动化的硬件基础。新变频器系统在水处理自动化应用中的一大特点是该变频器加入了软启动和软中断的执行概念，避免了传统变频器在系统故障时因硬操作导致的整体停机，降低了维护成本，通过优化调整完成低风险的自我保护操作，使自动化净水系统的处理效率达到了一个新的高度，在超滤和RO反渗透设备中应用较为广泛。智能化水平极大提高，不再需要人为调控水泵的启动与关闭，还增设和传感器和无线通信模块，实际上和PLC一样具备逻辑处理能力。因此，工作人员可预设变频器的数据，及时调节系统运行状态，调节渗透膜的压力变化速度，确保膜净化系统的高效运行。

4 水处理自动化系统在应用过程中需要注意的问题

4.1 PLC装置的对比与选择

PLC是实现水处理自动化的硬件基础和技术核心，由于PLC种类较多，功能复杂，实际应用时存在较大差异，因此自来水厂或市政系统在选择PLC装置时一定要结合当地水环境和厂内设备的实际情况进行选择，为保障净化水质和处理效率，企业在进行系统升级时务必优先选择性能先进和运行稳定的PLC进行操作，使水处理系统在无人环境下依然能够实现有效的数据分析和指令发布操作；部分污染程度较高，水质处理工艺复杂，水处理流量大的工厂可以选择2QTOM或2QTOP系列的高端PLC，水质环境高，规模中等的自来水厂可选择性价比更高的140系列PLC，引进后在专业人员的配合下接入以太网或局域网，便于远程控制和收集水质及设备情况，保障系统的自动化水平。

4.2 监控及通讯网络的设置

我国多数水厂在自动化系统试点运行过程中积累了宝贵的设备管理经验。通常情况下，自动化系统通过严格分级的控制机制在人员体系和设备运转上对水处理系统进行监管，但这种管理制度在实际应用过程中暴露出人工管理的弊端，随着智能化系统的自主性不断提升，人工管理反而使系统运转变得冗余，降低了设备运转的效率。目前，水处理设备的应用相对成熟起来，对设备的自动化监控已经提升到了一个新的高度，关于通信网络和监控系统的优先级也开始出现了争议。多数企业还是支持对原有的监控系统进行升级和延伸，运用以太网的即时性和互联性，定期反馈水质净化程度和自动化设备的运转情况，以保障水厂在无人化状态下的可控性和稳定性。

5 结论

在对现有的水处理系统进行升级改造前，需要对自动化系统的原理和特点进行充分的了解，在PLC及净化技术的选择上也要结合实际情况进行调整。望本文研究内容能得到相关部门和企业的关注，提升对自动化水处理系统的认识，加快对智能水处理应用的试点和合理性研究，为做好自动化水处理系统的普及应用发挥积极作用。