摘要：如今的水資源短缺以及環(huán)境污染是世界共同面臨的問題，我國的經(jīng)濟社會發(fā)展由此也受到了很大程度的制約。為了提升城市居民的生活質(zhì)量，改善我們的生活環(huán)境，必須加緊腳步對生活污水處理廠進行各方面的完善工作。小型城市生活污水處理廠有著規(guī)模小和能耗高的特點，因此，需要合理進行電氣設(shè)計與自控系統(tǒng)設(shè)計。以此來降低城市污水處理成本，改善城市生活環(huán)境，從而促進城市可持續(xù)發(fā)展。基于此背景，本文主要分析了小型城市生活污水處理廠電氣與自控設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容，可供參考。

關(guān)鍵詞：小型城市;生活污水;處理廠;電氣;自控設(shè)計

1城市生活污水處理現(xiàn)狀分析

我國的生活污水處理廠大體上可分為大型、中型和小型三種。大型污水處理廠通常是建在大城市，其規(guī)?；ㄍ顿Y以萬計數(shù)，基建投資以億計數(shù)，而年運營費更是以千萬元計。中型污水處理廠一般建于中、小城市和大城市的郊縣，基建投資幾千萬至上億元，年運營費用幾百萬到上千萬元。小型污水處理廠通常建于小城鎮(zhèn)，基建投資幾百萬到上千萬，年運營費用幾十萬到上百萬。隨著我國工業(yè)化進程不斷加快，人們對于水資源的需求也越來越大，水資源變?yōu)橐粋€很大的缺口，造成了人均水資源占有較少且分布不均衡。近些年來，我國污水處理行業(yè)突飛猛進，污水處理能力逐漸提升，處理效率得到了很好的改善的同時，處理量也快速增長。

2電氣自控系統(tǒng)的概述

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市生活污水電氣自控系統(tǒng)逐步應(yīng)用了越來越多的技術(shù)，通訊技術(shù)、可編程邏輯控制器技術(shù)以及計算機技術(shù)是應(yīng)用比較多的技術(shù)，因此遠程監(jiān)控就得以實現(xiàn)。我們主要是用于監(jiān)控運行當(dāng)中的遠端設(shè)備、水質(zhì)以及流量等一系列在污水處理當(dāng)中非常重要的數(shù)據(jù)，及時獲取反饋信息，這樣才可以實現(xiàn)城市生活污水處理的網(wǎng)絡(luò)化、信息化以及自動化。在城市生活污水處理當(dāng)中應(yīng)用的遠程監(jiān)控中心主要是由計算機操作實現(xiàn)，以一臺計算機為中心，然后通過因特網(wǎng)與多個污水廠的PLC控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，從而形成一個復(fù)雜的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。計算機監(jiān)控中心主要由中心計算機、打印機、接入因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等組成。有這些技術(shù)的支持，就可以獲得大量有效的終端連接，實現(xiàn)信息的及時共享。而每個分散的污水站主要包括了無線傳輸模塊、集中控制器（PLC）。PLC控制器控制整個污水站的設(shè)備運行狀態(tài)和采集水質(zhì)指標(biāo)等重要參數(shù)。通過無線傳輸模塊將PLC接入因特網(wǎng)，和監(jiān)控中心實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，從而實現(xiàn)監(jiān)控中心遠程監(jiān)控和維護污水站的目標(biāo)。由于小型城市生活污水處理站數(shù)量多且分散的特點，通過上述的遠程監(jiān)控技術(shù)來實現(xiàn)對其進行實時的監(jiān)視、控制以及維護工作，可以大大提高工作效率和處理效果，降低運行維護成本。

3電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計研究

3.1電氣設(shè)計研究

城市生活污水處理電氣自控系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)是電氣設(shè)計。它主要包括對全廠水泵、風(fēng)機、成套設(shè)備進行配電設(shè)計，以及廠區(qū)照明，廠區(qū)防雷接地設(shè)計，廠區(qū)總動力平面圖設(shè)計，變配電所設(shè)計，單體設(shè)備動力平面圖設(shè)計等。電氣設(shè)計還包括一些計算內(nèi)容，主要有變壓器容量選擇，應(yīng)急電源容量選擇，照明計算，斷路器、接觸器、熱繼電器的電流參數(shù)計算及選型，電纜截面型號計算選型。有了這些電氣設(shè)計，整個污水廠的電氣自控系統(tǒng)就相當(dāng)于人一樣有了軀體，而自動化控制設(shè)計相當(dāng)于人的思想，靈活的控制著污水廠里各類設(shè)備的工作狀態(tài)。

3.2自控系統(tǒng)設(shè)計研究

3.2.1應(yīng)用CASS技術(shù)

CASS（循環(huán)式活性污泥法）工藝不僅具備除磷、脫氮、降解有機物等功能，同時具備單池連續(xù)循環(huán)污水處理功能，且占地面積小，運行維護量少，十分適合于小型城市生活污水處理廠。生物池是CASS工藝的核心構(gòu)筑物，在生活污水處理廠中，整個污水處理流程都在生物池中完成，不需要設(shè)置二沉池和調(diào)節(jié)池。整個工藝流程簡單，設(shè)備設(shè)置緊密。

3.2.2設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)

第一，在電氣與自控設(shè)計中，要著力完善控制體系，通過高功率系統(tǒng)的創(chuàng)設(shè)，更好滿足實際需求。如在監(jiān)控計算機的選擇中，可選擇SIEMENS的WINCC組態(tài)軟件，能夠有效實現(xiàn)集中控制，保障自動化控制體系的控制功能。第二，全自動化控制對自控系統(tǒng)設(shè)計有更高要求，要求系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)著眼于全局，能夠基于各流程要素的設(shè)計，實現(xiàn)對程序的升級改進，以更好地提高控制效率。第三，污水處理廠要優(yōu)化計算機控制體系結(jié)構(gòu)，特別是在自控體系建設(shè)中，要從實際需求出發(fā)，通過全廠監(jiān)控設(shè)計，提高自控效率。

3.2.3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計

對于污水處理自動控制系統(tǒng)來說，網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性對系統(tǒng)控制性能有著重要的影響，這就對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計、傳輸介質(zhì)選擇及參數(shù)設(shè)置等提出了更高的要求。該文提出的小型城市生活污水處理廠自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括上位機監(jiān)控系統(tǒng)和下位機監(jiān)控系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，有著較強的抗干擾能力和優(yōu)良的實時性，而且其能夠延伸到污水處理廠現(xiàn)場設(shè)備控制層，有利于遠程控制及資源共享的實現(xiàn)。因此，采用環(huán)形光纖工業(yè)以太網(wǎng)來進行自控系統(tǒng)組網(wǎng)，上位機監(jiān)控管理層。此層為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)最上層，由WinCC組態(tài)構(gòu)成。通訊層。此層為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中間層，由環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成，利用CP343-1通訊模塊實現(xiàn)以太網(wǎng)與S7-300PLC之間的連接，對WinCC組態(tài)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行設(shè)置，通過收發(fā)器實現(xiàn)以太網(wǎng)與上位機之間的連接。執(zhí)行層。執(zhí)行層是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最底層，由下位機PLC及污水處理廠現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理的過程控制和設(shè)備執(zhí)行，整個執(zhí)行層包括4個S7-300PLC站，能夠分布式控制整個處理工藝流程中的各個分區(qū)工段。。

4結(jié)語

總之，很多小型城市擁有的生活污水處理廠都存在建設(shè)管理問題，本文主要結(jié)合其電氣與自動系統(tǒng)應(yīng)用訴求，提供了相關(guān)的建設(shè)性建議。為了能夠獲取更高的污水處理效率以及更優(yōu)質(zhì)的處理質(zhì)量，我們需要引用先進的科學(xué)技術(shù)來完善城市生活污水處理廠的電氣自控系統(tǒng)。所以國家要加大對電氣自控系統(tǒng)的人力物力投入，重視人才培養(yǎng)，力求科技創(chuàng)新，為大眾營造一個更加方便高效的污水處理系統(tǒng)，讓我國的城市環(huán)境更加適宜人民居住，以便于緊緊追隨可持續(xù)發(fā)展腳步。

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作者簡介：袁鑫（1987.10-），男，山東省德州市，湖南大學(xué)電氣工程及其自動化本科，湖南省長沙市，研究方向：生活污水處理廠電氣與自控設(shè)計研究。