田培
衡水市污水处理厂，河北 衡水 053000
摘要：电气工程及其自动化技术对于我们社会的发展进步,及生产和生活都带来了十分重要的影响，电气自动化所涉及到的应用领域也越来越广泛。本文介绍的污水处理厂，采用了成熟先进的自动控制技术，对生产过程中的信息实时采集、集中管理，最大限度的保障生产的安全、稳定运行。
关键词：电气自动化；污水处理；应用
1 概述
电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、信息与网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域，能够应用于精准的控制仪器设备。随着我国电气工程及其自动化的发展，农业、工业、服务业等领域大规模使用电气化设备，而随着新技术的不断开发，电气自动化也不断的融合进新的内容，诸如智能化系统和大容量的信息传输系统，这也进一步提高电气自动化在工业领域的应用。下面就主要讨论一下电气自动化控制在污水处理中的应用。
2 总体布置
衡水市污水处理厂始建于1999年，为适应环保部门对污水处理厂中控系统监督管理的要求，2014年开始升级改造，原厂区供电电压为10kV，双电源供电，一路工作，一路100%备用。改造后厂内设有一座10/0.4kV变配电室，3#变电站。厂内采用380/220V配电，变电室低压380V采用三相四线制中性点直接接地系统，放射式配电。MCC4设在鼓风机房附近，受电电源10kV，电源引自厂区原有1#变电站高压配电室，内设MCC4，为厂内新建构筑物及部分改造构筑物供电。低压配电柜采用抽屉式开关柜，供厂内所有用电设备用电。
3 电气控制总体要求
(1)采用马达控制中心MCC控制，就地控制箱控制和可编程序控制器PLC远方控制。所有马达控制中心均需留有与PLC的控制接口，电机运行、故障及手动/自动转换开关节点信号等均需反馈给PLC，并能接受由PLC发出的控制命令。
(2)马达控制中心中的进线、母联及重要的馈线回路均需装设多功能电量变送器（或利用开关本身所带的智能变送器），将各种电气参数通过总线接口送至PLC控制系统。
(3)变频调速控制器要求除以上各种电参量外，还需将速度反馈给PLC控制系统，并能根据PLC发出的调速指令（4～20mA）进行调速运行。
4 变电站监控系统结构及特点
4.1 系统结构
变电站综合自动化系统遵从开放系统原则，采用分散式结构，整个系统分为间隔层和变电站层，并将信号传送至中心控制室。
(1)间隔层为每个间隔对应于一台微机保护及监控装置，每个装置包括保护、控制、测量及信号功能，就地安装于开关柜上，通过站内现场总线通讯电缆互联，并同变电站层的设备通讯。
(2)变电站层由运行人员工作站及运行工程师工作站构成，负责完成整个10 kV 供、配电站的控制和监视及运行维护，所有模拟量、数据量、开关量、脉冲量的采集、处理，并向间隔层设备进行管理和下发各种指令，实行远方遥控跳合闸、远方保护定值修改、远方信号复归、远方保护投退等功能。
站内通讯网的间隔层与变电站层之间通过现场总线联接，总线形式采用CAN、Lonworks 、RS485三种总线之一，通讯速率不小于100kBPS，通讯距离不小于1km,通讯介质防止电磁干扰采用光缆。
4.2 监控系统技术特性
主机系统采用双机系统，各主机与各控制、保护单元单独通讯。除了主机有权控制各控制、保护单元外，热备用机完成和主用机同样的数据采集和处理任务。当主机故障时，热备用机升格为主用机，承担控制、远传、调节、报表打印的任务。
5 微机监测直流屏结构及特点
5.1 详细结构
主回路采用高频开关模块化设计，N+1热备份系统。调节系统采用精密集成电路组成PI调节器。反馈回路采用精密的电流传感器、电压传感器和温度传感器。在单片机构成的监控单元监察控制下，使高频开关模块向电池进行充电的同时，向控制母线、合闸母线提供直流电源。通过操作面板上的键盘和显示器进行系统设置。
系统具有软启动、过电流、过欠压、电池过放电、交流电缺相等保护及稳压时限流、稳流时限压、自动充电等功能。
系统采用微机做中心处理器，它的内部采用微处理器。外部数据存储器采用RAM，程序存储器采用EPEOM，具有键盘、显示器接口，检测信号采集接口芯片采用12位模数转换器，控制信号输出接口芯片采用12位的数模转换器，电流、电压、温度等传感器全部选用高精度传感器。通信接口采用现场总线接口，可与变电站监控装置实时通讯，外围各电路集成度高，稳定可靠。
5.2 技术特点
微机监测智能化高频开关型直流电源系统采用智能化设计，由微机监控充电模块、蓄电池、馈电及直流电压变换器组成的成套装置。可实现自动恒流充电，自动稳压充电，自动调节控制母线电压。并可根据蓄电池组的实际运行情况进行浮充或均衡充电的自动转换。
产品由微处理器作为中心控制单元。该微处理器需配备液晶显示器，可随时修改系统工作参数和运行程序并直观显示设定程序及工作过程中系统的电压、电流、温度、电池容量等一系列参数。还具有编程、数据采集与处理、控制充电系统等一系列功能。微处理器既可以独立操作，又可以与系统机通讯，实现集中控制。要求硬件结构配置合理，软件功能强，具有完善的系统保护功能，界面美观、友好，人机对话简单，便于操作及集中管理。
6 电气控制配套控制柜
工艺装置配套的控制柜一般在设备现场就近安装，具有手动/联动/自动控制及连锁保护等基本功能：
6.1 现场手动控制
完全由控制柜独立对工艺装置各个设备进行的启动/停止、开启/关闭、手动给定的运行控制。通常用于工艺装置离线状态下的现场试车、检修维护。
选择“手动”工作模式时，工艺装置的安全连锁一般处于解锁状态。
6.2 就地联动控制
依据控制柜设定的控制程序，自动控制工艺装置各个设备的启动/停止、开启/关闭、手动给定的调节控制。通常称为就地自动控制，用于工艺装置在线状态下的现场试车、短时间生产运行。
选择“联动”工作模式时，工艺装置的安全连锁处于保护状态。
6.3 远程自动控制
在“自动”控制模式下，控制柜发送工艺装置各个设备的运行工况状态和数据给污水厂自控系统，并接受污水厂自控系统的运行控制指令；按照该运行控制指令自动控制工艺装置各个设备的启动/停止、开启/关闭、给定的自动调节，并负责工艺装置的安全连锁保护。
通常，在该工作模式时，污水厂自控系统还设计有“自动/遥控”两种运行方式选择。“自动”即为全自动控制；“遥控”相当于就地联动控制，用于“远程自动控制”时工艺装置在线状态下的调试、试车、短时间生产运行。
选择“自动”工作模式时，工艺装置的安全连锁由控制柜实现安全连锁保护状态。
6.4 安全连锁保护
控制柜必须具有安全连锁保护回路，满足工艺装置连锁运行要求，保障其安全运行；保护各个设备的正常运转，避免非正常工况时人员伤害和设备损坏。
7 结语
随着自动化控制技术的日渐成熟与发展，在污水处理问题上，自动化控制技术展现出了很多优点。该自控系统已投入运行，对污水处理的整个过程进行监督和控制，既实现污水厂稳定和高效的生产，减轻劳动强度，改善操作环境，又同时满足污水厂现代化生产管理的需求，创造了巨大的社会效益和经济效益。
参考文献：
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[2]周艳惠．电气自动化控制系统的设计[J]．中国新技术新产品，2010(2)．
[3]黄伟．电气工程及自动化技术的设计及应用分析[J]．中国高新技术企业．2016(05)