完全取决于应用场合

水厂和污水厂自动化中基本上有三个层面的闭环控制,典型的方法就是集成外部定位器,如Festo 定位控制器 CMSX。

气动控制回路具有很高的成本效益,在优化过程方面,是一种行之有效的方法。越来越多的水厂和污水厂运营商看到了所带来的这些利益。然而,不同应用场合需要采用何种程度的位置控制?如何为不同的应用场合选用最为合适的解决方案?经验丰富的自动化专家为您综述了以下几点建议。

水厂和污水厂自动化中基本上有三个层面的闭环控制,典型的方法就是集成外部定位器,如Festo 定位控制器 CMSX。再上一层就是自动化平台 CPX。有了自动化平台,系统不再需要定位器。自动化平台带有CPX-CEC模块,处理来自传感器盒的电气信号,并通过位于阀岛上的三位五通阀控制气动驱动器。

位于第三层面的是一套完整的一揽子解决方案,由一站式供货的定位器和驱动器组成。这套方案由Festo 直线驱动器DFPI 参与执行,DFPI壳体内集成了定位器。

固定床滤池案例

下文将通过固定床滤池案例,为您详述三个控制层面。一般情况下,控制一个固定床滤池需要五到八个过程阀。其中,最多三个阀采取闭环控制,其余的在打开/关闭模式下运作。

层面1:用于保持位置的经济型控制器

水处理和污水处理厂自动化的第一层面,采用传统外部定位器,例如经济型定位器 CMSX,极高的性价比是其最吸引人的地方,通过模拟量信号可灵活确定过程阀的位置。

在闭环模式下,CMSX持续比较设定点信号和90°摆动驱动器的实际位置,从而能够立即检测到任何偏差并随即校正。在标准型定位器中,其微型控制器持续显示过程阀的当前位置,通过外部模拟量反馈信号同样能够获取位置信息。断电时,将过程阀定位到事先设定的安全位置,进而将原本无法估量的过程风险降到最低。

层面2:阀岛方案中的定位器功能

在本地小型水厂中固定床滤池数量一般为2个,而在大型城市水厂中固定床滤池的数量多达48个以上。因此,所有自动化方案都应当灵活分散,同时组合气动元件和电气元件。分散式的自动化平台 CPX 配有气动阀岛 MPA 以及控制器 CPX-CEC,事实证明其非常适用。

自动化平台 CPX 本地控制气动过程阀,处理来自终端位置开关、传感器盒以及测量装置的电气信号,控制过滤回路,并建立与过程管理层的连接。每个固定床滤池都有各自的控制柜,控制柜中分散式自动化平台与控制面板相集成。

在出现故障或断电时,控制柜可进行手动操作,让系统运行。气动过程阀的闭环控制功能由两部分组成:传感器盒SRAP,带有 4...20 mA 模拟量输出,用于提供过程阀位置反馈;分散式集成自动化平台 CPX,带有阀岛 MPA 和控制器 CPX-CEC,用于处理信号并控制驱动器。

控制柜内带集成PLC自动化平台的优势

* 比起常规使用的定位器,对于气源质量的要求得以降低。

* 电磁阀的流量大,即使是大规格驱动器也能实现快速运动和安全功能。

* 得益于手控操作,即使在断电情况下,依然可以调节过程阀。

* 可通过控制柜直接调整闭环控制参数,水厂操作人员不必走到过程阀那里。

层面3:带有闭环控制的直线驱动器

水厂和污水厂自动化技术中闭环控制任务的最高层面就是将闭环控制功能集成到驱动器中。这么做是因为闭环控制外部附件经常会造成很多不便:需要调节手柄系统;恶劣的环境会引起腐蚀;积灰会致使移动零件磨损。此外,在安装和运行过程中,也容易对外部附件造成损伤。

相比之下,Festo DFPI 系列驱动器不再受这些问题困扰。用于闭环控制的系统元件全部集成在壳体内部。驱动器、位移编码器、阀岛和定位器被牢固地安装在壳体内,比起模块化系统有着更多的优点,例如:结构紧凑,坚固牢靠,适用于户外应用场合。

从电气技术转而改用气动技术

DFPI已被用于污水管道系统中雨水处理和贮存,这是个令人印象深刻的应用案例。光是在德国,就有将近45,000 个雨水池在运行,当暴雨袭击时,可防止水厂遭受由污水排放造成的过度污染。

事实证明,在类似的恶劣环境下,改用气缸DFPI 对雨水池进行过程控制更有益处,壳体能有效防止位置控制系统遭受腐蚀,同时隔绝潮湿环境。易于贮存压缩空气是其另一大优势所在。这意味着断电时可利用先前贮存的能量继续执行一系列闸阀操作,也可将闸阀推进到设定位置。

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