水工業的節能降耗必須與自動化集成緊密交融
http://www.sharifulalam.com 2009-01-16 09:43
1.引言
隨著十一五規劃的實施，城鄉缺水將更加嚴重。我國人均水資源占有量只有世界人均水平的四分之一。 據統計，年供水總量將達600億立方米，到2010、2030、2050年我國城市相應需水量將分別增加到910億立方米、1225億立方米和1550億立方米左右。“十一五”期間，全國新增供水能力400億立方米，其中新增城市為160億立方米，新增鄉鎮為80億立方米，全國重點城市新增4500萬立方米/日。預計到2030年，全國用水總量將達到7000億到8000億立方米，接近水資源可利用量的極限。
當前情況是：一方面國家撥巨資進行建設，另一方面，老一套的經濟運轉模式，存在嚴重的污染和浪費,綜觀當前國內水工業市場，絕大多數是老企業，設備陳舊，工藝及供電設備老化，自動化水平低下，水耗藥耗材耗嚴重，先進控制技術極少采用。就是近幾年來新建擴建改建的水處理工程，也不能進行網絡化監控，造成許多資源白白浪費。國務院每年都增加巨資，加大節能減排的力度。水工業各企業如何節能降耗？作者認為，要從每個工程項目出發，進行科學的分析研究，要花大力氣從幾個方面去解決問題。
2. 認真分析和創建綜合等效的水泵特性曲線至關重要
對每個水廠都要從實際情況出發，對水源供水做深入細致的調查分析，對水管的平差壓力必須做大量的精確的科學計算。一個大型的給水工程往往有1個或2個以上的取水泵站，幾個中間加壓泵站和綜合的凈配水廠組成。一個大型的水泵站，又是多臺機組并聯運行。
下面舉兩個典型的工程設計實例，來分析要不要調速節能,什么方式是最理想的。
2.1 某大型水源取水泵站的實例分析：
水泵相似定律：
Q／Q′／Q″＝n／n′／n″ ………………………………… （1）
H／H′／H″＝n2／n′2／n″2 ………………………………… （2）
N／N′／N″＝n3／n′3／n″3 ………………………………… （3）
N＝（1－s）f／P …………………………………………… （4）
H＝Hh＋Hf＝Hh＋CQ2 …………………………………………… （5）
（n為轉子實際轉速；S為電機轉差率；f為定子頻率；P為電機極對數；Q為綜合流量；H為水泵揚程；N為電機軸功率。）
水工藝專家們，對取水泵站選泵設計時，都是考慮供水保證率達到95～99%的最低原水水位時泵站最大出水量的供水規模。水泵站的裝機是按最不利條件下、最大時流量和所需相應揚程決定的。而實際上一年中只有幾天能達到最大時流量，大多數時間里，水泵站都處在小流量下工作。為了適應流量的變化，許多泵站在運行中采取關小出口閘門的辦法來控制流量，從而造成出口閘門前后的壓力差值（少則多米多則幾十米）就白白地浪費于閘門阻力上（見圖1）。
當水泵臺數足夠多時，宏觀上可以適應水量變化，但是水泵型號有限，裝機臺數過多，不僅管理不便，增大建筑面積，加大工程造價，流量脈沖變化極大，無法做到安全平穩調節水量變化，還需要調節閥來調節水量（見圖2）。
很多水廠切削水泵葉輪來適應工作點需要，因水泵工作點不連續照樣有大量能量損失。
采用水泵機組無級調速技術，可連續地改變水泵轉數，來變更水泵工況，使其流量與揚程適應于管網用水量的變化，才能提高機組效率，維持管網壓力恒定，達到節能的效果。
東北市政設計院設計的引英入連供水工程水源泵站，2001年正式投產，其供水能力為66萬m3/d，共5臺2800kW的臥式離心水泵，變速電機電壓為3kV，其中4臺水泵機組選用Simovert MV電壓源型變頻器，采用三電平的磁場定向式矢量控制技術，逆變側采用了大功率全控器件高壓IGBT元件, 實現dv/dt控制，減小了電機和變壓器上的dv/dt。由于采用了KTY84器件，可在線地得到高精度的轉矩控制，Simovert MV是一種可靠性較高的變頻器，6年來一直運轉良好，其節電效果非常明顯：每年節電452萬kW.h，按0.6元/kW.h計算，則每年均能省電費536萬元。而取水泵站的全部調速裝置投資為800萬元，不到2年，就收回了基建投資。
2.2 某大型靜水配水處理廠站的實例分析：
給水處理工藝流程，一般為進水、配水井、絮凝沉淀、過濾、清水池、配水泵房，送入配水管網；還有加藥、加氯、加氨等輔助系統，中間還有回流泵房等。
取水泵站的流量變化系數：
K取=Kd1/Kd2=1.4/0.6=2.33 …………………………………………… （6）
?。↘d1—高日系數，取1.4，Kd2—低日系數，取0.6，Hh為水泵的幾何高差，一般為常數；Hf =CQ2為管道摩阻水頭，隨流量平方而變化；Hf = Hfmax/Hfmin=Kd12/Kd22=5.4）
凈配水廠的流量變化系數：
K配=（Kd1•Kh1）/（Kd2•Kh2）=（1.4×1.4）/0.6×0.5=6.53 …………（7）
（高時變化系數Kh1取1.4，低時系數Kh2取0.5。）
由此可見，凈配水廠比取水廠站的流量變化更大，給水處理廠更要考慮科學的調流降耗的措施。流量的千變萬化，影響著整個處理系統的不斷變化，如絮凝沉淀、各種過濾的處理程序，加氯、加氨、加藥的隨機變化，以及回流泵房等，都要采取各種先進監控技術來伺服變化。 上世紀八十年代中期，我院承擔的北京市第九水廠設計中已充分認識了這個問題。從整個工藝流程到變配電設備選型，不是按最高日最高時的流量和其對應的壓力為工作點來選水泵和水泵組合；而是在滿足最大設計水量的基礎上，盡量使調速高效特性曲線接近系統的特性曲線，也就是說，盡量將各種調速泵組合的高效區能套入出現機率最高的工作段或點上。調速水泵臺數，應在全年內運行工況中開泵出現次數最多的臺數為需要的臺數，而備用選泵用定速泵。北京第九水廠配水泵工作特性曲線圖如圖3。
由電算可知，首期2臺2500kW運轉的機率最大，其次為3臺同時運轉，要考慮的是各種臺數組合的系統曲線的高效區均能包入高日高時流量的基礎上向右下方移動。由圖可知，加大了額定流量，但降低了額定揚程，使多合配水泵綜合的高效中心線介于兩、三臺水泵運轉時的系統特性曲線之間，二期后同時運轉需要4臺2500kW的水泵機組，再考慮日變系數和時變系數的變化率，設計中規定，4臺運轉泵均采用變頻調速裝置，這樣運轉，最為經濟合理。當1臺調速泵有故障時，可以3調1定運轉，其綜合效率降低一點，而工作揚程還是很高。如果按老套路設計，就會選更多的水泵機組，為了調節水量，就要選各種不同容量不同型號的水泵機組，或者只上1臺調速裝置去試一試；這樣一來，水泵機組很多，泵房面積很大，土建投資更大；同時，管理維修難度加大，水錘現象無法避免，更談不上什么供水系統優化調度了?，F在北京水源九廠的送水泵房有了4套西門子的變頻調速裝置，第三期又上了2套羅賓康的電壓源型的變頻調速裝置。6臺2500kW的調速水泵機組同時并聯運轉。日供水量為150萬m3/d，占了北京總供水量的2/3之多，其節能降耗的成果非常顯著。
從上世紀80年代開始，水工業市場真正步入了變頻調速時代。如北京水源九廠、深圳梅林水廠、深圳東湖泵站、北京第八水廠、長春第二水廠，上海原水公司，上海、廣州、重慶、成都、長春、武漢、昆明、石家莊、大慶油田、廈門、福州、東莞、天津、蘇州、沈陽、哈爾濱、西安自來水公司等幾百個大中小型水廠的配水泵房都選用了變頻調速裝置。水泵電機單機容量從200kW到3000kW，采用了大容量的變頻調速裝置約2000臺以上。200kW以下容量選用變頻調速裝置的就更多了。
2.3 創建科學的理想的虛擬的特性曲線至關重要
一個有科學素質的水企業，對陳舊落后的工藝和設備要盡快革新，供應鏈建立了，計劃決策，最上層的ERP系統和最底層的PCS的過程監控系統要同步建設，對變化了的市場要做到實時同步的快速響應；對一些沒有通信功能的老掉牙的監測儀器儀表、傳感器、變送器、、執行器、驅動器和電氣機械等一切現場設備要盡快數字化，實現信息快速整合性；對廠站級的控制設備，要加強網絡建設，使中間環節的MES的產品制造層具有快速實時同步響應能力；對水質或一些突然事件發生巨大變化時，系統對異常情況的對策要有同步應變的快速性。
每建一個多臺水泵并聯運行的泵站或改造一個大規模的綜合的給水排水系統，都要選用“泵站節電節水的最高目標”等軟件包，使整個泵站的綜合的運轉特性曲線，由一條曲線擴大為一個工作面，由一個點變成沿管阻特性曲線的一個線段，將多臺并聯運行的調速泵組合為一臺等效的理想特性曲線。從上面二個實例可知，創建理想的綜合等效的多臺水泵并聯運轉的虛擬的特性曲線是多么的重要，見圖3。就是說，變頻調速，特別是在小流量的最低速時，也能使泵站始終運行在高效區域內，真正平滑無級的運轉在最優化的組合上，保證水處理系統一直運轉在最低的電耗、藥耗、水耗的目標上。
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3.選擇最佳的調速方式
工程建完了，其水泵機組和管道就定了，如圖1、圖2、圖3所示。要改變總的出水流量，采用古老的調閥門方法，是不可行的，會產生巨大的水錘，會有巨大的破壞力，故障實例屢見不鮮，北京某大型取水廠采用閥門調試時，當時未投入變頻器，巨大的水錘將大閥門全部打破，造成巨大經濟損失！許多專家學者為之震驚。采用液力耦合器，電能是節省一些，但電耗還是不小，最好的辦法就是采用變頻無級調速技術，就很接近理想的控制曲線。當然在一些調速范圍不很大的水廠，也可以采用軟啟動器設備，有一定范圍的調節，簡單、實用、價格更便宜，但其節電效果肯定不如變頻調速裝置。應用于水泵類的中壓電機，主要為三相異步電動機，包括鼠籠型和繞線型，高效率的調速方式有兩種，即定子側變頻和轉子側變頻。定子側變頻也叫中壓變頻，普遍應用鼠籠型電動機，深受各行業客戶群的需求。許多性能更好、更適合水泵機組調速的高效綠色環保型中壓變頻器可供我們選用。現在有一種轉子變頻調速裝置，因為轉子側電壓低，所以技術復雜度降低、體積縮小了、可靠性相對提高了、價格也適中。采用內反饋電動機的轉子變頻裝置，被控制電動機轉差功率直接回饋給電動機本身，增大了該電動機的出力 ,轉差功率不回饋入電網，當然也不需要升壓變壓器。
某水泥廠和某鋼廠分別選用廣東華拿公司280KW和450KW內反饋轉子變頻器在水泵和風機上應用 ，由2006年1月投運至今，運行良好，節電效果十分顯著，每年平均達到節電30%～50%。水工業各行業的節能降耗市場巨大，再舉各行業的幾個典型應用實例。
4.水工業各行業的幾個典型應用實例
4.1 變頻器在城市雨污水排放泵站中的節能降耗改造項目中的廣泛應用
沿江河兩岸的大中小型城市，如上海、南京、武漢、鎮江、天津等城市，為了保護城池，把建設污水排放工程放在非常重要的位置。
前幾年，上海市某污水排放泵站，采用了6臺1000KW～1600KW變頻器，電壓6KV。由于無法預測污水排量的實際數值，設計專家們，選用了同一容量和型號的多臺水泵，選中美國羅賓康公司的中壓電壓源型變頻器。這種電壓源型變頻器，功率因數在0.95以上，效率高達97%，諧波電流總失真小于2%，采用低壓的IGBT器件，可靠性高，技術成熟。模塊化設計，維護簡單，，園滿的解決了變化無常的污水排量問題，收到了很好的節電效果。
4.2變頻器在某水利系統泄洪閘門啟閉機節能降耗改造項目中的廣泛應用
水利系統各類泄洪閘門啟閉機，絕大部分都是人工操作，效率低，可靠性差，危險性極大。項目改造中，采用了PLC可編程控制器和變頻器，實現了無人值守的泄洪閘門啟閉機自動變速控制功能，節約了大量能源，效率提高了，危險消除了，安全有保障了。
又如廣東水利系統某江邊排澇泵站，安裝了4組斜式軸流水泵機組，每臺500kw，電壓10kv，要求泵站運行的響應速度要小于0.5S，畫面實時數據刷新時間(從數據刷新后算起)≤1s，實現了優化調控及遠方遙測遙控功能，以及遠方滅磁檢測功能。大大地減輕了運行管理人員的勞動強度； 系統監測完善、安全可靠有效地避免事故的發生;減少設備損失費用； 系統實現與上一級聯網，實現數據共享。由于采用了變頻調速技術，節約了大量能源。
4.3變頻器在南水北調工程各輸水泵站工程中的大量選用
北京市田村山水廠和石化供水取水泵站改擴建工程均為南水北調工程的最重要的配套項目，6kv中壓水泵機組均選用西門子電壓源型的高效變頻器，根據用戶的實際需要，進行在線的變速監控。其他各輸水泵站都選用西門子等公司的變頻器作為節能降耗的主要措施。
4.4變頻器在污水深度處理工藝中節能降耗的廣泛應用
污水深度處理工藝主要是為污水回用于工業等特殊用途而進行的進一步處理工藝，又叫中水處理或再生水處理。通常的處理工藝有混凝沉淀、過濾、加藥加氯等，并設有出水泵站。 變頻裝置一般用在混凝沉淀池的刮泥機、濾站的反沖洗水泵及鼓風機、加氯加藥間的加藥泵、出水泵站的出水泵等 。離心濃縮具有濃縮速度快、臭味小等特點，現在被越來越多的污水廠采用，主要設備有污泥濃縮機，加藥泵、進泥泵等。一般污泥濃縮機及加藥泵均采用變頻調速裝置控制; 離心脫水機一般均采用變頻調速裝置控制，脫水機的控制參數需根據進泥泥質的變化進行調節。離心脫水機的進泥泵也常采用變頻調速控制.其它如加藥泵也需要隨時進行調節，一般也采用變頻調速裝置控制，
北京市再生水廠成為北京市中水系統供水的一部分。在改造中，選用了北京市某公司生產的無電網污染高壓大功率變頻器。 使用后節能效果明顯。
又：奧運配套工程工程項目中的北京北小河污水處理廠,日處理量達10萬立方米，泵站采用全套的西門子電氣、電機、變頻器和自動化控制設備及膜生物反應槽(MBR)，再生水用于奧運公園景觀水中。
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4.5變頻器在各工礦企業給排水及工業廢水處理節能降耗工程項目中的廣泛應用。
地處遠離城市的山區中，不能使用市政的自來水管網，自建一個小型的供水系統。為節能考慮，水處理站往高位水池送水的水泵用變頻器驅動，高位水池的水位信號也通過電纜送到水處理站，與變頻器組成一個水位閉環控制系統，適當調節水位閉環控制系統的給定，可有不錯的節能效果。通過在住宅區供水系統中采用變頻調速恒壓供水技術，對原有的供水設施進行了技術改造。投入運行一年來，節電率達38.5％，節水率達20.5％，實現24h全天供水，改善了水泵電機的機械特性，供水系統運行無沖擊、無水錘，平穩可靠。
4.6變頻器在大學城中水處理節能降耗項目中的廣泛應用。
某大學為了節約用水，利用本校的污水進行再處理，回收再利用。為保證中水管網的壓力自動恒定，滿足用戶的需求，設計了全自動變頻調速給水系統。在用戶設定中水管網壓力后，系統根據設定值和壓力傳感器的管網實際壓力信號，自動調整加壓泵中定量泵的啟停和變頻泵的轉速，在較高的精度范圍內保證管網的壓力恒定。無論用水高、低峰均可在保證供水壓力的前提下最大限度的節省電能。同時，減少了由于無謂磨損、頻繁啟停等原因對水泵造成的損害；防止了由于管網壓力過高造成跑、冒事故。
4.7 變頻器在污水處理廠節能降耗改造項目中的廣泛應用。
SBR反應池是一種間歇進水、間歇出水、變容積、完全混合、靜置沉淀、厭氧－缺氧－好氧順序發生的循環活性污泥反應器。SBR系統的運行是周期性的循環操作，操作模式由控制軟件選擇指定，運行方式的調整通過調整軟件的基本參數即可實現，具有高度的可控性和靈活性。針對SBR工藝設計的這種曝氣系統，采用變頻調速器調節羅茨鼓風機風量，取消了節流裝置, 使進入曝氣池的空氣壓力及流速穩定，在使用上也可以達到十分理想的效果，避免了使用空氣調節閥帶來的調解范圍線性度較窄的弊端，以及在空氣調節閥上的能量損失。風機采用變頻調速可方便地從低速啟動，啟動平穩，啟動電流小。 對風機來說降低轉速的同時，噪音大幅度降低。
4.8變頻器在各種大中小型電廠給水排水設備節能降耗的改造項目中的廣泛應用
重慶合川雙槐電廠（2×300MW）工程，水源取至渠江，該江水位變化較大，枯水期與洪水期的水位變幅達30米左右。取水口水壓因水位落差的變化也隨之發生較大改變，取水量也相應發生變化。為了保證取水管道的流量處在一個比較穩定的范圍值內，取水泵則需隨著取水口水位的變化頻繁起停，造成取水管道壓力變化較大，而且電機運行效率極低。取水口水位越高，管道壓力就越高，調節閥門開度越小，電能損失就越嚴重。為了降低取水泵的單耗，節約運行成本，某院對2臺江邊取水泵（功率400kW，電壓等級6kV）采用高壓變頻調節控制，選用東方日立公司的DHVECTOL－DI00500/06B變頻器產品。
負荷率按比值0.752計算，扣除變頻器的耗電量4％P（變頻器功率），每臺電機年運行小時數按5500小時考慮，單臺電機運行一年可節約的電量為：519411.2kW.h，電費按0.50元/ kW.h計算，每臺泵一年節約電費為259705.6元，一年可節約運行成本26萬元。采用變頻調速后，起動實現了軟起動，運行十分平穩;消除了對電網和機械設備的沖擊效應；降低了設備維護保養費用；降低了噪音；延長了設備的使用壽命；提高了系統運行質量；具有良好的社會和經濟效益。
4.9 變頻器在水利行業大型泵站節能降耗改造項目中的廣泛運用
全國的水利行業大型泵站有383處，2663座，共16360臺水泵機組，合計448。88萬KW。納入“十一五”改造的大型泵站共計318處，1514座，10649臺機組，共計375。69萬KW。全國水利行業為了提高效益，除了選用高效的優質泵和閥門之外，采用高效的調速裝置是當務之急。采用雙速電機，運行可靠，設備造價高;采用液力耦合器, 低速時效率很低,調速范圍小,節能有限;采用變頻調速,可以平滑的無級調速,運行可靠,節能降耗效果最高21世紀是IT技術、數字技術、網絡技術的時代,大型的水利泵站改造,起點要高,要抓住這個大好時機,盡快提升泵站技術的裝配水平,提高泵站的競爭力。西門子公司和ABB等公司的變頻調速裝置,已經成功的運用在國內外許多大型的排灌泵站或流域調水工程之中,節省了大量能源,優化了工藝運轉條件。各網站雜志媒體有大量報導，有很好的節能降耗作用，這里不再重復。
4.10變頻器在居民區生活消防節能降耗改造項目的廣泛運用。
某居民區變頻調速供水系統由電器控制柜(內有變頻器、PID或PLC控制器、電器控制系統制面板等)、水泵電機、各種閥門、儀表、壓力傳感器和水位傳感器、流量開關等組成。根據供水系統需要在控制器上(微型工控計算機)編程設定供水參數，自動控制變頻器使電機軟啟動，在運行過程中，安裝在水泵出口處的壓力傳感器則檢測管網中的瞬時壓力信號傳送到控制器，經微機分析運算后控制變頻器，使變頻器改變工作頻率控制水泵電機的轉速，達到自動穩壓和調節供水流量。在系統設計時，按用戶最大需水量(小時計)多少來選用水泵機組的大小，來滿足生活、消防、供熱 、灌溉等用途的供應要求。
4.11變頻器在大學城污水回收節能降耗改造項目中的廣泛運用。
石家莊鐵道學院在2002年,校園污水管網改造工程，工程采用SBR工藝處理洗浴廢水并回用于沖洗廁所，日處理量可達306噸。變量泵選用ABB400系列變頻器，由用戶管網的壓力信號（4-20mA）分別送至變頻器控制單元和PLC，與給定信號比較后經PID運算產生調節信號送至變頻器，控制變頻器的輸出頻率，從而調節水泵轉速。 采用變頻調速供水 與原來氣壓罐給水方式的恒速泵運行方式相比，明顯節省電能，采用變頻器而增加的投入在運行后一年至一年半即可收回。實現了對系統設備的實時監控以及工藝的自動運行，保證了運行狀態最優，節約了能耗和人力，提高了整個系統的技術水平。占地面積小、安裝快、投資省;無人值守、可靠性高；變頻調速水泵的啟動為軟啟動，減少了對水泵及管網的沖擊， 有效延長泵組的使用壽命。
4.12變頻器在辦公樓群空調系統節能降耗改造項目中的廣泛運用。
某公司樓群有3臺循環水冷卻塔風機，在改造中，采用變頻器對各冷卻塔風機進行變頻調速, 各生產裝置返回的循環熱水用泵輸送到這些塔內, 促進熱水與空氣進行熱交換,使循環水冷卻，從而獲得各生產裝置所需循環水溫度≤32℃的冷水。當環境溫度升高時,啟動冷卻塔內的軸流風機實行強制通風,加快冷卻塔的熱交換。用實測數字進行節能計算, 獲得了顯著的經濟效益。恒壓供水技術是一種創新與發展,充分利用了FUJI ELECTRIC 優質產品變頻器 ，無需溫控表，PLC和控制器，功能完善，性能穩定可靠，受到廣大業主的充分肯定及推崇。
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5.實時工業以太網是現場控制網絡的最佳選擇
變頻調控系統包含多學科的技術領域，是一個快速監控的系統，需要存儲和處理大量的多種數據，并在網絡上要快速實時的處理和傳遞。水泵機組配套的變頻器是一個執行器， 變頻器就工作在工藝流程非常復雜，工作環境不好，要不斷接受指令變速運行，長時間運轉的工況中。泵站和凈化處理廠相距遙遠，加上無人值守，長期高負荷運轉，出現故障的機率就很高。變頻器必須數字化、智能化、網絡化和安全化，才能在網絡上進行快速的穩定工作、診斷和維修。
水流程工業越來越復雜。對一個大的水處理工程，過去的DCS系統、現場總線、PC、OPC和以太網技術,只要被鑲嵌在傳統的系統結構中去，也只能對系統作些邊緣性的提高，所有現場設備、控制器還是孤島獨立地控制，只管束獨立的數據。目前世界流行的六種實時工業以太網技術，打破了過去傳統的系統結構的堅冰，為真正科學的信息控制系統奠定了堅實的技術基礎。目前流行的實時工業以太網：PROFINET、 EtherCAT、Ethernet、Powerlink、EPA、MODBUS-IDA和Etherner/IP等。PROFINET應用最廣，占世界第一位，支持廠商最多。
流程企業希望有這樣的實時工業以太網：對整個監控系統來講，要有一個大家共同遵守的標準化編程語言系統軟件設計平臺；在一個實時工業以太網開發平臺上，只需要一個公共的變量定義和一個存放所有數據參數的實時數據庫，這個統一的實時數據庫是MES的核心設備，只有功能強大的實時數據庫，才能在線實時采集流程過程中的實時數據，才能進行統一的存儲與管理，才能進行運算分析和處理，才能在線提供開放的二次開發的數據信息資料，才能在線提供ERP和PCS系統中需要的準確數據，使決策部門根據供應鏈采集到的電子商務行情，及時修改生產計劃，通過MES系統將信息垂直又快速的傳達到最底層的PCS生產執行系統，真正提高生產效率，大大加快企業的應變能力，也就大大加強了企業的競爭力,這種實時工業以太網的標準軟件編程技術，能同時開發多主站和多終端的所有設備，也能同時調試和安裝眾多的機械設備；它應該是DCS、FCS、IPC、CNC、GIS、OAS、PLC、MC、無線傳感器網絡、SCADA系統的統一編程標準，都遵守TCP/IP通訊協議，同時能橫向傳輸所有從站之間的海量實時數據信息；這種開放的模塊式結構應面向所有工業的現場應用開放；從各個現場的光、機、電、氣、儀等一切設備到整個系統的全部設備都能無縫聯接并能在網絡中統一調度。用戶是上帝，希望廣大實時工業以太網的廠商，盡快研究出具有上述要求的更簡單實用的新平臺。
6 必須創建信息控制一體化的綜合自動化監控系統。
開放，就意味著在網絡上能互連、互通、共享和互操作。綜合自動化集成架構、就是將工程中工藝、機械、電氣、儀器儀表測控系統等現場設備、監控組態軟件、通信網絡、計劃管理、生產制造執行、商務供應鏈、財務人事、領導決策等內聯網進行同步設計,做到有機的整合集成，謀求實現最佳經濟效益。什么是信息控制一體化的綜合自動化的集成？著名的美國咨詢集團ARC的描述比較準確：從全局的觀念對整個工廠的流程所牽涉的各個環節，通過單一而又統一的平臺來進行工程設計和組態、可視化、控制、生產管理和調度、資產設備管理；具有良好的可擴展能力、可滿足小規模的單元控制、中規模的區域控制和大規模的全廠控制的各種要求；它在公共的工程環境、統一的通信框架、建立在工業標準的基礎上等幾個關鍵特征。這就是ARC提出的協同過程自動化系統CPAS（collaborative process Automation System）。其示意圖見圖4。一個好的綜合自動化系統是節能降耗的根本保證。
在設備層和現場控制層只有PAC可編輯自動控制器，才能滿足大型水廠的現代智能控制的要求，PAC綜合了PLC和IPC的諸多優點，還可以集成PLC、FCS、DCS等功能，是一個完全數字化的功能強大的開放的可編程自動控制器，PAC可以激活PLC、IPC、FCS系統的孤島現象，現場像變頻器一樣的所有執行器、儀器儀表、傳感器及所有電氣設備都有網絡接口，都要遵守TCP/IP通訊協議，才能在網絡中縱橫的無距離的高速的傳遞和處理各種信息，做到沒有誤差、快速適應；工程師們才能在網絡上輕松自由的高精度的進行頻率設定，準確的進行故障診斷，可在線的監控和維修變頻器軟硬件及電氣、儀器儀表等設備。
“網絡就是控制器”。我們搞綜合自動化系統的專家們認為，唯一正確的途徑是創建新型的“信息控制一體化”的科學的綜合自動化系統。實現“信息控制一體化”的關鍵是：抓住信息化的核心技術不放，各種數據、圖象、聲頻、視頻、文本、報表能暢通無阻，達到無距離無時限的垂直上下和橫平左右的安全高效快速的訪問；從本企業的實際情況出發，站在建設“數字工廠”的高點上思考問題，做好企業系統的ERP/MES/PCS三個系統基礎的科學配置，特別是選好功能強大的實時數據庫、監控組態軟件和先進控制軟件；各車間現場采用PAC可編程自動化控制器（也可選用新型的PLCopen設備）；光、機、電、氣、儀等一切現場設備做到全數字化、智能化、多功能化、網絡化、虛擬化，（采用嵌入式技術將網絡功能植入到舊設備中去、使它們具有網絡功能）；現場監控網絡采用全開放的實時工業以太網；共同采用TCP/IP通訊協議（対加氯、加藥、預估、氧曝、調速等響應時間要求毫秒級、抖動誤差小于1微秒的、可采用等時同步實時“IRT”等技術來滿足某些高精確度控制的要求）；這個科學的實用的現代化的水工業綜合自動化系統 ，就是“(INTERNET+WLAN)＋(RTE+WPAN)＋TCP/IP協議+PAC”的集成體,見圖5。
各專家、同仁學者，我們必須加強變頻器在實踐應用中的技術研究，對實踐中出現的技術難題，更要共同攻關和協力研究，巧妙運用虛似技術、嵌入式技術、網絡技術、微處理器技術和現代化智能控制理論去研發新型的綠色環保型的高端的成本低廉的變頻器，使客戶有更多挑選的余地。巨大的實踐客戶群和國內外的變頻器制造商，都必須樹立“創新是硬道理”的“科學發展觀”，用信息化帶動自動化，將變頻調速節能降耗的基本國策落實到實處。
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