1.引言

   随着十一五规划的实施，城乡缺水将更加严重。我国人均水资源占有量只有世界人均水平的四分之一。 据统计，年供水总量将达600亿立方米，到2010、2030、2050年我国城市相应需水量将分别增加到910亿立方米、1225亿立方米和1550亿立方米左右。“十一五”期间，全国新增供水能力400亿立方米，其中新增城市为160亿立方米，新增乡镇为80亿立方米，全国重点城市新增4500万立方米/日。预计到2030年，全国用水总量将达到7000亿到8000亿立方米，接近水资源可利用量的极限。

   当前情况是：一方面国家拨巨资进行建设，另一方面，老一套的经济运转模式，存在严重的污染和浪费,综观当前国内水工业市场，绝大多数是老企业，设备陈旧，工艺及供电设备老化，自动化水平低下，水耗药耗材耗严重，先进控制技术极少采用。就是近几年来新建扩建改建的水处理工程，也不能进行网络化监控，造成许多资源白白浪费。国务院每年都增加巨资，加大节能减排的力度。水工业各企业如何节能降耗？作者认为，要从每个工程项目出发，进行科学的分析研究，要花大力气从几个方面去解决问题。

　　2. 认真分析和创建综合等效的水泵特性曲线至关重要

   对每个水厂都要从实际情况出发，对水源供水做深入细致的调查分析，对水管的平差压力必须做大量的精确的科学计算。一个大型的给水工程往往有1个或2个以上的取水泵站，几个中间加压泵站和综合的净配水厂组成。一个大型的水泵站，又是多台机组并联运行。

　　下面举两个典型的工程设计实例，来分析要不要调速节能,什么方式是最理想的。

　　2.1 某大型水源取水泵站的实例分析：

　　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为转子实际转速；S为电机转差率；f为定子频率；P为电机极对数；Q为综合流量；H为水泵扬程；N为电机轴功率。）

   水工艺专家们，对取水泵站选泵设计时，都是考虑供水保证率达到95～99%的最低原水水位时泵站最大出水量的供水规模。水泵站的装机是按最不利条件下、最大时流量和所需相应扬程决定的。而实际上一年中只有几天能达到最大时流量，大多数时间里，水泵站都处在小流量下工作。为了适应流量的变化，许多泵站在运行中采取关小出口闸门的办法来控制流量，从而造成出口闸门前后的压力差值（少则多米多则几十米）就白白地浪费于闸门阻力上（见图1）。

　   当水泵台数足够多时，宏观上可以适应水量变化，但是水泵型号有限，装机台数过多，不仅管理不便，增大建筑面积，加大工程造价，流量脉冲变化极大，无法做到安全平稳调节水量变化，还需要调节阀来调节水量（见图2）。

　　很多水厂切削水泵叶轮来适应工作点需要，因水泵工作点不连续照样有大量能量损失。

   采用水泵机组无级调速技术，可连续地改变水泵转数，来变更水泵工况，使其流量与扬程适应于管网用水量的变化，才能提高机组效率，维持管网压力恒定，达到节能的效果。

   东北市政设计院设计的引英入连供水工程水源泵站，2001年正式投产，其供水能力为66万m3/d，共5台2800kW的卧式离心水泵，变速电机电压为3kV，其中4台水泵机组选用Simovert MV电压源型变频器，采用三电平的磁场定向式矢量控制技术，逆变侧采用了大功率全控器件高压IGBT元件, 实现dv/dt控制，减小了电机和变压器上的dv/dt。由于采用了KTY84器件，可在线地得到高精度的转矩控制，Simovert MV是一种可靠性较高的变频器，6年来一直运转良好，其节电效果非常明显：每年节电452万kW.h，按0.6元/kW.h计算，则每年均能省电费536万元。而取水泵站的全部调速装置投资为800万元，不到2年，就收回了基建投资。

　　2.2 某大型静水配水处理厂站的实例分析：

   给水处理工艺流程，一般为进水、配水井、絮凝沉淀、过滤、清水池、配水泵房，送入配水管网；还有加药、加氯、加氨等辅助系统，中间还有回流泵房等。

　　取水泵站的流量变化系数：

　　K取=Kd1/Kd2=1.4/0.6=2.33 …………………………………………… （6）

　　（Kd1—高日系数，取1.4，Kd2—低日系数，取0.6，Hh为水泵的几何高差，一般为常数；Hf =CQ2为管道摩阻水头，随流量平方而变化；Hf = Hfmax/Hfmin=Kd12/Kd22=5.4）

　　净配水厂的流量变化系数：

　　K配=（Kd1•Kh1）/（Kd2•Kh2）=（1.4×1.4）/0.6×0.5=6.53 …………（7）

　　（高时变化系数Kh1取1.4，低时系数Kh2取0.5。）

   由此可见，净配水厂比取水厂站的流量变化更大，给水处理厂更要考虑科学的调流降耗的措施。流量的千变万化，影响着整个处理系统的不断变化，如絮凝沉淀、各种过滤的处理程序，加氯、加氨、加药的随机变化，以及回流泵房等，都要采取各种先进监控技术来伺服变化。 上世纪八十年代中期，我院承担的北京市第九水厂设计中已充分认识了这个问题。从整个工艺流程到变配电设备选型，不是按最高日最高时的流量和其对应的压力为工作点来选水泵和水泵组合；而是在满足最大设计水量的基础上，尽量使调速高效特性曲线接近系统的特性曲线，也就是说，尽量将各种调速泵组合的高效区能套入出现机率最高的工作段或点上。调速水泵台数，应在全年内运行工况中开泵出现次数最多的台数为需要的台数，而备用选泵用定速泵。北京第九水厂配水泵工作特性曲线图如图3。

   由电算可知，首期2台2500kW运转的机率最大，其次为3台同时运转，要考虑的是各种台数组合的系统曲线的高效区均能包入高日高时流量的基础上向右下方移动。由图可知，加大了额定流量，但降低了额定扬程，使多合配水泵综合的高效中心线介于两、三台水泵运转时的系统特性曲线之间，二期后同时运转需要4台2500kW的水泵机组，再考虑日变系数和时变系数的变化率，设计中规定，4台运转泵均采用变频调速装置，这样运转，最为经济合理。当1台调速泵有故障时，可以3调1定运转，其综合效率降低一点，而工作扬程还是很高。如果按老套路设计，就会选更多的水泵机组，为了调节水量，就要选各种不同容量不同型号的水泵机组，或者只上1台调速装置去试一试；这样一来，水泵机组很多，泵房面积很大，土建投资更大；同时，管理维修难度加大，水锤现象无法避免，更谈不上什么供水系统优化调度了。现在北京水源九厂的送水泵房有了4套西门子的变频调速装置，第三期又上了2套罗宾康的电压源型的变频调速装置。6台2500kW的调速水泵机组同时并联运转。日供水量为150万m3/d，占了北京总供水量的2/3之多，其节能降耗的成果非常显著。

   从上世纪80年代开始，水工业市场真正步入了变频调速时代。如北京水源九厂、深圳梅林水厂、深圳东湖泵站、北京第八水厂、长春第二水厂，上海原水公司，上海、广州、重庆、成都、長春、武汉、昆明、石家庄、大庆油田、厦门、福州、东莞、天津、苏州、沈阳、哈尔滨、西安自来水公司等几百个大中小型水厂的配水泵房都选用了变频调速装置。水泵电机单机容量从200kW到3000kW，采用了大容量的变频调速装置约2000台以上。200kW以下容量选用变频调速装置的就更多了。

　　2.3 创建科学的理想的虚拟的特性曲线至关重要

    一个有科学素质的水企业，对陈旧落后的工艺和设备要尽快革新，供应链建立了，计划决策，最上层的ERP系统和最底层的PCS的过程监控系统要同步建设，对变化了的市场要做到实时同步的快速响应；对一些没有通信功能的老掉牙的监测仪器仪表、传感器、变送器、、执行器、驱动器和电气机械等一切现场设备要尽快数字化，实现信息快速整合性；对厂站级的控制设备，要加强网络建设，使中间环节的MES的产品制造层具有快速实时同步响应能力；对水质或一些突然事件发生巨大变化时，系统对异常情况的对策要有同步应变的快速性。

   每建一个多台水泵并联运行的泵站或改造一个大规模的综合的给水排水系统，都要选用“泵站节电节水的最高目标”等软件包，使整个泵站的综合的运转特性曲线，由一条曲线扩大为一个工作面，由一个点变成沿管阻特性曲线的一个线段，将多台并联运行的调速泵组合为一台等效的理想特性曲线。从上面二个实例可知，创建理想的综合等效的多台水泵并联运转的虚拟的特性曲线是多么的重要，见图3。就是说，变频调速，特别是在小流量的最低速时，也能使泵站始终运行在高效区域内，真正平滑无级的运转在最优化的组合上，保证水处理系统一直运转在最低的电耗、药耗、水耗的目标上。

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　　3.选择最佳的调速方式
  
   工程建完了，其水泵机组和管道就定了，如图1、图2、图3所示。要改变总的出水流量，采用古老的调阀门方法，是不可行的，会产生巨大的水锤，会有巨大的破坏力，故障实例屡见不鲜，北京某大型取水厂采用阀门调试时，当时未投入变频器，巨大的水錘将大阀门全部打破，造成巨大经济损失！许多专家学者为之震惊。采用液力耦合器，电能是节省一些，但电耗还是不小，最好的办法就是采用变频无级调速技术，就很接近理想的控制曲线。当然在一些调速范围不很大的水厂，也可以采用软启动器设备，有一定范围的调节，简单、实用、价格更便宜，但其节电效果肯定不如变频调速装置。应用于水泵类的中压电机，主要为三相异步电动机，包括鼠笼型和绕线型，高效率的调速方式有两种，即定子侧变频和转子侧变频。定子侧变频也叫中压变频，普遍应用鼠笼型电动机，深受各行业客户群的需求。许多性能更好、更适合水泵机组调速的高效绿色环保型中压变频器可供我们选用。现在有一种转子变频调速装置，因为转子侧电压低，所以技术复杂度降低、体积缩小了、可靠性相对提高了、价格也适中。采用内反馈电动机的转子变频装置，被控制电动机转差功率直接回馈给电动机本身，增大了该电动机的出力 ,转差功率不回馈入电网，当然也不需要升压变压器。

   某水泥厂和某钢厂分别选用广东华拿公司280KW和450KW内反馈转子变频器在水泵和风机上应用 ，由2006年1月投运至今，运行良好，节电效果十分显著，每年平均达到节电30%～50%。水工业各行业的节能降耗市场巨大，再举各行业的几个典型应用实例。

　　4.水工业各行业的几个典型应用实例

　　4.1 变频器在城市雨污水排放泵站中的节能降耗改造项目中的广泛应用

   沿江河两岸的大中小型城市，如上海、南京、武汉、镇江、天津等城市，为了保护城池，把建设污水排放工程放在非常重要的位置。

   前几年，上海市某污水排放泵站，采用了6台1000KW～1600KW变频器，电压6KV。由于无法预测污水排量的实际数值，设计专家们，选用了同一容量和型号的多台水泵，选中美国罗宾康公司的中压电压源型变频器。这种电压源型变频器，功率因数在0.95以上，效率高达97%，谐波电流总失真小于2%，采用低压的IGBT器件，可靠性高，技术成熟。模块化设计，维护简单，，园满的解决了变化无常的污水排量问题，收到了很好的节电效果。

　　4.2变频器在某水利系统泄洪闸门启闭机节能降耗改造项目中的广泛应用

   水利系统各类泄洪闸门启闭机，绝大部分都是人工操作，效率低，可靠性差，危险性极大。项目改造中，采用了PLC可编程控制器和变频器，实现了无人值守的泄洪闸门启闭机自动变速控制功能，节约了大量能源，效率提高了，危险消除了，安全有保障了。

   又如广东水利系统某江边排涝泵站，安装了4组斜式轴流水泵机组，每台500kw，电压10kv，要求泵站运行的响应速度要小于0.5S，画面实时数据刷新时间(从数据刷新后算起)≤1s，实现了优化调控及远方遥测遥控功能，以及远方灭磁检测功能。大大地减轻了运行管理人员的劳动强度； 系统监测完善、安全可靠有效地避免事故的发生;减少设备损失费用； 系统实现与上一级联网，实现数据共享。由于采用了变频调速技术，节约了大量能源。

　　4.3变频器在南水北调工程各输水泵站工程中的大量选用
 
   北京市田村山水厂和石化供水取水泵站改扩建工程均为南水北调工程的最重要的配套项目，6kv中压水泵机组均选用西门子电压源型的高效变频器，根据用户的实际需要，进行在线的变速监控。其他各输水泵站都选用西门子等公司的变频器作为节能降耗的主要措施。

　　4.4变频器在污水深度处理工艺中节能降耗的广泛应用

   污水深度处理工艺主要是为污水回用于工业等特殊用途而进行的进一步处理工艺，又叫中水处理或再生水处理。通常的处理工艺有混凝沉淀、过滤、加药加氯等，并设有出水泵站。 变频装置一般用在混凝沉淀池的刮泥机、滤站的反冲洗水泵及鼓风机、加氯加药间的加药泵、出水泵站的出水泵等 。离心浓缩具有浓缩速度快、臭味小等特点，现在被越来越多的污水厂采用，主要设备有污泥浓缩机，加药泵、进泥泵等。一般污泥浓缩机及加药泵均采用变频调速装置控制; 离心脱水机一般均采用变频调速装置控制，脱水机的控制参数需根据进泥泥质的变化进行调节。离心脱水机的进泥泵也常采用变频调速控制.其它如加药泵也需要随时进行调节，一般也采用变频调速装置控制，

   北京市再生水厂成为北京市中水系统供水的一部分。在改造中，选用了北京市某公司生产的无电网污染高压大功率变频器。 使用后节能效果明显。

   又：奥运配套工程工程项目中的北京北小河污水处理厂,日处理量达10万立方米，泵站采用全套的西门子电气、电机、变频器和自动化控制设备及膜生物反应槽(MBR)，再生水用于奥运公园景观水中。

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　　4.5变频器在各工矿企业给排水及工业废水处理节能降耗工程项目中的广泛应用。

   地处远离城市的山区中，不能使用市政的自来水管网，自建一个小型的供水系统。为节能考虑，水处理站往高位水池送水的水泵用变频器驱动，高位水池的水位信号也通过电缆送到水处理站，与变频器组成一个水位闭环控制系统，适当调节水位闭环控制系统的给定，可有不错的节能效果。通过在住宅区供水系统中采用变频调速恒压供水技术，对原有的供水设施进行了技术改造。投入运行一年来，节电率达38.5％，节水率达20.5％，实现24h全天供水，改善了水泵电机的机械特性，供水系统运行无冲击、无水锤，平稳可靠。

　　4.6变频器在大学城中水处理节能降耗项目中的广泛应用。

   某大学为了节约用水，利用本校的污水进行再处理，回收再利用。为保证中水管网的压力自动恒定，满足用户的需求，设计了全自动变频调速给水系统。在用户设定中水管网压力后，系统根据设定值和压力传感器的管网实际压力信号，自动调整加压泵中定量泵的启停和变频泵的转速，在较高的精度范围内保证管网的压力恒定。无论用水高、低峰均可在保证供水压力的前提下最大限度的节省电能。同时，减少了由于无谓磨损、频繁启停等原因对水泵造成的损害；防止了由于管网压力过高造成跑、冒事故。

　　4.7 变频器在污水处理厂节能降耗改造项目中的广泛应用。

   SBR反应池是一种间歇进水、间歇出水、变容积、完全混合、静置沉淀、厌氧－缺氧－好氧顺序发生的循环活性污泥反应器。SBR系统的运行是周期性的循环操作，操作模式由控制软件选择指定，运行方式的调整通过调整软件的基本参数即可实现，具有高度的可控性和灵活性。针对SBR工艺设计的这种曝气系统，采用变频调速器调节罗茨鼓风机风量，取消了节流装置, 使进入曝气池的空气压力及流速稳定，在使用上也可以达到十分理想的效果，避免了使用空气调节阀带来的调解范围线性度较窄的弊端，以及在空气调节阀上的能量损失。风机采用变频调速可方便地从低速启动，启动平稳，启动电流小。 对风机来说降低转速的同时，噪音大幅度降低。

　　4.8变频器在各种大中小型电厂给水排水设备节能降耗的改造项目中的广泛应用

   重庆合川双槐电厂（2×300MW）工程，水源取至渠江，该江水位变化较大，枯水期与洪水期的水位变幅达30米左右。取水口水压因水位落差的变化也随之发生较大改变，取水量也相应发生变化。为了保证取水管道的流量处在一个比较稳定的范围值内，取水泵则需随着取水口水位的变化频繁起停，造成取水管道压力变化较大，而且电机运行效率极低。取水口水位越高，管道压力就越高，调节阀门开度越小，电能损失就越严重。为了降低取水泵的单耗，节约运行成本，某院对2台江边取水泵（功率400kW，电压等级6kV）采用高压变频调节控制，选用东方日立公司的DHVECTOL－DI00500/06B变频器产品。

   负荷率按比值0.752计算，扣除变频器的耗电量4％P（变频器功率），每台电机年运行小时数按5500小时考虑，单台电机运行一年可节约的电量为：519411.2kW.h，电费按0.50元/ kW.h计算，每台泵一年节约电费为259705.6元，一年可节约运行成本26万元。采用变频调速后，起动实现了软起动，运行十分平稳;消除了对电网和机械设备的冲击效应；降低了设备维护保养费用；降低了噪音；延长了设备的使用寿命；提高了系统运行质量；具有良好的社会和经济效益。

　　4.9 变频器在水利行业大型泵站节能降耗改造项目中的广泛运用

   全国的水利行业大型泵站有383处，2663座，共16360台水泵机组，合计448。88万KW。纳入“十一五”改造的大型泵站共计318处，1514座，10649台机组，共计375。69万KW。全国水利行业为了提高效益，除了选用高效的优质泵和阀门之外，采用高效的调速装置是当务之急。采用双速电机，运行可靠，设备造价高;采用液力耦合器, 低速时效率很低,调速范围小,节能有限;采用变频调速,可以平滑的无级调速,运行可靠,节能降耗效果最高21世纪是IT技术、数字技术、网络技术的时代,大型的水利泵站改造,起点要高,要抓住这个大好时机,尽快提升泵站技术的装配水平,提高泵站的竞争力。西门子公司和ABB等公司的变频调速装置,已经成功的运用在国内外许多大型的排灌泵站或流域调水工程之中,节省了大量能源,优化了工艺运转条件。各网站杂志媒体有大量报导，有很好的节能降耗作用，这里不再重复。

　　4.10变频器在居民区生活消防节能降耗改造项目的广泛运用。

   某居民区变频调速供水系统由电器控制柜(内有变频器、PID或PLC控制器、电器控制系统制面板等)、水泵电机、各种阀门、仪表、压力传感器和水位传感器、流量开关等组成。根据供水系统需要在控制器上(微型工控计算机)编程设定供水参数，自动控制变频器使电机软启动，在运行过程中，安装在水泵出口处的压力传感器则检测管网中的瞬时压力信号传送到控制器，经微机分析运算后控制变频器，使变频器改变工作频率控制水泵电机的转速，达到自动稳压和调节供水流量。在系统设计时，按用户最大需水量(小时计)多少来选用水泵机组的大小，来满足生活、消防、供热 、灌溉等用途的供应要求。

　　4.11变频器在大学城污水回收节能降耗改造项目中的广泛运用。

   石家庄铁道学院在2002年,校园污水管网改造工程，工程采用SBR工艺处理洗浴废水并回用于冲洗厕所，日处理量可达306吨。变量泵选用ABB400系列变频器，由用户管网的压力信号（4-20mA）分别送至变频器控制单元和PLC，与给定信号比较后经PID运算产生调节信号送至变频器，控制变频器的输出频率，从而调节水泵转速。 采用变频调速供水 与原来气压罐给水方式的恒速泵运行方式相比，明显节省电能，采用变频器而增加的投入在运行后一年至一年半即可收回。实现了对系统设备的实时监控以及工艺的自动运行，保证了运行状态最优，节约了能耗和人力，提高了整个系统的技术水平。占地面积小、安装快、投资省;无人值守、可靠性高；变频调速水泵的启动为软启动，减少了对水泵及管网的冲击， 有效延长泵组的使用寿命。

　　4.12变频器在办公楼群空调系统节能降耗改造项目中的广泛运用。

   某公司楼群有3台循环水冷却塔风机，在改造中，采用变频器对各冷却塔风机进行变频调速, 各生产装置返回的循环热水用泵输送到这些塔内, 促进热水与空气进行热交换,使循环水冷却，从而获得各生产装置所需循环水温度≤32℃的冷水。当环境温度升高时,启动冷却塔内的轴流风机实行强制通风,加快冷却塔的热交换。用实測数字进行节能计算, 获得了显著的经济效益。恒压供水技术是一种创新与发展,充分利用了FUJI ELECTRIC 优质产品变频器 ，无需温控表，PLC和控制器，功能完善，性能稳定可靠，受到广大业主的充分肯定及推崇。

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　　5.实时工业以太网是现场控制网络的最佳选择

   变频调控系统包含多学科的技术领域，是一个快速监控的系统，需要存储和处理大量的多种数据，并在网络上要快速实时的处理和传递。水泵机组配套的变频器是一个执行器， 变频器就工作在工艺流程非常复杂，工作环境不好，要不断接受指令变速运行，长时间运转的工况中。泵站和净化处理厂相距遥远，加上无人值守，长期高负荷运转，出现故障的机率就很高。变频器必须数字化、智能化、网络化和安全化，才能在网络上进行快速的稳定工作、诊断和维修。

   水流程工业越来越复杂。对一个大的水处理工程，过去的DCS系统、现场总线、PC、OPC和以太网技术,只要被镶嵌在传统的系统结构中去，也只能对系统作些边缘性的提高，所有现场设备、控制器还是孤岛独立地控制，只管束独立的数据。目前世界流行的六种实时工业以太网技术，打破了过去传统的系统结构的坚冰，为真正科学的信息控制系统奠定了坚实的技术基础。目前流行的实时工业以太网：PROFINET、 EtherCAT、Ethernet、Powerlink、EPA、MODBUS-IDA和Etherner/IP等。PROFINET应用最广，占世界第一位，支持厂商最多。

   流程企业希望有这样的实时工业以太网：对整个监控系统来讲，要有一个大家共同遵守的标准化编程语言系统软件设计平台；在一个实时工业以太网开发平台上，只需要一个公共的变量定义和一个存放所有数据参数的实时数据库，这个统一的实时数据库是MES的核心设备，只有功能强大的实时数据库，才能在线实时采集流程过程中的实时数据，才能进行统一的存储与管理，才能进行运算分析和处理，才能在线提供开放的二次开发的数据信息资料，才能在线提供ERP和PCS系统中需要的准确数据，使决策部门根据供应链采集到的电子商务行情，及时修改生产计划，通过MES系统将信息垂直又快速的传达到最底层的PCS生产执行系统，真正提高生产效率，大大加快企业的应变能力，也就大大加强了企业的竞争力,这种实时工业以太网的标准软件编程技术，能同时开发多主站和多终端的所有设备，也能同时调试和安装众多的机械设备；它应该是DCS、FCS、IPC、CNC、GIS、OAS、PLC、MC、无线传感器网络、SCADA系统的统一编程标准，都遵守TCP/IP通讯协议，同时能横向传输所有从站之间的海量实时数据信息；这种开放的模块式结构应面向所有工业的现场应用开放；从各个现场的光、机、电、气、仪等一切设备到整个系统的全部设备都能无缝联接并能在网络中统一调度。用户是上帝，希望广大实时工业以太网的厂商，尽快研究出具有上述要求的更简单实用的新平台。

　　6 必须创建信息控制一体化的综合自动化监控系统。

   开放，就意味着在网络上能互连、互通、共享和互操作。综合自动化集成架构、就是将工程中工艺、机械、电气、仪器仪表测控系统等现场设备、监控组态软件、通信网络、计划管理、生产制造执行、商务供应链、财务人事、领导决策等内联网进行同步设计,做到有机的整合集成，谋求实现最佳经济效益。什么是信息控制一体化的综合自动化的集成？著名的美国咨询集团ARC的描述比较准确：从全局的观念对整个工厂的流程所牵涉的各个环节，通过单一而又统一的平台来进行工程设计和组态、可视化、控制、生产管理和调度、资产设备管理；具有良好的可扩展能力、可满足小规模的单元控制、中规模的区域控制和大规模的全厂控制的各种要求；它在公共的工程环境、统一的通信框架、建立在工业标准的基础上等几个关键特征。这就是ARC提出的协同过程自动化系统CPAS（collaborative process Automation System）。其示意图见图4。一个好的综合自动化系统是节能降耗的根本保证。

   在设备层和现场控制层只有PAC可编辑自动控制器，才能满足大型水厂的现代智能控制的要求，PAC综合了PLC和IPC的诸多优点，还可以集成PLC、FCS、DCS等功能，是一个完全数字化的功能强大的开放的可编程自动控制器，PAC可以激活PLC、IPC、FCS系统的孤岛现象，现场像变频器一样的所有执行器、仪器仪表、传感器及所有电气设备都有网络接口，都要遵守TCP/IP通讯协议，才能在网络中纵横的无距离的高速的传递和处理各种信息，做到没有误差、快速适应；工程师们才能在网络上轻松自由的高精度的进行频率设定，准确的进行故障诊断，可在线的监控和维修变频器软硬件及电气、仪器仪表等设备。

   “网络就是控制器”。我们搞综合自动化系统的专家们认为，唯一正确的途径是创建新型的“信息控制一体化”的科学的综合自动化系统。实现“信息控制一体化”的关键是：抓住信息化的核心技术不放，各种数据、图象、声频、视频、文本、报表能暢通无阻，达到无距离无时限的垂直上下和横平左右的安全高效快速的访问；从本企业的实际情况出发，站在建设“数字工厂”的高点上思考问题，做好企业系统的ERP/MES/PCS三个系统基础的科学配置，特别是选好功能强大的实时数据库、监控组态软件和先进控制软件；各车间现场采用PAC可编程自动化控制器（也可选用新型的PLCopen设备）；光、机、电、气、仪等一切现场设备做到全数字化、智能化、多功能化、网络化、虚拟化，（采用嵌入式技术将网络功能植入到旧设备中去、使它们具有网络功能）；现场监控网络采用全开放的实时工业以太网；共同采用TCP/IP通讯协议（対加氯、加药、预估、氧曝、调速等响应时间要求毫秒级、抖动误差小于1微秒的、可采用等时同步实时“IRT”等技术来满足某些高精确度控制的要求）；这个科学的实用的现代化的水工业综合自动化系统 ，就是“(INTERNET+WLAN)＋(RTE+WPAN)＋TCP/IP协议+PAC”的集成体,见图5。

   各专家、同仁学者，我们必须加强变频器在实践应用中的技术研究，对实践中出现的技术难题，更要共同攻关和协力研究，巧妙运用虚似技术、嵌入式技术、网络技术、微处理器技术和现代化智能控制理论去研发新型的绿色环保型的高端的成本低廉的变频器，使客户有更多挑选的余地。巨大的实践客户群和国内外的变频器制造商，都必须树立“创新是硬道理”的“科学发展观”，用信息化帶动自动化，将变频调速节能降耗的基本国策落实到实处。