基于PLC的污水处理自动控制系统研究
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摘要：随着社会进步，经济稳步发展，生活水平不断提高，环境问题已经成为了一个严重的问题，其中污水处理的问题已经迫在眉睫，急需要去解决。然而大部分污水处理厂的控制通常是传统的仪表控制，主要是人工控制，很少一部分是半自动、半手动控制方法，数据也不能及时的得到并处理。这样使得大部分污水处理厂的运行成本高，经济收益比较低，而且控制系统落后等一系列问题。因此，实现污水处理厂的自动控制系统已经成为污水处理厂安全、稳定、长周期和优化运行的重要保证，而研究污水处理过程自动控制系统的功能、架构与实施方法具有重要的实用意义。本文运用PLC控制技术就污水处理厂从污水进入到净化完成的工艺流程及自动控制系统进行了设计。
关键词：污水处理；自动控制系统；PLC；设计
1引言
由于改革的深入，社会进程的加快，人们对生活质量的要求也越来越高。人们对于自己所生活的环境也提出了更高的要求，伴随着社会的发展环境污染问题也越来越严重，尤其是水资源的污染给人们的身体带来了危害，所以污水的处理工作就变成了社会的重大工作。然而污水处理的技术还处于比较低的程度，污水处理厂的手动控制和半自动化控制严重影响了污水的处理效率，所以人们希望设计一种可以实现自动化控制的系统。自控系统的设计可以实现污水厂的全自动控制，便于对水质质量的时刻检测，对污水厂污水处理的效率有了很大的提升，而且节约能源、降低投资，顺应世界污水厂的发展趋势。
1.1目的和意义
淡水匮乏是世界上多数国家面临的问题，其中我国面临的问题更加严峻，所以解决水资源短缺问题刻不容缓。然而工业的发展已经对水造成了严重的污染，污水带给了人们严重的危害所以解决污水问题就尤为重要。污水的处理不仅可以解决水资源的短缺问题还可以净化环境。然而国内的污水处理厂都采用半自动半手动的处理方式这就使得污水处理工作效率低，净化不完全严重制约着社会的发展。所以实现污水厂的自动控制系统就变的尤为重要。污水厂自动控制系统设计不仅能实现全自动化，提高处理厂的工作效率，还可以时刻检测水质质量，根据相应的情况作出对应的操作。
1.2研究现状
国外的西方资本主义国家由于经济比较发达，科技水平比较高，所以在环境保护方面比其他国家做得早而且得到了很好的效果。尤其在污水处理方面他们已经实现了污水处理厂的自动控制系统，大大的解放了劳动生产力而且效率得到了大幅提升。近些年来，在国家环保政策的影响下，污水处理厂在我国污水处理工作取得了一定进展，但在实际工作中存在不同层次的问题。尤其在污水处理的自动化控制水平上，信息自动化还没有完全实现。在污水处理工作中，也采用人工与自动控制相结合，还需要引进一些污水处理设备。同时，对于一些较小的污水处理厂，由于污水处理工作的有关管理人员不重视，在这方面缺乏资金，导致污水处理技术跟不上，相关设施不完善，并被不同时节影响，导致污水处理不能及时进行，由于使用国内的离线仪表导致污水处理的结果也不是很好，对于污水的自动控制系统还没有很深刻的了解。
2污水厂自控系统的硬件设计
2.1系統的结构方式
污水厂自动控制系统有两种方式：一是数据监控采集方式，二是全厂自动控制方式，该方式数据采集及控制功能均可实现，组态灵活，是现阶段污水厂自动控制系统常用的方式。
2.2 PLC工作子站
PLC为了更好和更稳定的工作，软、硬件方面都做了一些调整，使其具有更高的可靠性、稳定性。现在产品的优点：
（1）处理速度显著提高。
（2）CPU的资源裕量显著增加。
（3）CPU 通信性能显著增强。
（4）硬件冗余CPU同步速率更快。
（5）兼容性强。
PLC工作站的功能如下：
（1）进水泵房PLC工作站
查看格栅变化的水面高度及机器的工作状况。手动/自动控制设备的运行，依据泵的运行时间，自动开启水泵机组。
（2）污泥泵房PLC工作站
查看污泥泵房各机器的工作状况，按照规定标准值智能运行设备机组。
（3）脱水车间PLC工作站
查看脱水车间各机器的状况、污泥池液面高度和参数。
（4）变电站PLC工作站
对变电站中输入线路和各配电线路状况的查看。
3污水厂自控系统的软件设计
自控系统软件设计分为自动控制和下位机PLC程序设计两部分。
3.1 自动控制方式
自动控制方式有：现场手动控制、工作站PLC控制和中央控制室控制。
3.2 PLC 程序设计
PLC程序设计有隔栅间控制、进水泵房控制、沉砂池A/O池控制、二沉池消毒池控制及脱水车间控制。
3.2.1 格栅间控制
格栅间对粗、细格栅机组进行控制，在计算机上规定液位和定时条件进行控制，使用液位控制是通过检测格栅的水位差来进行格栅机的起停，把水位差与在计算机设置的水位进行比较，当结果是大于上限时计算机给PLC一条启动的指令，则对应的格栅机组运行；当结果低于规定的下限时，PLC控制格栅机组停止运行。使用定时控制时，格栅机组按照规定时间自动启动。
3.2.2 A/O 池与二沉池控制
A/O、二沉池控制对象：鼓风量控制、污泥回流量控制。
对鼓风量的控制就是对进风调节闸和曝气机的控制。根据A/O池中DO，进行阀门大小的调整和控制曝气机的开停台数，控制水中的含氧量。
工艺的运行状态可以通过回流污泥量来控制。计算机将收集到的进水流量和污泥的回流量进行计算，计算机依据规定的回流比处理后输出一个信息给PLC，PLC将信息传给变频器，使回流比接近设定值，从而实现自动控制。 3.2.3脱水车间控制
进料系统：当污泥池液位超出预定标准后，污泥泵运行。当污泥池超出预定标准后，污泥泵停止运行。
加药系统：每台加药泵都有与一台污泥泵相关联，每当污泥泵的运行/停止，系统会让关联的加药泵自动运行/停止。加药泵提取凝剂溶液供给预脱水机。加药泵依据污泥泵流量的多少，自动分配加药量。
预脱水系统：每台预脱水机都有一台污泥泵相关联，每当污泥泵的运行/停止，系统会让关联的预脱水机自动运行/停止。
脱水系统：当污泥池液位超出预定标准后，污泥泵运行。当剩余污泥池超出预定标准后，污泥泵停止运行。随着污泥泵的运行/停止，污泥泵系统也会控制离心机和带式传送机自动运行/停止。
4运行结果
污水处理厂的自动控制系统设计完成以后，就此设计建成工厂以后，我们要对工厂设计的可行性进行检测。检测污水处理厂是否符合地方规定的污水出水水质，发现并解决设备、仪表、程序、工艺等方面的不足之处。
该污水处理厂建成运作以后污水处理厂的污水从进水到出水基本实现自动控制，不再需要人工的手动操作，大大提高了污水处理效率，通过对出水水质成分的检测可以说明经过自动化设计的污水厂，污水处理后可以满足当地规定的污水排放标准。
5結 论
本文通过对污水处理工艺的详细介绍，就污水处理厂自动控制系统的设计进行了详细的说明，接着对自动控制系统的硬件和软件进行了设计说明，实践证明，本文所设计的污水处理厂自动控制系统作为污水处理厂的模范，对大多污水处理厂都有指导意义。但是在设计和生产中还有很多不足，本设计在一些其他的方面还没有提及，存在一些问题。自动控制系统理论在污水处理行业的应用是社会的发展趋势，自动控制理论等诸多方面不断完善，让我们可以更加容易的应用这些成果，提高工作效率，降低建设及运行费用。
参考文献
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（作者单位：上海城投（水务）集团有限公司制水分公司）
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