【摘 要】可持續(xù)發(fā)展的要求增強(qiáng)了人類有效利用資源和保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，而城市污水處理過程是水環(huán)境保護(hù)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，以城市污水處理廠作為水污染控制系統(tǒng)的核心，其可靠、穩(wěn)定、高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行對(duì)資源可持續(xù)利用與發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)都有著重要的意義。本文分別從工藝、分散控制系統(tǒng)和策略、PLC、FF hse總線、優(yōu)化手段、人機(jī)監(jiān)控界面等方面進(jìn)行了介紹，該優(yōu)化控制系統(tǒng)提高了整個(gè)污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行性能，在保證了處理出水水質(zhì)不低于排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)現(xiàn)了污水處理廠節(jié)能、降耗、增效，該系統(tǒng)具有很高的產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】DCS PLC 現(xiàn)場總線 人機(jī)界面

一、引言

水污染伴隨著城市化的進(jìn)度加快，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展而不斷成為了影響我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要原因。而城市污水排放是目前造成，江河湖泊水域污染的關(guān)鍵，為了能有效的控制和解決城市污水排放問題，對(duì)污水的處理問題成為了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須要解決的問題之一。

污水處理問題是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的程序，需要專業(yè)的技術(shù)管理和相關(guān)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，使污水的排放能夠有效的、安全的運(yùn)行，本文主要是采用的是PLC為核心的監(jiān)控系統(tǒng)，完成對(duì)污水排放的有效監(jiān)控和管理，對(duì)污水排放系統(tǒng)各個(gè)部位進(jìn)行具體的功能分析，采用先進(jìn)的控制策略和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在使水質(zhì)達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，達(dá)到節(jié)能增效的目的。

二、系統(tǒng)組成及其功能設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)組成

由圖1原理圖可以觀察出，整個(gè)系統(tǒng)是由現(xiàn)場級(jí)、控制級(jí)和管理級(jí)三個(gè)部分組成，其中控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，管理級(jí)是系統(tǒng)的核心部分，而現(xiàn)場級(jí)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)，三個(gè)部位分別對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不同的監(jiān)測和管理，完成系統(tǒng)運(yùn)行。

（二）污水處理工藝流程

污水處理廠所采用的污水處理工藝為新型改良 CASS工藝，屬于改進(jìn)型SBR工藝的一種，由格柵井、CASS 池、鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間、儲(chǔ)泥池、脫水機(jī)房、接觸消毒池組成。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（一）人機(jī)監(jiān)控界面

圖2 CASS池實(shí)時(shí)監(jiān)控界面

上位機(jī)系統(tǒng)要求具有與多臺(tái)下位機(jī)系統(tǒng)通訊的能力，實(shí)時(shí)監(jiān)控多臺(tái)下位機(jī)的工作狀態(tài)，顯示生產(chǎn)過程中的工作曲線；具有遠(yuǎn)程控制能力；向下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢、顯示、打印等。因此，在一個(gè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，投入運(yùn)行監(jiān)控組態(tài)軟件是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集處理中心、遠(yuǎn)程監(jiān)視中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，處于運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視組態(tài)軟件與各種控制、檢測設(shè)備共同構(gòu)成快速響應(yīng)的控制中心。

（二）系統(tǒng)控制原理和方式

本系統(tǒng)中相關(guān)的設(shè)備的控制方式：

1.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式根據(jù)運(yùn)行工況不同分別相應(yīng)采用直接啟動(dòng)、軟啟動(dòng)以及變頻調(diào)速方式。2.污水提升泵采用變頻器調(diào)速運(yùn)行方式，設(shè)有機(jī)旁成套電控箱。當(dāng)運(yùn)行選擇開關(guān)處于自動(dòng)位置時(shí)，提升泵自動(dòng)控制，其啟、停由泵坑液位和累積運(yùn)行時(shí)間確定，先開先停，后開后停，列隊(duì)循環(huán)運(yùn)行，以均衡泵的耗損。3.生化池污泥回流泵采用變頻調(diào)速控制方式，通過改變水泵電源頻率來調(diào)節(jié)生化池污泥回流泵的回流污泥量，以滿足生化系統(tǒng)的工藝要求。4.反沖洗泵房羅茨鼓風(fēng)機(jī)、反沖洗水泵采用變頻調(diào)速控制。5.鼓風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速運(yùn)行方式，就地控制箱設(shè)有就地/遠(yuǎn)動(dòng)選擇開關(guān)。當(dāng)運(yùn)行選擇開關(guān)處于就地位置時(shí)，應(yīng)能對(duì)風(fēng)機(jī)各部分單獨(dú)進(jìn)行手動(dòng)控制；當(dāng)選擇開關(guān)處于遠(yuǎn)動(dòng)位置時(shí)，通過PLC對(duì)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)組進(jìn)行控制。通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度和運(yùn)行臺(tái)數(shù)，調(diào)節(jié)總出風(fēng)量，使鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量與生化池內(nèi)溶解氧儀（DO）調(diào)節(jié)控制信號(hào)始終保持對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)時(shí)滿足生化系統(tǒng)耗氧量的要求。

氧氣的溶解過程受入水水質(zhì)、微生物活性、溫度、流量和PH值變化等方面的影響，具有高度非線性、強(qiáng)耦合性、時(shí)變、大滯后和不確定性等特點(diǎn)。這樣一個(gè)復(fù)雜的過程，往往無法獲得準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，用常規(guī)的PID控制不能取得理想的控制效果。目前，國內(nèi)污水處理廠的控制水平較低，大多采用手動(dòng)控制或簡單的PID控制，控制效果較差，能耗較高。該系統(tǒng)溶解氧采用了仿人智能控制，降低了能耗。

四、小結(jié)

以PLC為基礎(chǔ)、采用現(xiàn)場總線搭建的DCS控制系統(tǒng)，結(jié)合先進(jìn)的控制算法，在污水處理廠的自動(dòng)化控制中具有高可靠性、經(jīng)濟(jì)型和充分的擴(kuò)展能力等特點(diǎn)，既滿足生產(chǎn)工藝要求，同時(shí)也提高了信號(hào)傳送精度，達(dá)到了節(jié)能增效的目的、降低了工程造價(jià)，具有很好的應(yīng)用前景。該自動(dòng)控制系統(tǒng)已在廣州一污水廠投入運(yùn)行，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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