王 斌

杭州建德污水處理有限公司

簡述污水處理中自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

王 斌

杭州建德污水處理有限公司

近年來，我國的工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)， 實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以應(yīng)對資源與環(huán)境問題成為我國現(xiàn)代化建設(shè)的主題。在這樣的背景下，面對我國水資源緊張的不利形勢，如何做好污水處理控制引起了國家和有關(guān)單位的高度重視。

污水處理；自動化控制系統(tǒng)；應(yīng)用

前言

目前，伴隨計算機(jī)以及自動化控制技術(shù)的快速進(jìn)步，污水處理廠也開始逐漸運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)來治理污水污染。而在污水處理環(huán)節(jié)，自動化控制技術(shù)帶來的變革，讓這項技術(shù)能夠被普及使用，有著極大的實際意義與討論價值。

1　自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

污水處理中的自動控制系統(tǒng)， 其工作原理是利用網(wǎng)絡(luò)通信依靠主計算機(jī)對控制設(shè)備、執(zhí)行器件、檢測元件實行整體管控，實現(xiàn)污水處理的集中調(diào)控、集成分析和數(shù)據(jù)集中處理。目前我國的污水控制系統(tǒng)在經(jīng)過初期的引進(jìn)和中期的消化吸收環(huán)節(jié)后，已經(jīng)取得了長遠(yuǎn)發(fā)展， 工業(yè)Ethernet 配合PLC 控制構(gòu)成了我國最新一代的污水處理自動控制系統(tǒng)。

2　自動控制系統(tǒng)構(gòu)成

2.1硬件系統(tǒng)

（1）中央監(jiān)控系統(tǒng)。顧名思義，利用中央計算機(jī)對污水處理的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行總體把控。中央監(jiān)控系統(tǒng)不但要分析大量數(shù)據(jù)，還要兼?zhèn)錂z測和調(diào)配工作，所以系統(tǒng)運(yùn)行時要配備相應(yīng)的顯示輸出設(shè)備。中央監(jiān)控系統(tǒng)能夠在第一時間將各項參數(shù)、機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息在顯示屏上展現(xiàn)出來， 能夠更合理地處理污水，反映故障信息。

（2）現(xiàn)場控制系統(tǒng)。對于污水處理的自動控制系統(tǒng)而言，現(xiàn)場控制無疑是十分重要的。因此在污水處理廠，PLC 更多地被用作現(xiàn)場控制系統(tǒng)的控制器。正如上文所述，PLC 是一種新型的可編程控制系統(tǒng)。它將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)控制中，因此不少大型處理控制系統(tǒng)需要多臺PLC 進(jìn)行連接工作。PLC 的廣泛應(yīng)用離不開它的穩(wěn)定的抗干擾性。在復(fù)雜的污水處理現(xiàn)場，以中央控制為核心， 作業(yè)現(xiàn)場一般設(shè)置多個控制站以加強(qiáng)各部分間的控制，并以網(wǎng)絡(luò)作為信息連接的橋梁。PLC 可以在復(fù)雜的環(huán)境下實現(xiàn)高效率的環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸， 模塊化的管理方式也使其更容易優(yōu)化運(yùn)行。

（3）模擬顯示系統(tǒng)。在自動化的控制系統(tǒng)中，反映數(shù)據(jù)往往要通過計算機(jī)控制下的顯示設(shè)備進(jìn)行輸出顯示，因此，模擬顯示系統(tǒng)也是硬件系統(tǒng)中的重要部分。其主要作用就是輸出動態(tài)數(shù)據(jù)， 進(jìn)而幫助工作人員依據(jù)污水處理的實際狀況進(jìn)行對應(yīng)的監(jiān)控管理，并對系統(tǒng)異常等問題進(jìn)行及時反應(yīng)，幫助工作人員采取相關(guān)措施。

2.2軟件系統(tǒng)

污水處理的自動控制系統(tǒng)中主要配備三個種類的軟件，主要為系統(tǒng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件和應(yīng)用軟件。下面就對這三種軟件進(jìn)行詳細(xì)分析：

（1）系統(tǒng)軟件。以Microsoft Windows NT 操作系統(tǒng)為主，配有開放性接口，能夠應(yīng)對多用戶、多任務(wù)的處理工作。

（2）數(shù)據(jù)庫軟件。其作用是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的第一時間監(jiān)控，并生成相關(guān)操作記錄以供數(shù)據(jù)分析，此外，數(shù)據(jù)庫管理軟件還能夠進(jìn)行清晰的數(shù)據(jù)梳理工作。

（3）應(yīng)用軟件。在污水處理的整體控制中，應(yīng)用軟件可起到十分重要的作用，具體包括生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)查詢圖形、完善日常設(shè)備管理等。相應(yīng)的管理者可以輕松便捷地實現(xiàn)管理。

3　污水處理中自動控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1PLC 的自控系統(tǒng)

PLC，又叫做可編程控制器，其以電腦技術(shù)為核心，是一類新式工業(yè)自控系統(tǒng)。PLC 是在以往繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上衍生而來，其重要功效是對開關(guān)量的邏輯管控。PLC 是一類針對現(xiàn)場的自控系統(tǒng)，其特征是高穩(wěn)定性，而且其抗干擾能力極強(qiáng)，在條件較差的現(xiàn)場也能夠使用。PLC 是一類區(qū)域性控制系統(tǒng)，伴隨運(yùn)用范圍的擴(kuò)充以及工業(yè)以太網(wǎng)的誕生，多部PLC 相連可以構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)。

對污水處理廠來講，污水處置工藝不盡相同，而自動系統(tǒng)運(yùn)用PLC 的情況也不一樣。通常來說，污水處理廠兼?zhèn)淇偪刂浦行囊约叭舾蓚€現(xiàn)場控制站，站與站間要以控制器層網(wǎng)絡(luò)或信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，之后與總控制通訊，總控制室的多部電腦、作業(yè)站以及圖形站都通過信息層網(wǎng)絡(luò)相連。如此，與現(xiàn)場控制站就組成了管控、分散管控、高速參數(shù)轉(zhuǎn)換的工廠類自動化網(wǎng)絡(luò)。PLC 自動控制系統(tǒng)是污水廠常用的自動控制系統(tǒng)，科學(xué)的型號匹配以及規(guī)劃，對污水處理廠合理處理污水以及工業(yè)垃圾等有著極大的助益。

3.2DCS控制系統(tǒng)

DCS 又叫做集中分散型控制系統(tǒng)。DCS 是一類綜合了自動控制技術(shù)、電腦技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT 顯示技術(shù)等多類技術(shù)的高精尖端控制系統(tǒng)，其功能是對生產(chǎn)經(jīng)營、參數(shù)采集以及各類作業(yè)流程的管控，是較為先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)；其是對生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)督、操控、管理以及分散管控的4C 技術(shù)的綜合運(yùn)用系統(tǒng)。以往的DCS 是以流程工業(yè)的儀表控制體系為基礎(chǔ)衍生而來的，其重要功效是對連續(xù)物理量的監(jiān)督以及調(diào)試，通過廠級中央控制室以及現(xiàn)場分散控制中心構(gòu)成廠內(nèi)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，以PLC 為前提的、工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建的DCS 自控系統(tǒng)在污水處理廠中的運(yùn)用效果也越來越好。

3.3ControLogix 自控系統(tǒng)

ControLogix 自控系統(tǒng)有別于以往的PLC 或DCS 系統(tǒng)，其建設(shè)觀念更為前衛(wèi)，其性能上佳，而且功效發(fā)揮效果理想，其是多類控制任務(wù)的實現(xiàn)媒介。ControLogix 自控系統(tǒng)是羅克韋爾研發(fā)的控制系統(tǒng)，其供應(yīng)單獨(dú)的集成化管控結(jié)構(gòu)，可以達(dá)成離散、傳動、運(yùn)作、流程管控等等目標(biāo)。其系統(tǒng)構(gòu)成以三層網(wǎng)絡(luò)為框架，以ControLogix 自控裝置為中心，輔以功能完備的RSLogix5000 軟件和有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件RSLinxs。其實現(xiàn)了通用的管控目標(biāo)以及跨平臺的通訊技術(shù)的應(yīng)用。

例如，某城市生活用水中，砂礫比例較大，能夠阻礙溶解氧分析儀的采集作業(yè)；并且，伴隨氣候的改變以及溫度的升降，采集的可靠性會降低。而生物池中由于有微量的雜質(zhì)，這部分雜質(zhì)可能會附著于溶解氧采集儀的取樣杯上，導(dǎo)致采集到的參數(shù)可靠性不理想。筆者在DO 設(shè)備聯(lián)接固定桿上裝設(shè)自動升降拉動設(shè)備來抖落取樣杯上的雜質(zhì)，澄清水源。

而ControLogix 信息網(wǎng)絡(luò)平臺通過采集指標(biāo)，并且透過ACCESS數(shù)據(jù)庫解析氣候變化以及氣溫變化情況下溶解氧的改變曲線，追蹤指標(biāo)并合理解析指標(biāo)，歸納出在不同季候的一天內(nèi)曲線的改變情況。進(jìn)而科學(xué)、高效地減少生產(chǎn)成本，從而調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速來達(dá)到增減曝氣量的目標(biāo)。

4　結(jié)束語

綜上所述，隨著我國的工業(yè)化發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正越來越多地被應(yīng)用到污水處理領(lǐng)域，并取得了十分顯著的成績。與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比，自動化的控制系統(tǒng)污水處理效率更高，污染物排放更少，資源利用率也得到了大幅度提高，社會效益和環(huán)境效益得到了保證， 因而在污水處理中應(yīng)用自動化的控制系統(tǒng)是有積極意義的。

［1］徐衛(wèi)東.污水處理廠自動化控制系統(tǒng)分析及其控制功能的實現(xiàn)［J］.科技資訊，2014（31）：95-95.

［2］張英.自動控制系統(tǒng)在某高濃度污水處理項目中的應(yīng)用分析［J］.電子制作，2013（2）：110.