張紅輝

摘 要： 污水處理是可持續(xù)發(fā)展中一個非常重要的組成部分，對于處理的效率和效果要求較高?；诩⒖刂萍夹g構建污水處理自動控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對污水處理過程的全面管控，提升污水處理效率。本文就基于集散控制技術的污水處理自動控制系統(tǒng)進行簡單分析和研究。

關鍵詞： 集散控制技術；污水處理；自動控制系統(tǒng)

【中圖分類號】 TN60 【文獻標識碼】 A【文章編號】 2236-1879（2017）20-0226-01

前言：可持續(xù)發(fā)展理念的持續(xù)深化，使得人們開始越發(fā)重視環(huán)境問題，在水資源緊缺和水污染的雙重背景下，做好污水處理工作尤其關鍵?，F(xiàn)如今，多數(shù)污水處理廠都引入了自動控制系統(tǒng)，能夠顯著提升系統(tǒng)運行效，不過考慮污水處理環(huán)節(jié)眾多，從保證處理效果的角度，應該引入集散控制技術來對自動控制系統(tǒng)進行完善。

一、集散控制技術分析

集散控制技術主要是以通信網(wǎng)絡為依托，集成計算機技術、現(xiàn)代通信技術和控制技術等，完成對于生產(chǎn)過程的集中管理與分散控制，屬于多級計算機控制技術。集散控制技術支持下的集散控制系統(tǒng)則是利用多臺微處理機，實現(xiàn)對過程的分散控制，結合通信網(wǎng)絡、顯示器、執(zhí)行器等設備來完成高度集中的操作、顯示和管理，屬于分布式控制系統(tǒng)的一種。

二、污水處理環(huán)節(jié)的控制要求

在污水處理中，最為核心的工作是確保出水水質(zhì)達到相關標準，而且出水穩(wěn)定，噸位水處理成本低。因此，污水處理環(huán)節(jié)的控制要求包括：首先，對操作方式進行必要的改進，強化生產(chǎn)效率；其次，通過合理的設備維護，保證設備穩(wěn)定可靠運行，降低污水處理過程中的意外情況；然后，當污水處理過程呈現(xiàn)出高度穩(wěn)定性后，即使是偶爾的干擾因素都可能嚴重影響出水水質(zhì)，在這種情況下，需要配合有效控制技術來避免意外事件如暴雨、干旱等的影響；最后，需要充分考慮收納水體本身的特性，通過控制來降低污水處理能耗和生產(chǎn)成本[1]。

三、集散控制技術下的污水處理自動控制系統(tǒng)研究

1.系統(tǒng)結構。

結合污水處理環(huán)節(jié)的特點和要求，基于集散控制技術構建自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結構選擇PC+PLC分級分布式結構，主從PLC配合現(xiàn)場總線，可以在滿足通信需求的同時，保證系統(tǒng)運行安全可靠。系統(tǒng)整體包括了三個組成部分，一是中央控制層，在上位機和PLC之間，數(shù)據(jù)通信由組態(tài)軟件驅(qū)動完成，主要功能包括了數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)監(jiān)督及控制；二是輸入/輸出（I/O）單元，經(jīng)MPI卡實現(xiàn)與中央控制層PC機的信息交互，每一個驅(qū)動程序都是一個COM獨享，由組態(tài)軟件和通信程序構成完整系統(tǒng)。輸入/輸出（I/O）單元系統(tǒng)可以利用RS485接口，實現(xiàn)與現(xiàn)場儀表的直接通信，最大傳輸距離50m，可以完全滿足現(xiàn)場需求；三是現(xiàn)場執(zhí)行層，現(xiàn)場分控站中的控制單元PLC可以對各類現(xiàn)場設備的工作狀態(tài)進行實時采集，然后經(jīng)現(xiàn)場總線傳輸給主PLC，由主PLC針對所有分站傳輸信息的分析、運算和控制，然后依照分析結果回饋控制指令，確?？刂聘噶畎l(fā)送到對應的分站后，可以通過輸出模塊來實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遠程控制。

2.系統(tǒng)功能。

2.1數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)采集功能主要是針對現(xiàn)場工藝參數(shù)的檢測，采集的內(nèi)容包括了電機運行狀態(tài)、污水處理各工序的工藝在線參數(shù)、pH值、流量、液位、壓力、溫度以及加藥量等，采集到的信息會被傳輸?shù)娇刂茖?，為設備控制提供參考依據(jù)。

2.2設備控制。

設備控制功能可以實現(xiàn)對現(xiàn)場工作設備的控制，包括水泵、加藥泵、排泥機、攪拌機、風機、控制閥門等。

2.3過程控制。

過程控制主要可以實現(xiàn)污水提升泵站的自整定PID控制、加藥控制、浮選控制和液位自動控制等[2]。

2.4過程監(jiān)視。

選擇組態(tài)軟件構筑監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)中應用了COM組件、多線程等先進技術，軟件運行穩(wěn)定，也可以實現(xiàn)實時多任務監(jiān)管，通過畫面分屏的方式來實現(xiàn)對工藝過程的有效監(jiān)視，可以為操作人員提供監(jiān)控畫面，也可以為工程是提供模擬畫面、整定畫面等，更能夠?qū)v史記錄進行有效存儲和打印。

3.關鍵技術。

3.1提升泵站控制技術。

污水提升泵站在污水處理環(huán)節(jié)的工藝要求有三個，一是快速啟動，以確保污水可以全部進入到處理系統(tǒng)中；二是將泵房集水井水位控制在適當范圍內(nèi)；三是必須確保三臺泵站能夠?qū)崿F(xiàn)對負荷的平均分配，在空閑時可以選擇關閉其中一臺或者兩臺來降低功耗。最近幾年，基于PID算法的控制技術在泵站控制中得到了廣泛應用，其本身結構簡單，控制精度高，而且具備很快的響應速度，在大負荷、大容量同時對系統(tǒng)控制質(zhì)量要求較高的場合有著良好的適用性。

3.2浮選加藥控制技術。

在污水處理環(huán)節(jié)，浮選加藥是非常關鍵的環(huán)節(jié)，其不僅影響著污水處理的效果，也影響了污水處理的成本。依照實際需求，選擇藥劑流量和出口濁度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，配合PID實現(xiàn)對加藥量的自動調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)經(jīng)模擬量輸入輸出模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入變量的持續(xù)接收，同時發(fā)送輸出變量來完成過程控制[3]。

四、總結

總而言之，在污水處理中，基于集散控制技術的自動控制系統(tǒng)能夠有效提高工作效率，降低污水處理成本。在系統(tǒng)中，利用PLC自動控制系統(tǒng)代替了原本的人工控制和傳統(tǒng)的繼電器控制，控制方式的自動化程度更高，靈活性也更強，可以有效降低成本投入。經(jīng)對比分析，在引入基于集散控制技術的自動控制系統(tǒng)后，污水處理成本大幅降低，處理效率也大大提高，具備更強的市場競爭力。

參考文獻

[1] 鄒成兵.基于IFIX污水處理集散控制系統(tǒng)的設計[D].電子科技大學，2012.

[2] 劉少軍，張思雨.基于MCGS的污水處理集散控制系統(tǒng)的設計[J].國外電子測量技術，2015，34（9）：48-51.

[3] 陳佳奇.基于PLC的污水處理自動控制系統(tǒng)研究[J].自動化與儀器儀表，2010，（3）：20-21.