趙亞琨

摘 要：在污水處理廠中自動控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，不僅可以進行遠程監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)水質數(shù)據(jù)和設備的異常；還可以根據(jù)預設參數(shù)及實時數(shù)據(jù)，自動調節(jié)設備的運行，確保出水水質達到國家標準；并能生成圖表記錄相關數(shù)據(jù)，為優(yōu)化工藝提供支持。

關鍵詞：自動化控制系統(tǒng)；污水處理廠；應用；組成

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.085

隨著我國經濟社會的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的不斷加速，水環(huán)境污染問題日益突出，越發(fā)制約經濟社會持續(xù)發(fā)展。因此，當前在全面控制污染物排放的同時，對污水處理也提出了更高的要求。目前，我國污水處理廠已由最初的現(xiàn)場人工操作轉變?yōu)槿珡S的自動控制，優(yōu)化了污水處理技術，提高了污水處理能力。

1 自動控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應用

1.1 遠程監(jiān)測

在污水處理廠中運用自動控制系統(tǒng)可以進行現(xiàn)場工藝的遠程監(jiān)控，在中控室就可以直接獲得水質數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)等信息，并通過故障在線診斷，及時查找故障位置，進行報警。例如當系統(tǒng)檢測到進水泵無法啟動時，會在上位機發(fā)出報警，相關工作人員在收到警報后，就能及時啟用備用泵，并快速到現(xiàn)場排除故障。

1.2 運行控制

在污水處理廠中運用自動控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控、采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)動態(tài)性能和變化趨勢的分析，并與預設參數(shù)做對比，自動調節(jié)設備運行，保證現(xiàn)場水質數(shù)據(jù)保持在預期工藝所要求的范圍內。例如根據(jù)水位自動控制水泵的運行，根據(jù)生化池中DO值自動調節(jié)鼓風機運行，根據(jù)水質情況適時的調整格柵、轉盤過濾器等設備間隔運行。通過自動控制系統(tǒng)，既降低了人工成本，又能確保污水處理廠穩(wěn)定、連續(xù)、節(jié)能、高效地運行。

1.3 數(shù)據(jù)圖表

自動控制系統(tǒng)還具備自動生成數(shù)據(jù)圖表功能，根據(jù)需求可有5年甚至更長的保存期。其中數(shù)據(jù)報表一般分為日報表、月報表和年報表，詳細記錄多個參數(shù)各個時間點的數(shù)值，同時生成的數(shù)據(jù)曲線，可直觀的體現(xiàn)多個參數(shù)的變化，找出其相關性，為優(yōu)化工藝提供幫助。

2 在污水處理廠中自動控制系統(tǒng)的組成

自動控制系統(tǒng)可以實時傳送下屬提升泵站和污水處理廠的水量、水位、水質、電耗、藥耗、泥位、設備狀態(tài)等信息，通過對采集到的信息進行整合、分析和處理，控制整個污水處理廠的進、產、排環(huán)節(jié)，找出最優(yōu)化的管理方案，實現(xiàn)生產過程的實時控制。依托于自動化儀表技術、電子信息技術和計算機技術的飛速發(fā)展，自動控制系統(tǒng)將污水處理廠帶有通信接口的自動化檢測儀表、PLC控制器與上位機聯(lián)接成一個整體，通過可視化操作軟件，實現(xiàn)對污水處理廠的智能化管理。

2.1 自動化檢測儀表

自動化檢測儀表是污水處理廠自動控制系統(tǒng)的重要組成部分，作用有如人的耳目，它可以對現(xiàn)場工藝參數(shù)進行自動在線監(jiān)測、記錄，快速準確的采集、傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)。一般的自動化檢測儀表主要由三個部分組成：一是傳感器，用于檢測各種被測模擬量；二是變送器，將傳感器檢測的模擬量轉變?yōu)殡娏餍盘枺ㄒ话戕D換為4～20mA的電流信號），并傳送到可編程控制器中；三是顯示器，將檢測數(shù)據(jù)直觀的顯示出來。污水處理廠的自動化檢測儀表種類繁多，不僅可以檢測包括COD、氨氮、MLSS、DO等水質參數(shù)，還可檢測溫度、風壓、水位、流量等物理量，為調整污水處理工藝提供重要基礎數(shù)據(jù)。

2.2 PLC控制器

PLC作為一種專業(yè)的工業(yè)控制裝置，是污水處理廠自動控制系統(tǒng)的核心部分，具有運行可靠和抗干擾能力強的特點。PLC可以通過Profibus、Modbus等現(xiàn)場總線技術采集檢測儀表的數(shù)據(jù)，通過Ethernet TCP/IP和上位機建立通訊，實現(xiàn)對污水處理設備的自動運行。

污水處理廠中通常擁有數(shù)量種類繁多的檢測儀表及設備，并且各個點位較為分散。因此根據(jù)構筑物與檢測儀表、處理設備的關聯(lián)性，一般會分散設立多個PLC 控制站，各站間相對獨立地構成各自的系統(tǒng)，當一個PLC控制站發(fā)生故障時，不會影響其他站點的自動控制；同時各站間又相互聯(lián)系，各控制站通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)通信，將數(shù)據(jù)匯總到上位機，由上位機根據(jù)各現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)一調節(jié)設備運行，確保水質參數(shù)在預期范圍內，滿足工藝要求。實現(xiàn)儀表和設備分散控制，集中管理，提高了自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

例如某污水處理廠主要分為4個PLC控制站，一是預處理段控制站，主要負責對電磁流量計、超聲波液位計、進水COD、進水氨氮、進水PH等在線儀表，進行數(shù)據(jù)采集并上傳到上位機，同時負責對粗格柵、螺旋輸送機、潛污泵、沉砂池攪拌器、砂水分離器等設備進行控制；二是生化處理段控制站，主要負責對DO計、OPR計、MLSS計、空氣流量計等儀表，進行數(shù)據(jù)采集并上傳到上位機，同時負責對變頻器、鼓風機、刮吸泥機、細格柵、回流泵等設備進行控制；三是污泥處置段控制站，主要負責剩余污泥泵、污泥濃縮機、帶加藥系統(tǒng)的脫水機、空壓機等設備進行控制；四是過濾消毒段控制站，主要控制轉盤過濾器、反沖洗泵、紫外線消毒等設備，同時負責出水流量計、出水COD、出水氨氮、出水PH等在線儀表，進行數(shù)據(jù)采集并上傳到上位機。

2.3 上位機

在污水處理廠中，上位機通過工業(yè)以太網(wǎng)與各PLC控制站建立通信，經可視化操作軟件可實現(xiàn)全廠監(jiān)測點數(shù)據(jù)的實時顯示；根據(jù)工藝要求直接設置自動化系統(tǒng)的控制參數(shù)對設備進行遠程自動操作；進行異常數(shù)據(jù)、故障報警；繪制重要參數(shù)的曲線體現(xiàn)變化趨勢；進行歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；更可根據(jù)需要進行在線編程，修改生產作業(yè)過程。通過上位機可方便快捷地實現(xiàn)全廠的監(jiān)控和調度，及時發(fā)現(xiàn)故障解決故障，確保出水水質達到國家標準。

3 結語

隨著時代的發(fā)展，當今社會生活生產的一個重要問題就是水污染問題，直接制約著經濟社會的發(fā)展，因此，污水處理廠的建設及發(fā)展也需與時俱進。目前自動控制系統(tǒng)在污水處理廠得到了廣泛應用，實現(xiàn)了整個污水處理過程的智能化檢查、控制和管理，降低了人力成本，保證了污水處理廠高質量、低成本、穩(wěn)定可靠的連續(xù)生產。

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