中國(guó)人民解放軍陸軍炮兵防空兵學(xué)院 岳志軍 米天峰

引言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)不斷朝著智能化和信息化發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)及管理變得更加高效和便捷。在污水處理行業(yè)，自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造了節(jié)能高效的自動(dòng)控制系統(tǒng)，極大程度上提升了污水處理的效率和水平，使得污水處理行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到了大幅度的提升。

1.自動(dòng)控制概述

自動(dòng)控制理論起源于19世紀(jì)，發(fā)展至今已有100多年的理論基礎(chǔ)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已深入到各行各業(yè)，其穩(wěn)定性和精確度也得到了極大的提升。而20世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得自動(dòng)化技術(shù)得到了大幅度的躍升?？傊詣?dòng)控制理論從最初的經(jīng)典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論再到今天的智能控制理論，它的出現(xiàn)和發(fā)展為人們的生活提供了極大的便利，也在一定程度上推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

首先，對(duì)污水的循環(huán)利用是節(jié)約用水和降低水資源開采量的有效途徑，既能減少企業(yè)生產(chǎn)成本，同時(shí)又有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其次，污水處理系統(tǒng)是一個(gè)非線性、復(fù)雜程度高的系統(tǒng)，以前的污水處理往往依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，具有很大的不確定性，處理效果往往有很大的誤差。最后，由于某些高效的污水處理系統(tǒng)缺少自動(dòng)控制系統(tǒng)，其處理效果大打折扣，不能體現(xiàn)系統(tǒng)處理污水的高效率。因此，污水處理企業(yè)引進(jìn)自動(dòng)控制技術(shù)是非常有必要的。

目前，最常用的污水自動(dòng)控制系統(tǒng)由4個(gè)部分組成：現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作人員站、系統(tǒng)服務(wù)器和管理信息系統(tǒng)。4個(gè)組成部分通過網(wǎng)絡(luò)相互傳遞控制和管理的各個(gè)指令及信息，完成污水處理整個(gè)過程。自動(dòng)控制系統(tǒng)的中心思想即為：分散功能和危險(xiǎn)，集中管理和檢測(cè)。該系統(tǒng)的核心為現(xiàn)場(chǎng)控制站，保證采集到現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制功能。操作員站則是負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的顯示、報(bào)警和操作功能，是人機(jī)界面的連接。服務(wù)器是為整個(gè)系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)支持、數(shù)據(jù)共享以及軟件服務(wù)等。管理平臺(tái)則是方便系統(tǒng)的管理人員讀取系統(tǒng)信息，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管控和維修。

自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程大致為:現(xiàn)場(chǎng)控制站對(duì)各類儀器進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)檢測(cè)到的各類參數(shù)進(jìn)行比對(duì)測(cè)量，在對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息傳遞到操作員站，操作員站的工作人員對(duì)其進(jìn)行操作處理，完成畫面顯示、控制分組、調(diào)節(jié)、報(bào)警以及報(bào)表打印等工作。此外，操作人員還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和故障排除，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.PLC 對(duì)格柵井單元的控制

格柵井單元包括柵井提升泵、浮球液位控制器、粗格柵和浮球液位變送器等部分，作用是清除系統(tǒng)中污水所含有的懸浮顆粒。液位變送器則是為了檢測(cè)粗格柵前后的液體位置差以保證在液位差＞10cm時(shí)系統(tǒng)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。格柵井的PLC梯形圖如圖1所示。當(dāng)污水處理站自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的處理器會(huì)對(duì)兩個(gè)變送器輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和對(duì)比，當(dāng)差值＞10cm時(shí)，內(nèi)部繼電器2000接通，粗格柵啟動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)中的污水進(jìn)行下一步的處理。當(dāng)差值＜3cm時(shí)，內(nèi)部繼電器2001接通，粗格柵關(guān)閉。通過粗格柵打開或關(guān)閉保證對(duì)污水處理系統(tǒng)中水中懸浮顆粒的自動(dòng)清除。

圖1 格柵井PLC梯形圖

3.PLC 對(duì)生化池單元的控制

當(dāng)操作人員按下控制面板上的自動(dòng)按鈕時(shí)，PLC系統(tǒng)就能自動(dòng)接收到溶解氧檢測(cè)儀的模擬量信號(hào)，并將此信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后和設(shè)先設(shè)定值進(jìn)行比較，若污水中氧氣的濃度＜0.5mg/L，電動(dòng)碟閥自動(dòng)開啟，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，并向污水處理系統(tǒng)中鼓入空氣，以提高污水中的含氧濃度。當(dāng)污水中氧氣的濃度＞2.5mg/L時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)停止向系統(tǒng)內(nèi)鼓風(fēng)，此時(shí)，電動(dòng)蝶閥將關(guān)閉。指令XFER將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息并儲(chǔ)存在相應(yīng)位置，并通過CMP指令和系統(tǒng)程序中預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，若檢測(cè)數(shù)值小于系統(tǒng)預(yù)定數(shù)值，內(nèi)部繼電器將接通，電動(dòng)蝶閥開啟。隨著電動(dòng)蝶閥開啟至完全打開狀態(tài)時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)開啟并運(yùn)行，不斷向系統(tǒng)中鼓入氣體。此過程中，污水系統(tǒng)中氧的濃度將不斷增加直到檢測(cè)數(shù)值大于預(yù)定數(shù)值。此時(shí)，相應(yīng)的內(nèi)部繼電器接通，鼓風(fēng)機(jī)停止向系統(tǒng)中鼓入氣體，電動(dòng)蝶閥隨之關(guān)閉，結(jié)束了向污水系統(tǒng)中鼓氣的過程。

4.結(jié)論與展望

污水自動(dòng)控制系統(tǒng)建成后，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)污水零排放的目標(biāo)，一定程度上減少了污水排放總量，為節(jié)約用水做出了貢獻(xiàn)。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中平穩(wěn)、安全、可靠，系統(tǒng)中各設(shè)備各司其職，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生活或生產(chǎn)污水的集中管控和處理，從而保障了污水處理站的正常運(yùn)行，節(jié)省了污水處理企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，提高了企業(yè)的管理水平，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益做出了貢獻(xiàn)。隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，科學(xué)合理、安全有效的污水處理顯得尤為重要，而自動(dòng)控制系統(tǒng)提高了污水處理的效率，在治理企業(yè)廢水和生活污水時(shí)有著不可估量的作用，必將在污水處理行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用和極大的發(fā)展。

[1]孫江新,趙靚靚,王永軍.PLC在污水處理工程中的應(yīng)用[J].給水排水,2003(29):95-96.

[2]冉軍武.PLC在污水處理工程中的應(yīng)用[J].甘肅冶金,2009,31(4):130-131.