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        對PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的運用初探

        2020-05-07 01:51:52張思遠李建莉曾楠
        現(xiàn)代鹽化工 2020年2期
        關(guān)鍵詞:自動控制系統(tǒng)PLC技術(shù)污水處理

        張思遠 李建莉 曾楠

        摘? ?要:目前,基于PLC自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為污水處理的首選方法,在詳細了解其基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上,對污水處理中PLC自動控制系統(tǒng)的功能進行分析,最后介紹了該系統(tǒng)在污水處理中的應用。

        關(guān)鍵詞:PLC技術(shù);自動控制系統(tǒng);污水處理

        近些年,環(huán)境管理問題逐漸得到社會的廣泛關(guān)注,我國受粗放型經(jīng)濟發(fā)展模式影響,水污染已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要問題,而污水治理作為改善水污染的有效手段,成為現(xiàn)階段環(huán)境管理的重要課題。同時,現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展進一步簡化污水處理環(huán)節(jié),尤其是可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)自動控制系統(tǒng)的出現(xiàn),讓污水處理效率進一步提高,值得關(guān)注。

        1? ? 對PLC自動控制系統(tǒng)的分析

        PLC又被稱為可編程邏輯控制器,是面向工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計而推出的一種數(shù)字化運算操作系統(tǒng),在功能設(shè)定上采用了一種可編程的儲存設(shè)備,在內(nèi)部能夠完成多種復雜操作,包括順序控制、邏輯運算以及數(shù)據(jù)運算等,在該系統(tǒng)的影響下,能夠完成多種數(shù)據(jù)的集成處理,并通過輸入輸出接口傳遞模擬化信號,最終實現(xiàn)了對整個系統(tǒng)處理過程的控制[1]。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,PLC在數(shù)據(jù)運算等多個數(shù)據(jù)處理過程實現(xiàn)了技術(shù)突破,主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)該技術(shù)具有理想的數(shù)據(jù)處理功能,尤其是在收集數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)上的性能優(yōu)越,并且能夠篩選系統(tǒng)運行中的異常數(shù)據(jù),通過對異常數(shù)據(jù)的獨立分析,進而在系統(tǒng)運行中直接針對異常數(shù)據(jù)進行處置,所以,在PLC技術(shù)的支持下,整個系統(tǒng)的智能化水平進一步提高。(2)控制系統(tǒng)順序。PLC控制系統(tǒng)能夠記錄系統(tǒng)運行的各種相關(guān)數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)采用模板分析的方法,有效控制系統(tǒng)運行階段的各個子系統(tǒng),因此,在功能上能夠?qū)崿F(xiàn)細節(jié)的功能劃分,具有顯著優(yōu)勢。(3)PLC技術(shù)還具有控制開關(guān)功能,通過直接控制系統(tǒng)的運行開關(guān),實現(xiàn)對整個信號輸入、輸出過程的控制,不僅讓系統(tǒng)的運行更加平穩(wěn),也能保證復雜情況下的系統(tǒng)運行效率,這是傳統(tǒng)技術(shù)所不具備的。

        在污水處理中所使用的PLC自動控制系統(tǒng)主要可以分為兩種:(1)通過PLC系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),能夠采集污水處理中所形成的各種數(shù)據(jù),并依靠識別數(shù)據(jù)變化來基本判斷污水處理效果。(2)采用全自動化控制系統(tǒng),依靠PLC自動控制系統(tǒng)的全過程數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)對污水處理過程的全面、自動化控制,使整個系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定[2]。

        2? ? PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應用路徑

        2.1? 系統(tǒng)設(shè)計的基本目標

        在污水處理過程中應用PLC自動控制系統(tǒng)具有可行性。在系統(tǒng)設(shè)計中,為了能夠進一步提高污水處理效果,在設(shè)計上應該重點考慮以下幾方面內(nèi)容:(1)系統(tǒng)具有成熟的功能體系。在PLC自動控制系統(tǒng)中,應該選擇技術(shù)可靠、成熟的設(shè)備與技術(shù),例如相關(guān)的儀器儀表必須要選擇質(zhì)量可靠的;在成本約束上,原則上應該兼顧質(zhì)量與價格之間的平衡,并確保在未來相當長一段時間內(nèi)都具有先進性,減少PLC自動控制系統(tǒng)后期維護更新的步驟。(2)應該確保PLC自動控制系統(tǒng)能夠高效完成各種情況下的污水處理工作,具有良好的可操作性,且彰顯節(jié)能、實用的要求。

        2.2? 基于PLC自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計

        在污水處理環(huán)節(jié),為了能夠進一步提高PLC自動控制系統(tǒng)的運行效率,可以基于現(xiàn)場污水處理具體情況進行有針對性的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計,一般采用分布式的控制系統(tǒng),主要包括中央控制室以及若干的PLC控制站,每個PLC控制站分別代表污水處理過程中的一個功能模塊,包括污泥脫水、配電間控制主站、濾池操作間控制站等[3];在PLC自動控制系統(tǒng)硬件的選擇上,可以選擇L3X型控制器實現(xiàn)主站控制,主站之間采用以太網(wǎng)通信方式。同時,為了能夠提高自動化控制效果,在每套PLC主站上都需要設(shè)置可編程操作員終端,并支持多種協(xié)議的操作要求;在中央控制站與各PLC控制站都采用顯示接口(DisplayPort,DP)總線連接模式,這種結(jié)構(gòu)模式能夠較好地保證通信質(zhì)量。

        在PLC自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計中,需要按照不同PLC主站的功能要求來進一步界定其中的系統(tǒng)功能,詳細資料包括:(1)配電間PLC自動控制主站主要負責污水處理過程中各個關(guān)鍵設(shè)備的工藝參數(shù)監(jiān)控與測量,不僅能夠?qū)崟r統(tǒng)計其中的關(guān)鍵運行參數(shù),也能完成格柵系統(tǒng)、進水泵房等構(gòu)筑物設(shè)備檢測功能。(2)PLC自動控制系統(tǒng)能夠?qū)ξ鬯幚磉^程中污泥脫水過程參數(shù)以及泥餅制備工藝進行檢測。(3)PLC自動控制系統(tǒng)能夠?qū)铀庨g的運行數(shù)據(jù)進行檢測,包括投藥泵的運行參數(shù)、聚合氯化鋁(Poly Aluminium Chloride,PAC)絮凝劑的配置情況等。(4)PLC自動控制系統(tǒng)檢測濾池操作間的相關(guān)參數(shù),包括反沖洗、水的計量、活性砂濾池等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)檢測。(5)中央控制室。在污水處理的管理大樓內(nèi)增加工業(yè)級PC操作員站,通過上位機組態(tài)軟件實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)控,并具有軟件監(jiān)測、調(diào)試等功能;在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計上使用了上位機監(jiān)控計算機模式,能夠與設(shè)備控制層PLC控制站相互獨立設(shè)計,因此,能夠在最大程度上保證污水處理過程的獨立性[4]。

        2.3? 系統(tǒng)的關(guān)鍵功能

        在污水處理中,PLC自動控制系統(tǒng)的功能得到進一步完善,其中的關(guān)鍵功能包括以下幾個方面。

        2.3.1? 污水處理的在線監(jiān)測

        在污水處理中,通過PLC自動控制系統(tǒng)能夠?qū)⑽鬯幚憝h(huán)節(jié)的各種數(shù)據(jù)直接納入到輸入/輸出(Input/Output,I/O)模塊中,這是系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測的關(guān)鍵,例如通過各種污水排放的儀表來記錄污水處理數(shù)據(jù),同時,這些數(shù)據(jù)能夠直接上傳到中央控制室中,并在顯示屏中顯示系統(tǒng)運行的相關(guān)指標,使工作人員能夠了解污水處理中的參數(shù)變化,依照歷史數(shù)據(jù)以及異常數(shù)據(jù)對比分析的方法,將各項數(shù)據(jù)實時反映在系統(tǒng)中,提高了工作質(zhì)量。除此之外,工作人員還能夠通過電力計算機來遠程調(diào)整電子儀表的數(shù)據(jù),保證整個污水處理過程順利完成。

        2.3.2? 污水處理的動態(tài)管理

        工作人員能夠在PLC自動控制系統(tǒng)的支持下,依據(jù)儀表所反饋的數(shù)據(jù)來統(tǒng)計污水處理過程中的相關(guān)參數(shù),尤其是重要設(shè)備的生產(chǎn)參數(shù)信息以及閥位開度等,通過這些方法能夠記錄整個污水處理的全部過程。一旦污水處理中出現(xiàn)了非正常數(shù)據(jù),系統(tǒng)能夠提出警報信息并由工作人員及時查看污水處理過程,針對各種異常數(shù)據(jù)進行分析,最終確定出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的原因,保證污水處理正常運行。

        2.3.3? 數(shù)據(jù)處理

        在污水處理環(huán)節(jié),PLC自動控制系統(tǒng)依靠自身強大的功能優(yōu)勢能夠完成各種復雜數(shù)據(jù)的采集與處理,所有的數(shù)據(jù)在產(chǎn)生之后能夠第一時間備份、記錄,避免因為重要數(shù)據(jù)丟失而影響后期的質(zhì)量管理工作。

        2.3.4? 數(shù)據(jù)分析

        在污水處理過程中會產(chǎn)生大量復雜數(shù)據(jù),通過PLC自動控制系統(tǒng),在采集相關(guān)數(shù)據(jù)之后能夠直接在后臺完成關(guān)鍵數(shù)據(jù)的運算處理,并將運算結(jié)果反饋給工作人員,有助于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)處理過程的優(yōu)化,讓工作人員能詳細了解污水處理系統(tǒng)的運行過程,并判斷系統(tǒng)的后續(xù)處理過程,預測未來系統(tǒng)的運行趨勢,確保能夠盡早針對異常數(shù)據(jù)進行處理,避免風險發(fā)生。

        3? ? PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的功能展示

        3.1? 基于PLC自動控制系統(tǒng)的格柵自動控制

        在污水處理中,格柵是污水過濾的關(guān)鍵裝置,采用PLC自動控制系統(tǒng),能夠采用自動控制方法,實現(xiàn)時間控制或者水位差控制等。一般情況下,當系統(tǒng)啟動除污耙時,螺旋式輸送機和柵渣壓實脫水機開始運行,當格柵停止運行之后,會延遲一段時間再停運螺旋式輸送機和柵渣壓實脫水機。在這個過程中,通過PLC自動控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮現(xiàn)場控制系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)的功能,依靠控制操作屏,直接設(shè)定格柵距離以及水位差值等,例如根據(jù)上一次污水處理過程中的格柵運行周期來設(shè)定本次運行數(shù)據(jù),有助于提高污水處理效率。

        3.2? 自動控制進水泵房

        在污水處理系統(tǒng)中,進水泵房是測量進水量、進水速度的重要裝置,在PLC自動控制系統(tǒng)中,先通過水位測量儀來掌握水位的實時參數(shù),假設(shè)污水處理過程中的水位開始升高,這種情況將會自動觸發(fā)控制按鈕,啟動水泵。此時,水泵的啟動順序是根據(jù)累計運行時間由小到大排序的,在水位不斷下降的情況下,控制水泵會依次停止運行。在這個過程中,PLC自動控制系統(tǒng)會記錄水泵的運行時間,滿足后期水泵自動輪值的要求,確保所有水泵都處于良好的狀態(tài);而在污水處理系統(tǒng)中的污水降低到保護水位的情況下,所有的水泵都會停止運行,通過該系統(tǒng)能夠在完成現(xiàn)場控制的同時設(shè)定水位值。

        3.3? 自動控制旋流沉砂池

        在污水處理過程中,旋流沉砂池是沉淀處理的重要組成部分,能夠保證該裝置始終處于自動運行狀態(tài),攪拌葉輪持續(xù)運行,此時通過PLC自動控制系統(tǒng)直接控制排砂過程,包括旋流沉砂池、排砂泵、沖洗水、排砂閥門等設(shè)備,均可以采用聯(lián)鎖控制方法,直接通過系統(tǒng)來統(tǒng)籌控制設(shè)備處于靜止或者啟動狀態(tài)。

        3.4? 自動控制氧化溝曝氣量

        一般在污水處理中需要輸入氧氣,此時為了能夠?qū)崿F(xiàn)資源的合理利用,需要依照系統(tǒng)負荷以及實際需氧量來控制氧氣輸入。通過PLC自動控制系統(tǒng)能夠控制曝氣機的運行速率,假設(shè)污水處理中的氧氣含量不足,系統(tǒng)會提高曝氣機的運行效率來保證氧氣的供應量;反之會減少氧氣供應量。在這個氧氣調(diào)節(jié)過程中,PLC自動控制系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)采集功能所測量的氧濃度變化來調(diào)整系統(tǒng)運行,達到了節(jié)約能源、降低成本的目的。

        3.5? 加藥量控制

        在污水處理中經(jīng)常需要使用氯氣,而氯氣的添加需要根據(jù)污水進水流量大小進行控制,包括進氣量與進氣速度等,不僅要確保氯氣能夠滿足污水處理的要求,還要避免氯氣進入量過多等問題。在這個過程中,通過PLC自動控制系統(tǒng)能夠?qū)β葰獾淖⑷肓窟M行控制,通過測定接觸消毒池出水余氯作為修正值,將該指標作為氯氣加入量的控制參數(shù),自動修正進入系統(tǒng)中的氯氣量,使得氯氣與污水量之間的比例保持正常,最終滿足污水處理的基本要求。

        4? ? 結(jié)語

        現(xiàn)階段在污水處理中,PLC自動控制系統(tǒng)具有高性能,該技術(shù)的出現(xiàn)進一步提高了污水處理效果,讓污水處理環(huán)節(jié)更加簡潔,有助于提升工作效率。因此,在未來工作中,需要積極探索PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的新路徑,持續(xù)完善系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能,讓系統(tǒng)可以更加詳細地采集污水處理數(shù)據(jù),最終提高污水處理效果,更好地服務(wù)于社會發(fā)展。

        [參考文獻]

        [1]胡? ?斌.試論PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的運用[J].電子元器件與信息技術(shù),2019(7):56-58,63.

        [2]李? ?政.PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的運用分析[J].科技創(chuàng)新與應用,2019(1):171-172.

        [3]趙亞琨.淺談自動控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應用及組成[J].山東工業(yè)技術(shù),2018(9):93.

        [4]程? ?莉.淺談自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應用[J].科技風,2017(11):150.

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