三菱PLC在污水處理自動化系統中的應用

　　改革開放以來，我國的經濟得到了飛速的發展，人民的生活水平也隨之得到了很大的提高。但經濟的發展是一把雙刃劍，給人民帶來利益的同時，也給我們的生活帶來了很多問題。比如環境問題，特別是關乎到我們生命與健康的水污染問題，而這一問題在中國城市化進程中表現得尤為明顯。隨著國家對水資源保護的不斷重視和人們環保意識的不斷增強，城市生活污水處理問題也成為了人們關注的熱點。
　　隨著人們對處理后的水質要求越來越高，污水處理工藝也越來越復雜，污水處理過程中需要的設備也越來越多，而且污水處理是一個連續的過程，如果一個環節出錯就會影響后面的全部環節，這就對污水處理過程中的管理水平提出了嚴峻的挑戰。為了確保污水處理工藝和設備能夠安全、有效、科學的進行，建立自動化控制系統已成為污水處理不可避免的趨勢。
　　1　AOE污水處理工藝及控制難點
　　污水處理工藝主要分為物理處理、化學處理，物化處理和生物處理四類，在我國的城市生活污水處理中多采用物理處理和生物處理。生物處理工藝有很多，例如UNITANK法、MSBR法，A／O法等，下面對AOE生化工藝做簡單介紹。
　　AOE生化工藝由法國開發，分為水處理和泥處理兩個系統，工藝流程如圖1所示。
　　城市污水由污水管網到達污水處理廠，經過節流井進入柵格間，在柵格間分離出較大懸浮渣物，然后進入污水提升泵房，利用水泵把污水的水位提高到最高的細柵格，以使污水能夠靠重力完成后續工序。在細柵格中將污水中的細小懸浮渣物攔截后，污水進入曝氣沉砂池，出去更細小的固體廢物及油脂，并且進行預曝氣，之后進入整個系統中最關鍵的環節——曝氣池。曝氣池由A(厭氧區)、O(好氧區)和E(兼氧區)組成，污水在曝氣池中與活性污泥充分接觸混合，鼓風機能夠提供微生物所需的氧氣，以使活性污泥中的各種微生物將污染成分降解并實現生物增值。處理后的污水流入二沉池，經過沉淀后，上層清夜流入回用水池，達標后就可排放，下層的污泥則進入污泥泵房。污泥泵房中的污泥大部分被抽回曝氣池中，即所謂的外回流，這是為了保證曝氣池中有足夠的微生物完成降解作用。剩下的污泥進入重力濃縮池，根據水和泥的比重不同使污泥濃縮，濃縮后的污泥由污泥泵抽入脫水機房，制成千泥餅后運往垃圾場處理。
　　
　　污水處理工藝過程復雜，涉及到眾多單元間以及各單元設備間的相互聯系和配合，為了保證處理后的水質達到標準，必須確保各單元間能夠協調工作。此外，污水處理廠一般占地面積比較大，各處理單元比較分散，因此自動控制系統一般采用集散控制系統并具有較強的通訊網絡能力。
　　2　基于三菱PLC的自動化系統
　　集散控制系統的特點是分散控制，集中監控，由于它是分散控制，能夠分散危險，降低出現故障對整個系統的影響。
　　三菱FX2N系列PLC具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，可以為污水處理廠自動化控制系統提供最大的靈活性和控制能力。因此，主控系統選用一臺FX2N-128MR-001的CUP主機加一塊FX2N-16EX擴展模塊，組成疊裝式結構，作為自動化控制系統的控制核心。為了防止出現意外而損壞PLC模塊而影響系統正常運轉，我們用中間繼電器作為輸出接口，使系統控制核心與外部電路隔離，從而保護PLC控制模塊。這樣做的另外一個好處就是可以增加輔助觸點，提高系統的安全性和可靠性。
　　FX系列的PLC控制器采用的是422電氣接口標準，考慮到兼容性和穩定性，系統選用FX2N-485-BD通信板實現N：N的網絡數據傳輸，通訊方式采用串行通訊，通訊協議使用TCP／IP協議。要注意的是在RDA和SDA之間必須接人一個端子電阻，否則通信將無法進行，這是因為485總線上只能傳送差模信號?？紤]到遠程通信可能出現反應慢或者誤動作等情況，必須增強通信過程中的抗干擾能力，因此須將PLC輸入端的熱繼電器常開觸點通過中間繼電器轉換成中繼的常開觸點，采用帶屏蔽的多芯電纜實現以點對點的輸入方式接入，I／O分配表不變。
　　使用MX Sheet實現數據的聯網監測，該軟件只通過簡單設置即可實現通過Excel收集PLC軟元件數據，并且可以通過PLC的網絡模塊實現計算機利用以太網同步接收PLC的監測數據。主控系統使用0～5V電壓對輸入信號進行模擬，電壓經過A／D轉換輸入寄存器，從而轉化成數字量的輸入點，再通過一系列的對比、計算和校驗等過程，對輸入信號做出相應的控制命令。以輸出信號形式傳送到信號源，從而使相關設備做出動作。
　　系統共有4個控制站，1號控制站控制預處理段，通過水位變化控制水泵開啟或斷開的臺數及時間，從而控制污水的流量。2號控制臺控制曝氣池、風機和沉降池。控制臺通過采集曝氣池內氧氣的溶解量并結合供風管路的壓力值控制供風管路調節閥的開度，以及根據供風管路中的壓力值控制鼓風機開啟的臺數。3號控制臺負責污泥處理段，包括污泥泵房、重力濃縮池以及脫水機房等?？刂婆_通過采集溫度等數值控制三相閥的開度以及電磁閥的開啟或斷開。4號控制臺控制主控室的模擬顯示屏，在模擬顯示屏上實時顯示整個系統中各種重要的信息。
　　3　結語
　　城市污水自動化處理已成為勢必在行的趨勢，隨著計算機控制技術的飛速發展，以及硬件制作工藝逐步成熟，自動化系統的自動化程度越來越高，完全可以實現污水的半自動或者全自動處理，這樣不僅可以減輕城市污水處理廠工作人員的勞動強度和降低污水處理的運行成本，還可以帶來巨大的社會效益。系統采用集散控制，通過以太網通訊和無線網通訊技術，將現場控制、實時監控和高層管理聯系在一起，提高了管理的實時性、高效性，效果良好，具有很高的實用