污水處理一體化設備控制系統PLC應用

堵勝驕

摘要：隨著我國環境的日益突出，污水問題逐漸成為公眾的關注焦點。PLC系統由于具有性能可靠、成本低廉、能耗較小等顯著優勢，被越來越廣泛地應用于污水處理中。本文結合某污水處理工程的實際要求，設計了一套以PLC為控制中心的控制系統，對該系統的數據采集、系統功能以及系統方案等進行簡要論述，以供同仁參考。

關鍵詞：污水處理;PLC;功能;方案

隨著我國經濟水平的不斷提高、城市化進程的持續推進，環境問題日益突出。作為破壞環境的重要因素之一，污水問題逐漸成為公眾的關注焦點。然而，當前我國污水處理自控系統較為落后，污水處理成本較高，處理后的水質不甚穩定，迫切需要建立自動化水平較高的污水處理站。將PLC控制系統合理應用于污水處理系統中，不僅能夠有效提升整個系統的準確性、可靠性，節約能源，而且能夠顯著降低工作人員的勞動強度，降低成本，從而取得良好的經濟效益與社會效益。因此，展開有關污水處理一體化設備控制系統PLC應用的研究，對于建立高效的污水處理自控系統，提升污水處理質量與效率具有重要意義。

一、數據自動采集與檢測

數據自動采集與檢測主要由數字量數據和模擬量數據所組成，具體內容見表一。

表一? 數據自動采集與檢測分析

類型

組成

包含內容

實現途徑

數據自動采集與檢測

數字量數據

電機電流、水位、壓力、流量等

1）以傳感器為依托，PLC模擬量輸入模塊連續檢測水位，并及時轉換處理水位信號，從而實現對水泵啟停的有效控制

模擬量數據

電機工作狀態、電動閥工作狀態

2）借助電機電流、水管流量以及壓力等相應傳感器與變送器，實時監測電機、水泵的運行狀況，一旦超限立即報警，從而有效避免水泵與電機的損壞

3）PLC的數字量輸入模塊將所有開關量信號通通采集至PLC中，以此充當邏輯處理的依據，實現對水泵啟停的有效控制

二、系統功能

實踐證實，筆者所設計的污水處理一體化設備控制系統具有以下功能，如表二所示。

表二? 系統功能分析

功能

具體表現

分段調試

PLC控制程序采用模塊化結構，可實現程序模塊的分段調試與分段運行

自動輪換

秉承水位與壓力控制原則，系統能夠實現水泵的自動輪換

自動啟動

當程序設定時間內還未達到相應真空度時，系統能夠實現備用泵的自動啟動

動態監控

對于水泵及相應附屬設備的實際運行狀況，系統能夠實現動態監控;

實時顯示

對于水位、壓力、流量、電流等參數，系統可通過觸摸屏實時顯示水位、流量、壓力、電流、電壓等參數，并具有流量保護

故障保護

對于電機、電動閥等設備，對于過載、短路及斷相等現象均有相應故障保護，一旦超限立即報警，自動彈出故障畫面，且故障點自動閃爍

歷史查詢

系統能夠實現故障的及時記錄，并可隨時查詢歷史數據

通訊功能

PLC、上位監控機、觸摸屏三者之間，可實現數據傳送、信息交換以及遠程遙控

三、系統方案

該系統方案主要包括工藝流程要求、結構組成、控制模式以及程序設計等方面內容。

（一）工藝流程要求

該污水處理工藝流程對本系統主要具有以下方面要求，如表三所示。

表三? 工藝流程對系統要求

類別

具體要求

電氣控制

水泵啟動及運行過程中的過載、過流保護應科學合理，水泵啟停不能過分頻繁，兼具高水位報警和低水位保護功能

水泵啟停與循環

無須水泵同時運行時，應采取某一時段分別增、減一臺水泵的方式來完成一個周期性循環，從而有效預防部分機組的過度磨

水泵啟動臺數與運行時間

應根據具體水位與實際流量的大小合理確定啟動臺數和運行時間

（二）結構組成

本系統主要由PLC主控模塊、電源模塊、模擬量輸入和輸出模塊等主要模塊以及觸摸顯示屏、現場儀表等輔助設備所組成。

（三）控制模式

本系統主要采取全自動控制、就地控制與集中控制3大控制模式，其中全自動控制為主，就地控制與集中控制為輔。正常情況下，借助PLC，所有設備的啟動、停止、各種模式的轉換均遵照事先編制好的程序自動運行下去，無須人工干預。而當調試或者維修設備時，則采取就地控制模式與集中控制模式。

（四）程序設計

根據工藝要求與系統實際組成，本控制程序的設計主要分為粗細格柵控制、氧化溝含氧量控制、潛水泵控制、鐘式沉砂池控制以及污泥回流控制等部分，前三者為主要控制回路。

1、粗細格柵的控制

實際運行時，格柵前后的液位差直接決定著粗、細格柵的啟停。當實際液位差高于設定值，格柵自動啟動;當實際液位差低于設定值時，格柵自動關閉。而當液位差處于設定值臨界狀態時，將會產生波動而導致設備啟停頻繁。因此，在設計程序時，要注意將啟動與停止分別設置為設定值，且回差可調。

2、氧化溝含氧量的控制

作為污水處理關鍵任務之一，氧化溝內污水含氧量的控制是決定污水處理質量的重要因素，必須予以高度重視。因此，在程序設計過程中，相關工作人員應依據氧化溝運行階段的不同，準確測量污水溶解氧濃度，并與設定值進行認真比較，從而實現氧化溝中曝氣轉刷的控制優化，實現轉刷運行臺數、高低速以及曝氣時間的自動調整，實現進、出水堰們開啟與關閉的聯動控制。這樣一來，不僅能夠確保工藝要求的滿足、出水質量的達標，還能夠有效減低能耗與生產成本。

四、結語

本系統實際投入運行后，設備運行的穩定性與可靠性獲得大幅提升，處理后的污水質量明顯達標，實現了整個污水處理過程的集散管理與有效控制。因此，將PLC應用于污水處理過程是值得推廣的。

參考文獻：

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[2]趙紅霞，李育.PLC在污水處理中的應用[J]，價值工程，2011，30（6）.

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