PLC在污水處理廠控制系統中的應用

任尚

摘 要：介紹了污水處理廠的工藝流程及PLC控制系統的軟硬件構成和功能的實現。證明了該系統具有設計合理，污水處理率高，可靠性強的優點和很大的推廣使用價值。

關鍵詞：PLC 污水處理 應用

中圖分類號：X703.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0026-01

我國的污水處理程度還很低，城市污水處理率還遠遠趕不上人民生產生活和經濟發展的需求。從數量上講，我國污水處理廠投入使用的僅占總需求的1/10，污水處理還處于發展的初級階段。從控制系統方面說，PLC在各個領域已經得到普遍的采用，規模大小不一，靈活多樣，能夠方便地和上機位組成控制系統。污水處理的過程具有開關量大、主要以邏輯順序控制的特點，輔以少量的模擬和閉環回路控制，所以PLC在污水處理廠的控制系統中能夠發揮巨大的作用，目前我國的污水處理廠采用PLC控制系統的已具有一定的數量規模。

1 污水處理的工藝流程

根據污水處理的工藝流程分析控制需求，有利于針對性地組建控制系統，進行PLC系統的軟硬件設計和組建。

1.1 格柵除污

污水通過管道進入廠區，面臨的第一道工序是格柵除污。顧名思義就是主管道的污水進入由粗細各三臺格柵組成的格柵間，格柵會將污水中的大塊污物攔截形成柵渣，柵渣會經壓實機處理后通過螺旋輸送設備傳送到柵渣容器里，之后再外運出去。流經格柵機的污水經過初步的污物過濾后進入下一個環節，即水泵房處理。[1]

1.2 水泵房除砂

在污水處理廠水泵房是相對位置中最低的，所以在水泵房底部一般會放置大功率的潛水泵進行污水提升，以便污水能夠到達下一處理單元。潛水泵將污水提升至沉砂池開始分離污水中的砂子。這樣做的好處是可以有效防止砂子在污水處理過程中對設備造成磨損，提升污水處理的安全性，降低成本消耗。砂子被分離出來以后會由吸砂泵吸入砂水分離器，砂水分離之后砂子外運出去，污水繼續流向下一環節。

1.3 初次沉淀與氧處理

污水從水泵房完成砂水分離之后進入初次沉淀池，初次沉淀之后進入A/O池進行氧處理。A/O池包括厭氧池和好氧池，污水先在厭氧池中利用厭氧菌處理掉有機物，再進入好氧池中吹入氧氣，鼓風機吹入足夠的氧氣使污水中的活性成分充分地有氧呼吸，經過降解等化學反應分解有機物，最終除去污水中的污染物。

1.4 二次沉淀

污水流入二次沉淀池進行二次沉淀以保證充分去除污泥，澄清的水就達到合格標準了，可以直接排向外面。沉淀的污泥要做兩部分處理，一部分回流到A/O池，確保厭氧池的污泥數量；其余的通過污泥泵傳送至污泥調節池進行濃縮和脫水，然后隨初次沉淀的污泥一起被壓實成泥餅外運出去。

2 PLC控制系統的構成

PLC具有功能模塊多樣、組建方面靈活的優點，能滿足污水處理的控制需要，特別是污水控制強調順序邏輯控制，而這正是PLC控制系統所擅長的。PLC控制系統的構成分為硬件系統和軟件系統兩部分，接下來就簡單介紹PLC硬件的選擇使用和遠程控制的方式等硬件內容和軟件設計。

2.1 PLC污水處理控制系統的硬件

首先，在選擇PLC硬件時，應本著高性價比的原則進行。一般選擇接口豐富、可方便拓展的PLC硬件產品，因為通過豐富的接口可進行高質量的通訊，可優化硬件的使用。通訊拓展模塊有助于實現全面控制和全面監控，通過SYNC、FREEZE功能等發揮閉環控制作用。其次，現場總線方面，目前有主—— 從式通訊布線設計，但是較為經濟和可靠的做法是只采用一根現場總線，有效節約纜線、提升可靠性。最后是遠程控制方面，可采用經典的處理單元控制站的做法，即設置4個PLC遠程控制站，分別放置在水泵房、鼓風機房、脫水機房，另外一個用于控制整個系統電壓的單獨設置。水泵房的控制站用于控制進水泵和格柵，鼓風機房的控制站用于監控、記錄和控制鼓風機，脫水機房的控制站用于控制污泥的脫水和排放等控制。[2]

2.2 PLC污水處理控制系統的軟件

PLC污水處理控制系統的軟件包括下機位軟件和上機位軟件。在下機位軟件的控制任務中，可根據污水處理的實際情況將處理流程分解成若干小流程，一個小流程對應一個模塊功能，在此基礎上結合工藝流程設計軟件。需要注意的是，PLC硬件采集模塊的數據需要數模轉換才能從模擬量轉化為數字量，所以采集模塊需要采用數模轉換器。此外，軟件要兼顧抗干擾設計，因為傳感器受到信號干擾會產生信號失常，影響正常工作，可采用類似于在ns內采集a個值再平均這a個值這樣的方式。上機位軟件應采用可靠穩定、人機交互優良、數據交換功能突出的軟件，如Wonderware公司的InTouch10.0軟件，經過了測試和運行考驗，具備優秀的人機交互界面，可與其他計算機進行實時的數據交換，而且可靠性和穩定性都極高，還具有一定的應用拓展潛力。

3 PLC污水處理控制系統的功能實現

3.1 下機位控制系統能實現的功能

下機位的功能實現有手動操作和自動操作兩種方式，從當前的應用情況來看，使用自動操作占主流，手動操作只存在于設備檢修時。自動操作依賴程序的設定，自動控制設備的啟停狀態，負責污水處理狀態的切換和控制。設備運行和污水處理的工作都可以由PLC完成，并且可以實時監控和調整運行情況。每個現場控制站都可以由總機指揮也可以獨立運行，獨立運行時能完成工藝流程的監測、信號采集和記錄、參數控制等工作，并能控制相應現場的設備運轉，對設備操作進行控制。例如可以對厭氧池和好氧池的氧氣和污泥隨時調整處理情況，控制各個設備的啟停，并且能監控污水處理的整個過程。[3]

3.2 上位機控制系統能實現的功能

一是監控整個污水處理系統的工作情況，實時控制系統參數并做相應記錄，在異常時能及時發出報警信號。二是通過人機交互和輸入設備（鍵盤、鼠標）進行人為的現場控制，直接控制設備開關，改變設備的啟動和關閉狀態。三是能夠安裝系統保護，通過保護口令等方式避免非操作人員的接觸，有效防止意外的系統運行，降低系統和設備的損壞和故障幾率。四是能實時將需要的系統數據進行輸出，將系統各部分的運行狀態打印到紙上，形成報表以便呈交相應的企業部門。

4 結語

PLC在污水處理廠的應用大大改變了污水處理的傳統面貌，提升了污水處理的技術水平，有效提升了污水處理的效率和質量。憑借豐富的硬件供應和軟件設計，PLC還能發揮更大的潛力和優勢。我國污水處理的水平還處于起步階段，還有很長的路要走，現在正是研究PLC應用、為將來建設打好基礎的理想時機。我們要本著與時俱進和科學發展觀的原則，將PLC在污水處理中的系統控制問題分析透徹，為和諧社會的建設和人民生產生活水平的提高做出應有的貢獻。

參考文獻

[1] 包楓.油田污水處理的PLC模糊控制系統[J].大眾科技，2011（4）.

[2] 鐘承堯.污水處理廠的組態監控設計[J].海南師范大學學報，2011（1）.

[3] 黃衛權，張唯，張航.PLC在污水處理中的應用[J].中國科技信息，2011（11）.endprint