自動控制系統在污水處理中的應用

中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院 岳志軍 米天峰

引言

隨著計算機科學技術及自動化技術的不斷發展，各行各業不斷朝著智能化和信息化發展，企業的生產及管理變得更加高效和便捷。在污水處理行業，自動控制技術和計算機技術相結合，創造了節能高效的自動控制系統，極大程度上提升了污水處理的效率和水平，使得污水處理行業的經濟效益和社會效益得到了大幅度的提升。

1.自動控制概述

自動控制理論起源于19世紀，發展至今已有100多年的理論基礎。伴隨著科學技術的不斷進步和經濟社會的不斷發展，自動化技術已深入到各行各業，其穩定性和精確度也得到了極大的提升。而20世紀80年代計算機技術的飛速發展使得自動化技術得到了大幅度的躍升。總之，自動控制理論從最初的經典控制理論發展到現代控制理論再到今天的智能控制理論，它的出現和發展為人們的生活提供了極大的便利，也在一定程度上推動了經濟的發展。

首先，對污水的循環利用是節約用水和降低水資源開采量的有效途徑，既能減少企業生產成本，同時又有著良好的經濟效益和社會效益。其次，污水處理系統是一個非線性、復雜程度高的系統，以前的污水處理往往依靠個人經驗，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缺少自動控制系統，其處理效果大打折扣，不能體現系統處理污水的高效率。因此，污水處理企業引進自動控制技術是非常有必要的。

目前，最常用的污水自動控制系統由4個部分組成：現場控制站、操作人員站、系統服務器和管理信息系統。4個組成部分通過網絡相互傳遞控制和管理的各個指令及信息，完成污水處理整個過程。自動控制系統的中心思想即為：分散功能和危險，集中管理和檢測。該系統的核心為現場控制站，保證采集到現場的數據信息并實現對整個系統的控制功能。操作員站則是負責現場的顯示、報警和操作功能，是人機界面的連接。服務器是為整個系統提供網絡、技術支持、數據共享以及軟件服務等。管理平臺則是方便系統的管理人員讀取系統信息，對系統進行管控和維修。

自動控制系統的運行流程大致為:現場控制站對各類儀器進行檢測并對檢測到的各類參數進行比對測量，在對檢測到的數據進行處理后通過網絡將數據信息傳遞到操作員站，操作員站的工作人員對其進行操作處理，完成畫面顯示、控制分組、調節、報警以及報表打印等工作。此外，操作人員還應對系統進行檢查和故障排除，以保證系統的正常運行。

2.PLC 對格柵井單元的控制

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，作用是清除系統中污水所含有的懸浮顆粒。液位變送器則是為了檢測粗格柵前后的液體位置差以保證在液位差＞10cm時系統保持正常運轉。格柵井的PLC梯形圖如圖1所示。當污水處理站自動運行時，系統的處理器會對兩個變送器輸入的信號進行數據處理和對比，當差值＞10cm時，內部繼電器2000接通，粗格柵啟動并對系統中的污水進行下一步的處理。當差值＜3cm時，內部繼電器2001接通，粗格柵關閉。通過粗格柵打開或關閉保證對污水處理系統中水中懸浮顆粒的自動清除。

圖1 格柵井PLC梯形圖

3.PLC 對生化池單元的控制

當操作人員按下控制面板上的自動按鈕時，PLC系統就能自動接收到溶解氧檢測儀的模擬量信號，并將此信號進行轉換，然后和設先設定值進行比較，若污水中氧氣的濃度＜0.5mg/L，電動碟閥自動開啟，鼓風機啟動，并向污水處理系統中鼓入空氣，以提高污水中的含氧濃度。當污水中氧氣的濃度＞2.5mg/L時，鼓風機停止向系統內鼓風，此時，電動蝶閥將關閉。指令XFER將模擬量信號轉化為數據信息并儲存在相應位置，并通過CMP指令和系統程序中預先設定的數值進行比較，若檢測數值小于系統預定數值，內部繼電器將接通，電動蝶閥開啟。隨著電動蝶閥開啟至完全打開狀態時，鼓風機開啟并運行，不斷向系統中鼓入氣體。此過程中，污水系統中氧的濃度將不斷增加直到檢測數值大于預定數值。此時，相應的內部繼電器接通，鼓風機停止向系統中鼓入氣體，電動蝶閥隨之關閉，結束了向污水系統中鼓氣的過程。

4.結論與展望

污水自動控制系統建成后，實現了生產污水零排放的目標，一定程度上減少了污水排放總量，為節約用水做出了貢獻。PLC自動控制系統在運行過程中平穩、安全、可靠，系統中各設備各司其職，實現了對生活或生產污水的集中管控和處理，從而保障了污水處理站的正常運行，節省了污水處理企業的經營成本，提高了企業的管理水平，為企業的經濟效益做出了貢獻。隨著我國工業的快速發展，科學合理、安全有效的污水處理顯得尤為重要，而自動控制系統提高了污水處理的效率，在治理企業廢水和生活污水時有著不可估量的作用，必將在污水處理行業得到廣泛的應用和極大的發展。

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

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