對PLC自動控制系統在污水處理中的運用初探

張思遠 李建莉 曾楠

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

關鍵詞：PLC技術;自動控制系統;污水處理

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

1? ? 對PLC自動控制系統的分析

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

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

2? ? PLC自動控制系統在污水處理中的應用路徑

2.1? 系統設計的基本目標

在污水處理過程中應用PLC自動控制系統具有可行性。在系統設計中，為了能夠進一步提高污水處理效果，在設計上應該重點考慮以下幾方面內容：（1）系統具有成熟的功能體系。在PLC自動控制系統中，應該選擇技術可靠、成熟的設備與技術，例如相關的儀器儀表必須要選擇質量可靠的;在成本約束上，原則上應該兼顧質量與價格之間的平衡，并確保在未來相當長一段時間內都具有先進性，減少PLC自動控制系統后期維護更新的步驟。（2）應該確保PLC自動控制系統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，且彰顯節能、實用的要求。

2.2? 基于PLC自動控制系統的網絡系統設計

在污水處理環節，為了能夠進一步提高PLC自動控制系統的運行效率，可以基于現場污水處理具體情況進行有針對性的控制網絡結構設計，一般采用分布式的控制系統，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自動控制系統硬件的選擇上，可以選擇L3X型控制器實現主站控制，主站之間采用以太網通信方式。同時，為了能夠提高自動化控制效果，在每套PLC主站上都需要設置可編程操作員終端，并支持多種協議的操作要求;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，這種結構模式能夠較好地保證通信質量。

在PLC自動控制系統的網絡架構設計中，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鍵設備的工藝參數監控與測量，不僅能夠實時統計其中的關鍵運行參數，也能完成格柵系統、進水泵房等構筑物設備檢測功能。（2）PLC自動控制系統能夠對污水處理過程中污泥脫水過程參數以及泥餅制備工藝進行檢測。（3）PLC自動控制系統能夠對加藥間的運行數據進行檢測，包括投藥泵的運行參數、聚合氯化鋁（Poly Aluminium Chloride，PAC）絮凝劑的配置情況等。（4）PLC自動控制系統檢測濾池操作間的相關參數，包括反沖洗、水的計量、活性砂濾池等環節的數據檢測。（5）中央控制室。在污水處理的管理大樓內增加工業級PC操作員站，通過上位機組態軟件實現對生產過程的遠程監控，并具有軟件監測、調試等功能;在系統結構設計上使用了上位機監控計算機模式，能夠與設備控制層PLC控制站相互獨立設計，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? 系統的關鍵功能

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

2.3.1? 污水處理的在線監測

在污水處理中，通過PLC自動控制系統能夠將污水處理環節的各種數據直接納入到輸入/輸出（Input/Output，I/O）模塊中，這是系統能夠實現在線監測的關鍵，例如通過各種污水排放的儀表來記錄污水處理數據，同時，這些數據能夠直接上傳到中央控制室中，并在顯示屏中顯示系統運行的相關指標，使工作人員能夠了解污水處理中的參數變化，依照歷史數據以及異常數據對比分析的方法，將各項數據實時反映在系統中，提高了工作質量。除此之外，工作人員還能夠通過電力計算機來遠程調整電子儀表的數據，保證整個污水處理過程順利完成。

2.3.2? 污水處理的動態管理

工作人員能夠在PLC自動控制系統的支持下，依據儀表所反饋的數據來統計污水處理過程中的相關參數，尤其是重要設備的生產參數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了非正常數據，系統能夠提出警報信息并由工作人員及時查看污水處理過程，針對各種異常數據進行分析，最終確定出現異常數據的原因，保證污水處理正常運行。

2.3.3? 數據處理

在污水處理環節，PLC自動控制系統依靠自身強大的功能優勢能夠完成各種復雜數據的采集與處理，所有的數據在產生之后能夠第一時間備份、記錄，避免因為重要數據丟失而影響后期的質量管理工作。

2.3.4? 數據分析

在污水處理過程中會產生大量復雜數據，通過PLC自動控制系統，在采集相關數據之后能夠直接在后臺完成關鍵數據的運算處理，并將運算結果反饋給工作人員，有助于實現對數據處理過程的優化，讓工作人員能詳細了解污水處理系統的運行過程，并判斷系統的后續處理過程，預測未來系統的運行趨勢，確保能夠盡早針對異常數據進行處理，避免風險發生。

3? ? PLC自動控制系統在污水處理中的功能展示

3.1? 基于PLC自動控制系統的格柵自動控制

在污水處理中，格柵是污水過濾的關鍵裝置，采用PLC自動控制系統，能夠采用自動控制方法，實現時間控制或者水位差控制等。一般情況下，當系統啟動除污耙時，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自動控制系統能夠充分發揮現場控制系統以及監控系統的功能，依靠控制操作屏，直接設定格柵距離以及水位差值等，例如根據上一次污水處理過程中的格柵運行周期來設定本次運行數據，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自動控制系統中，先通過水位測量儀來掌握水位的實時參數，假設污水處理過程中的水位開始升高，這種情況將會自動觸發控制按鈕，啟動水泵。此時，水泵的啟動順序是根據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;而在污水處理系統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，通過該系統能夠在完成現場控制的同時設定水位值。

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，攪拌葉輪持續運行，此時通過PLC自動控制系統直接控制排砂過程，包括旋流沉砂池、排砂泵、沖洗水、排砂閥門等設備，均可以采用聯鎖控制方法，直接通過系統來統籌控制設備處于靜止或者啟動狀態。

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，此時為了能夠實現資源的合理利用，需要依照系統負荷以及實際需氧量來控制氧氣輸入。通過PLC自動控制系統能夠控制曝氣機的運行速率，假設污水處理中的氧氣含量不足，系統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。在這個氧氣調節過程中，PLC自動控制系統會根據數據采集功能所測量的氧濃度變化來調整系統運行，達到了節約能源、降低成本的目的。

3.5? 加藥量控制

在污水處理中經常需要使用氯氣，而氯氣的添加需要根據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自動控制系統能夠對氯氣的注入量進行控制，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，自動修正進入系統中的氯氣量，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? ? 結語

現階段在污水處理中，PLC自動控制系統具有高性能，該技術的出現進一步提高了污水處理效果，讓污水處理環節更加簡潔，有助于提升工作效率。因此，在未來工作中，需要積極探索PLC自動控制系統在污水處理中的新路徑，持續完善系統的數據處理功能，讓系統可以更加詳細地采集污水處理數據，最終提高污水處理效果，更好地服務于社會發展。

[參考文獻]

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

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

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

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