談污水處理的自動(dòng)化控制

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，環(huán)境污染，特別是水污染已經(jīng)擺到刻不容緩的位置。污水處理工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占著不可替代的重要地位。當(dāng)前，污水處理自動(dòng)化仍是比較薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文借潮州第一污水處理廠為例子，主要論述說(shuō)明污水處理自動(dòng)化的系統(tǒng)組成、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并以此論證自動(dòng)化控制在現(xiàn)代的污水處理工業(yè)中的重要地位，污水處理自動(dòng)化有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：污水處理 自動(dòng)化控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U664 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0142-01

污水處理廠的設(shè)備品種繁多、工藝繁雜、各種設(shè)備可能來(lái)自不同的廠家，并且連續(xù)性強(qiáng)，每一項(xiàng)設(shè)備都是污水處理中不可缺少的重要組成部分，所以管理起來(lái)相對(duì)困難。因此，一個(gè)污水處理廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須要符合“集中管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”的要求，不僅要技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)開(kāi)放、能夠長(zhǎng)期提供技術(shù)支持、設(shè)備升級(jí)，還要考慮到經(jīng)濟(jì)適用性，節(jié)省投資和遠(yuǎn)期工程的銜接等各方面。

系統(tǒng)應(yīng)包括這幾方面：滿(mǎn)足要求的控制系統(tǒng)硬件設(shè)備、監(jiān)控和編程軟件、輔助裝置以及操作平臺(tái)、控制箱柜等。

1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成

根據(jù)A2O污水處理的工藝流程，結(jié)合潮州市第一污水處理廠的具體情況，污水處理廠的自動(dòng)化控制由各種檢測(cè)儀表、PLC控制系統(tǒng)和中控室上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)操作站組成。

各種檢測(cè)儀表包括變頻器、進(jìn)出水流量計(jì)、回流流量計(jì)、出水質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀、超聲波液位計(jì)和液位差計(jì)等自動(dòng)檢測(cè)儀表。除了各種流量計(jì)的累計(jì)流量輸出信號(hào)為脈沖，其余儀表測(cè)量數(shù)據(jù)的輸出信號(hào)均為模擬量4～20 mA。

PLC控制系統(tǒng)包括配電總室的1號(hào)PLC控制站，脫水車(chē)間的2號(hào)PLC控制站以及獨(dú)立連接到中控室的橋閘控制柜。其中1號(hào)PLC控制站包括昆騰柜PLC控制柜、一期工程1、2號(hào)氧化溝PLC控制柜。2號(hào)PLC控制站包括細(xì)格柵PLC控制柜、除磷加藥間PLC控制柜、濃縮池PLC控制柜、二期工程3、4號(hào)氧化溝PLC控制柜。

受控制的設(shè)備包括橋閘擋板，橋閘格柵和輸送機(jī)，橋閘抓斗機(jī)，各種進(jìn)水泵，粗、細(xì)格柵機(jī)及其相關(guān)配套的壓縮機(jī)、輸送機(jī)，整套除砂設(shè)備，氧化溝潛水推流器和轉(zhuǎn)碟器、刮吸泥機(jī)、回流泵，濃縮機(jī)以及加藥泵等近百臺(tái)設(shè)備。除了脫水車(chē)間的設(shè)備必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作外，其余大部分設(shè)備都由中控室計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，自動(dòng)化率達(dá)到90%以上。輸出信號(hào)主要是開(kāi)關(guān)量，和模擬量—— 控制頻率。

中控室計(jì)算機(jī)操作站包括主機(jī)、副機(jī)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器計(jì)算機(jī)，三遙傳送數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)，UPS電源等。主機(jī)裝有上位程序與MP7操作控制系統(tǒng)，通過(guò)圖形畫(huà)面，可直接對(duì)廠區(qū)對(duì)應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制。各個(gè)儀表數(shù)據(jù)也能在圖形畫(huà)面中直觀地顯示出來(lái)，便于工作人員觀察設(shè)備運(yùn)行情況。MP7中配有報(bào)警系統(tǒng)，可及時(shí)通知工作人員設(shè)備出現(xiàn)故障或異常狀況、數(shù)據(jù)超出控制范圍等。MP7中的歷史趨勢(shì)，可以隨時(shí)地調(diào)出某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)或者某一段時(shí)間的工作數(shù)據(jù)，這是總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改善、獲取進(jìn)步的重要寶庫(kù)。戴爾服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)用電腦，每30 s記錄一次數(shù)據(jù)，是儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的地方，歷史趨勢(shì)系統(tǒng)以及三遙計(jì)算機(jī)都要從這里提取數(shù)據(jù)來(lái)完成各自的任務(wù)。三遙計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)將反映出水質(zhì)量的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從戴爾服務(wù)器中提取后傳送到上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)單位。

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

全廠共設(shè)置3個(gè)主要工作站，即是中控室操作站、配電總室1號(hào)PLC控制站和脫水車(chē)間2號(hào)PLC控制站。三個(gè)工作站用光纖以太網(wǎng)相連，每2個(gè)工作站之間都連有一條光纖，形成一個(gè)環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)中任何一條光纖如果出現(xiàn)通訊故障，3個(gè)工作站仍由兩條光纖連著，整體的數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)受到一點(diǎn)影響，維修人員可以從容地對(duì)故障光纖進(jìn)行維護(hù)。

在這個(gè)大網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行分層，每個(gè)工作站之下都有各自的網(wǎng)絡(luò)。

中控室操作站從光纖接收點(diǎn)的交換機(jī)處接入，用網(wǎng)線(xiàn)以太網(wǎng)將中控室的各臺(tái)計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享和傳輸。同時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)上位程序，控制現(xiàn)場(chǎng)各PLC站的下位程序，就可以實(shí)現(xiàn)在中控室遠(yuǎn)程操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的目的。

配電室1號(hào)PLC控制站本身負(fù)責(zé)了進(jìn)水泵、回流泵、粗格柵機(jī)設(shè)備的控制，通過(guò)光纖接受點(diǎn)的交換機(jī)，連接了1期工程1、2號(hào)氧化溝的PLC，控制16臺(tái)水下推流器和12臺(tái)轉(zhuǎn)碟器。

脫水車(chē)間的光纖接受點(diǎn)交換機(jī)，同樣通過(guò)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接了細(xì)格柵PLC、濃縮池PLC、3、4號(hào)氧化溝PLC和加藥間PLC。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)細(xì)格柵機(jī)、沉砂設(shè)備、濃縮機(jī)、3、4號(hào)氧化溝的水下推流器和轉(zhuǎn)碟機(jī)以及除磷加藥泵的控制，其中，氧化溝上的12臺(tái)轉(zhuǎn)碟機(jī)是通過(guò)MODBUS網(wǎng)絡(luò)方式統(tǒng)一連接到了現(xiàn)場(chǎng)的PLC。

現(xiàn)場(chǎng)的儀表對(duì)生產(chǎn)中各個(gè)參數(shù)自動(dòng)、連續(xù)地進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)將信號(hào)傳送給現(xiàn)場(chǎng)PLC，現(xiàn)場(chǎng)PLC通過(guò)計(jì)算后得出的數(shù)值在上位機(jī)的監(jiān)控軟件相應(yīng)的畫(huà)面和報(bào)表中顯示出來(lái)；PLC和上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件中設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行比較，自動(dòng)地調(diào)節(jié)某臺(tái)設(shè)備的工況（啟動(dòng)或者停止、運(yùn)行頻率），從而滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，達(dá)到自動(dòng)化控制的目的。

3 自動(dòng)化控制的意義

過(guò)程自動(dòng)化控制在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，不斷的發(fā)揮著提高效率，控制質(zhì)量，節(jié)約成本等重要作用，已經(jīng)成為不可缺少的生產(chǎn)保障范圍。就生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化而言，整體上分為三大環(huán)節(jié)：過(guò)程檢測(cè)、過(guò)程控制系統(tǒng)、過(guò)程控制裝置。如果把整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程比喻為人，那么過(guò)程檢測(cè)相當(dāng)于人的眼睛，它把實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)工程量檢測(cè)出來(lái)，即當(dāng)前的水位、流量、溫度等，轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)可以識(shí)別的電信號(hào)，并傳送給控制系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)，則相當(dāng)于人的大腦，分析和計(jì)算各種信息，并發(fā)出各種命令。它將檢測(cè)裝置傳來(lái)的各種信號(hào)，經(jīng)過(guò)相關(guān)的計(jì)算，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為過(guò)程控制裝置可以識(shí)別的電信號(hào)，傳給過(guò)程控制裝置。過(guò)程控制裝置，相當(dāng)于人的手，根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)來(lái)的各種信號(hào)執(zhí)行各種動(dòng)作。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“集中管理，分散控制”的目標(biāo)，對(duì)整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程的所有設(shè)備的控制，都可以在中控室足不出戶(hù)地輕松進(jìn)行，這點(diǎn)對(duì)于占地面積大，設(shè)備分散的污水處理廠來(lái)說(shuō)，猶如雪中送炭。污水處理廠自動(dòng)化控制是實(shí)現(xiàn)污水處理廠現(xiàn)代化處理和現(xiàn)代化管理的必要條件，是提高污水處理效果、安全可靠生產(chǎn)、降低藥耗、降低能耗、取得較好社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的必要手段。自動(dòng)化控制系統(tǒng)集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)與一體，在確保達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求及污水處理過(guò)程優(yōu)質(zhì)可靠運(yùn)行排放達(dá)標(biāo)的目標(biāo)的前提下，將污水處理廠運(yùn)營(yíng)決策、管理、調(diào)度、過(guò)程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場(chǎng)控制等功能集成在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過(guò)信息多層“無(wú)縫”鏈接，為實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的管控一體化及綜合信息處理構(gòu)建了信息平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)介紹潮州第一污水處理廠的自動(dòng)化控制的組成和結(jié)構(gòu)，從而論述了自動(dòng)化控制對(duì)污水處理的工藝生產(chǎn)的重要意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視，必將有更多的新技術(shù)廣泛應(yīng)用到污水處理行業(yè)，使污水處理行業(yè)有更大的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]梁偉棟，劉葉.污水處理綜合自動(dòng)化系統(tǒng)[J].電腦與信息技術(shù)，2006.

[2]喬叢.關(guān)于國(guó)內(nèi)污水處理及cass工藝自動(dòng)控制技術(shù)的初步探討[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2007，3.

[3]牛學(xué)義.濟(jì)寧污水處理廠控制系統(tǒng)的特點(diǎn)[J].給水排水，2000，2.