PLC在污水處理廠控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

任尚

摘 要：介紹了污水處理廠的工藝流程及PLC控制系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成和功能的實(shí)現(xiàn)。證明了該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)合理，污水處理率高，可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)和很大的推廣使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：PLC 污水處理 應(yīng)用

中圖分類號：X703.3 文獻(xiàn)標(biāo)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(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上人民生產(chǎn)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。從數(shù)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(fā)展的初級階段。從控制系統(tǒng)方面說，PLC在各個領(lǐng)域已經(jīng)得到普遍的采用，規(guī)模大小不一，靈活多樣，能夠方便地和上機(jī)位組成控制系統(tǒng)。污水處理的過程具有開關(guān)量大、主要以邏輯順序控制的特點(diǎn)，輔以少量的模擬和閉環(huán)回路控制，所以PLC在污水處理廠的控制系統(tǒng)中能夠發(fā)揮巨大的作用，目前我國的污水處理廠采用PLC控制系統(tǒng)的已具有一定的數(shù)量規(guī)模。

1 污水處理的工藝流程

根據(jù)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(tǒng)，進(jìn)行PLC系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和組建。

1.1 格柵除污

污水通過管道進(jìn)入廠區(qū)，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(jìn)入由粗細(xì)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(jīng)壓實(shí)機(jī)處理后通過螺旋輸送設(shè)備傳送到柵渣容器里，之后再外運(yùn)出去。流經(jīng)格柵機(jī)的污水經(jīng)過初步的污物過濾后進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)，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(jìn)行污水提升，以便污水能夠到達(dá)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(shè)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(yùn)出去，污水繼續(xù)流向下一環(huán)節(jié)。

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(jìn)入初次沉淀池，初次沉淀之后進(jìn)入A/O池進(jìn)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(jī)物，再進(jìn)入好氧池中吹入氧氣，鼓風(fēng)機(jī)吹入足夠的氧氣使污水中的活性成分充分地有氧呼吸，經(jīng)過降解等化學(xué)反應(yīng)分解有機(jī)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(jìn)行二次沉淀以保證充分去除污泥，澄清的水就達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)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(shù)量；其余的通過污泥泵傳送至污泥調(diào)節(jié)池進(jìn)行濃縮和脫水，然后隨初次沉淀的污泥一起被壓實(shí)成泥餅外運(yùn)出去。

2 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成

PLC具有功能模塊多樣、組建方面靈活的優(yōu)點(diǎn)，能滿足污水處理的控制需要，特別是污水控制強(qiáng)調(diào)順序邏輯控制，而這正是PLC控制系統(tǒng)所擅長的。PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，接下來就簡單介紹PLC硬件的選擇使用和遠(yuǎn)程控制的方式等硬件內(nèi)容和軟件設(shè)計(jì)。

2.1 PLC污水處理控制系統(tǒng)的硬件

首先，在選擇PLC硬件時(shí)，應(yīng)本著高性價(jià)比的原則進(jìn)行。一般選擇接口豐富、可方便拓展的PLC硬件產(chǎn)品，因?yàn)橥ㄟ^豐富的接口可進(jìn)行高質(zhì)量的通訊，可優(yōu)化硬件的使用。通訊拓展模塊有助于實(shí)現(xiàn)全面控制和全面監(jiān)控，通過SYNC、FREEZE功能等發(fā)揮閉環(huán)控制作用。其次，現(xiàn)場總線方面，目前有主—— 從式通訊布線設(shè)計(jì)，但是較為經(jīng)濟(jì)和可靠的做法是只采用一根現(xiàn)場總線，有效節(jié)約纜線、提升可靠性。最后是遠(yuǎn)程控制方面，可采用經(jīng)典的處理單元控制站的做法，即設(shè)置4個PLC遠(yuǎn)程控制站，分別放置在水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、脫水機(jī)房，另外一個用于控制整個系統(tǒng)電壓的單獨(dú)設(shè)置。水泵房的控制站用于控制進(jìn)水泵和格柵，鼓風(fēng)機(jī)房的控制站用于監(jiān)控、記錄和控制鼓風(fēng)機(jī)，脫水機(jī)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(tǒng)的軟件

PLC污水處理控制系統(tǒng)的軟件包括下機(jī)位軟件和上機(jī)位軟件。在下機(jī)位軟件的控制任務(wù)中，可根據(jù)污水處理的實(shí)際情況將處理流程分解成若干小流程，一個小流程對應(yīng)一個模塊功能，在此基礎(chǔ)上結(jié)合工藝流程設(shè)計(jì)軟件。需要注意的是，PLC硬件采集模塊的數(shù)據(jù)需要數(shù)模轉(zhuǎn)換才能從模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，所以采集模塊需要采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器。此外，軟件要兼顧抗干擾設(shè)計(jì)，因?yàn)閭鞲衅魇艿叫盘柛蓴_會產(chǎn)生信號失常，影響正常工作，可采用類似于在ns內(nèi)采集a個值再平均這a個值這樣的方式。上機(jī)位軟件應(yīng)采用可靠穩(wěn)定、人機(jī)交互優(yōu)良、數(shù)據(jù)交換功能突出的軟件，如Wonderware公司的InTouch10.0軟件，經(jīng)過了測試和運(yùn)行考驗(yàn)，具備優(yōu)秀的人機(jī)交互界面，可與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，而且可靠性和穩(wěn)定性都極高，還具有一定的應(yīng)用拓展?jié)摿Α?/p>

3 PLC污水處理控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

3.1 下機(jī)位控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能

下機(jī)位的功能實(shí)現(xiàn)有手動操作和自動操作兩種方式，從當(dāng)前的應(yīng)用情況來看，使用自動操作占主流，手動操作只存在于設(shè)備檢修時(shí)。自動操作依賴程序的設(shè)定，自動控制設(shè)備的啟停狀態(tài)，負(fù)責(zé)污水處理狀態(tài)的切換和控制。設(shè)備運(yùn)行和污水處理的工作都可以由PLC完成，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整運(yùn)行情況。每個現(xiàn)場控制站都可以由總機(jī)指揮也可以獨(dú)立運(yùn)行，獨(dú)立運(yùn)行時(shí)能完成工藝流程的監(jiān)測、信號采集和記錄、參數(shù)控制等工作，并能控制相應(yīng)現(xiàn)場的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，對設(shè)備操作進(jìn)行控制。例如可以對厭氧池和好氧池的氧氣和污泥隨時(shí)調(diào)整處理情況，控制各個設(shè)備的啟停，并且能監(jiān)控污水處理的整個過程。[3]

3.2 上位機(jī)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能

一是監(jiān)控整個污水處理系統(tǒng)的工作情況，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)參數(shù)并做相應(yīng)記錄，在異常時(shí)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。二是通過人機(jī)交互和輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)）進(jìn)行人為的現(xiàn)場控制，直接控制設(shè)備開關(guān)，改變設(shè)備的啟動和關(guān)閉狀態(tài)。三是能夠安裝系統(tǒng)保護(hù)，通過保護(hù)口令等方式避免非操作人員的接觸，有效防止意外的系統(tǒng)運(yùn)行，降低系統(tǒng)和設(shè)備的損壞和故障幾率。四是能實(shí)時(shí)將需要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，將系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)打印到紙上，形成報(bào)表以便呈交相應(yīng)的企業(yè)部門。

4 結(jié)語

PLC在污水處理廠的應(yīng)用大大改變了污水處理的傳統(tǒng)面貌，提升了污水處理的技術(shù)水平，有效提升了污水處理的效率和質(zhì)量。憑借豐富的硬件供應(yīng)和軟件設(shè)計(jì)，PLC還能發(fā)揮更大的潛力和優(yōu)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(xiàn)在正是研究PLC應(yīng)用、為將來建設(shè)打好基礎(chǔ)的理想時(shí)機(jī)。我們要本著與時(shí)俱進(jìn)和科學(xué)發(fā)展觀的原則，將PLC在污水處理中的系統(tǒng)控制問題分析透徹，為和諧社會的建設(shè)和人民生產(chǎn)生活水平的提高做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 鐘承堯.污水處理廠的組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)[J].海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（1）.

[3] 黃衛(wèi)權(quán)，張唯，張航.PLC在污水處理中的應(yīng)用[J].中國科技信息，2011（11）.endprint