PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的運(yùn)用分析

李政

摘 要：隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，大量自動(dòng)化技術(shù)被運(yùn)用在社會(huì)各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)中，其中PLC控制系統(tǒng)是應(yīng)用性較強(qiáng)的一項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)，在污水處理方面有較好運(yùn)用。文章主要圍繞污水處理工藝流程分析、PLC控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、污水處理中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析等方面展開(kāi)討論，詳細(xì)分析了PLC控制系統(tǒng)在污水處理中的具體應(yīng)用，包括細(xì)格柵裝置的自動(dòng)控制、泵房自動(dòng)控制等，能有效提高整個(gè)污水處理的自動(dòng)化程度，具有研究?jī)r(jià)值。

關(guān)鍵詞：污水處理；PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)；運(yùn)用分析

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）01-0171-02

Abstract： With the continuous progress of society， a large number of automation technologies have been used in various production industries， in which the PLC control system is a strong application of automation technology. It has a better application in the sewage treatment. This paper mainly discusses the process flow of wastewater treatment， the structure of PLC control system and the application of PLC control system in wastewater treatment. The application of PLC control system in wastewater treatment is analyzed in detail， including fine grid device automatic control， pump room automatic control and so on. This can effectively improve the entire sewage treatment automation degree and has the research value.

Keywords： sewage treatment； PLC automatic control system； application analysis

前言

水資源短缺始終是我國(guó)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一，為了保證水資源的充分利用，應(yīng)加大對(duì)污水處理的重視，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源再生及利用的目的，是解決水資源短缺問(wèn)題的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)理想的污水處理成效，則應(yīng)充分利用PLC這一自動(dòng)控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)作用下，能促使污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)主動(dòng)進(jìn)行，有利于提高污水處理效率，避免由于污水問(wèn)題對(duì)城市建設(shè)及人們生活帶來(lái)不利影響，是污水處理中PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值的重要體現(xiàn)。

1 污水處理工藝流程分析

生活污水中一般包括較多的氮磷等物質(zhì)，為了有效去除這些物質(zhì)，則需要采用A2/0處理技術(shù)，利用該技術(shù)能將污水中氮磷含量控制在較低含量。A2/0處理工藝運(yùn)行原理如下：一是將廢水與沉池回流中的污泥混合，這種情況下，聚磷菌將在厭氧環(huán)境下釋放吸收的磷，并氧化污泥中的有機(jī)氮，將其中的有害物質(zhì)去除；二是好氧段污泥內(nèi)包含較多的反硝化細(xì)菌，當(dāng)污泥處于缺氧環(huán)境時(shí)，則將發(fā)生NO-N還原反應(yīng)，生成的N將排放到空氣中，能起到較好的脫氮效果。

2 PLC控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

2.1 硬件構(gòu)成

通常將PLC自控系統(tǒng)分成上位監(jiān)視以及下位控制等兩個(gè)層級(jí)，其中監(jiān)視級(jí)主要由打印機(jī)以及工控機(jī)共同組成的，在這類構(gòu)件作用下，能做到對(duì)污水處理現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及隨時(shí)將運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)，從而為工作人員相關(guān)作業(yè)的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)支持，使得他們?cè)趯?duì)污水處理設(shè)施運(yùn)行狀況有所了解的條件下，有效制定污水處理方案及維護(hù)工序等。而控制部分一般由可編程控制器組成，在多個(gè)控制裝置分別安裝在鼓風(fēng)機(jī)房、進(jìn)水泵房、污泥泵房以及處理車間等施工環(huán)節(jié)中，能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)各污水處理階段的自動(dòng)化控制。硬件構(gòu)成是影響污水處理階段PLC自控系統(tǒng)運(yùn)行成效的主要因素，因此，有必要加大對(duì)硬件構(gòu)成的掌握，以便為自控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行加以保障。

2.2 軟件構(gòu)成

污水處理中使用的自控系統(tǒng)離不開(kāi)可編程控制器作用，在進(jìn)行控制器編程時(shí)，通常采取Wondware軟件，能實(shí)現(xiàn)程序編輯、在線命令以及編譯與反編譯等功能。這一系統(tǒng)軟件主要體現(xiàn)出開(kāi)發(fā)環(huán)境良好的優(yōu)勢(shì)，具備強(qiáng)大的通信及信號(hào)接口功能，可為系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞提供多種渠道，這些特點(diǎn)使其在PLC自控系統(tǒng)建立中取得了較好運(yùn)用。

3 PLC自控系統(tǒng)功能

將PLC自控系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)用到污水處理過(guò)程中，能起到降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提升污水處理效率等作用，在實(shí)際處理時(shí)，自控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線數(shù)據(jù)傳輸、故障報(bào)警以及數(shù)據(jù)生成等功能。從控制方式角度出發(fā)，可將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成站點(diǎn)控制以及中心控制兩種，在這兩類系統(tǒng)中能對(duì)其中的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)選擇，可確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)滿足污水處理需求[1]。而對(duì)于自控系統(tǒng)的在線監(jiān)視功能來(lái)講，能做到對(duì)污水處理各個(gè)流程的有效監(jiān)控，旨在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)處理參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)及記錄。例如，在自控系統(tǒng)應(yīng)用下，能實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理工序的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，與傳統(tǒng)工作流程控制手段不同，工作人員可利用計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)控制各項(xiàng)處理參數(shù)，同時(shí)能獲取系統(tǒng)反饋的處理信息，從而做到對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的合理調(diào)整，對(duì)提高污水處理質(zhì)量有重要意義。

4 污水處理中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

4.1 細(xì)格柵裝置的自動(dòng)控制

在進(jìn)行污水處理時(shí)，需要借助細(xì)格柵裝置作用，起到過(guò)濾污水的作用，將自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)用在這一處理環(huán)節(jié)上，能實(shí)現(xiàn)合理控制水位差以及處理時(shí)間等，以便充分利用細(xì)格柵裝置運(yùn)用效果，做到對(duì)過(guò)濾流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控及控制。當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)除污設(shè)施時(shí)，則在系統(tǒng)指令驅(qū)動(dòng)作用下，輸送機(jī)以及脫水機(jī)將開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)污泥進(jìn)行有序處理。當(dāng)細(xì)格柵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，需要延遲一段時(shí)間才能按停輸送機(jī)和脫水機(jī)，主要是為了保證污水處理的完整性。污水處理過(guò)程中管理工作的開(kāi)展可借助監(jiān)控系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)來(lái)完成，在對(duì)自控系統(tǒng)運(yùn)行信息加以收集及分析后，能做到結(jié)合污水處理現(xiàn)場(chǎng)狀況有針對(duì)性地實(shí)施管理操作，并通過(guò)控制屏落實(shí)各項(xiàng)管理措施。如通過(guò)利用計(jì)算機(jī)設(shè)備，可進(jìn)行水位差值設(shè)定、細(xì)格柵運(yùn)行時(shí)間調(diào)整等，有利于提高管理效率，并能確保污水處理過(guò)程中的管理工作全方位開(kāi)展。

4.2 泵房自動(dòng)控制

為了加大對(duì)污水處理質(zhì)量及效率的控制，則應(yīng)在進(jìn)水泵房裝置上運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以便確保進(jìn)水泵房相關(guān)性能的有效發(fā)揮，保證進(jìn)水速度以及進(jìn)水量等滿足污水處理要求，在此基礎(chǔ)上，達(dá)到較好的污水處理成效。對(duì)于進(jìn)水泵房裝置來(lái)講，其對(duì)應(yīng)的自控流程主要是對(duì)水位值進(jìn)行測(cè)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)自動(dòng)執(zhí)行進(jìn)水控制操作[2]。當(dāng)水位升高至正常處理量時(shí)，則PLC自控系統(tǒng)將觸發(fā)控制按鈕，促使進(jìn)水泵房裝置開(kāi)始運(yùn)行，需要嚴(yán)格按照水泵運(yùn)行時(shí)間來(lái)合理控制水泵啟動(dòng)順序，以便保證污水處理能在各裝置良好運(yùn)行的前提下，達(dá)到水資源回收利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在水位降低的情況下，水泵控制按鈕將依次停止，標(biāo)志著進(jìn)水環(huán)節(jié)的完成。通過(guò)利用自控系統(tǒng)來(lái)記錄水泵運(yùn)行時(shí)間，能促使水泵根據(jù)時(shí)間信息自動(dòng)輪值，發(fā)揮其在污水處理中的作用，并且有利于保障水泵裝置始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。在進(jìn)水泵房實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)水位下降至最低保護(hù)水位，這種情況下裝置將停止運(yùn)作，需要重新設(shè)定水位值。由以上闡述可知，將自控系統(tǒng)應(yīng)用到污水處理中的水泵控制上，可確保有關(guān)操作行為的自動(dòng)執(zhí)行，有利于提高污水處理自動(dòng)化，并能做到對(duì)進(jìn)水量的控制。

4.3 沉砂池自動(dòng)控制

沉砂池主要是用來(lái)沉淀污水的一類裝置，在進(jìn)行污水沉淀處理時(shí)，該裝置上的攪拌葉輪將始終處于運(yùn)行狀態(tài)，在PLC自控系統(tǒng)作用下，可定時(shí)啟動(dòng)排砂裝置，使得污水處理過(guò)程高效開(kāi)展，避免由于沉砂堆積造成裝置運(yùn)行故障。同時(shí)控制系統(tǒng)還將對(duì)污水沉淀處理階段運(yùn)用到的設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)控制，將自動(dòng)控制貫穿在裝置運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)，從而促進(jìn)整體自控效果的提高。例如，沉砂池裝置運(yùn)行時(shí)，其中的自控系統(tǒng)可對(duì)排沙泵、沉砂池以及沖洗水等設(shè)施進(jìn)行控制，根據(jù)污水處理系統(tǒng)具體運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)性地采取裝置控制行為，保證裝置運(yùn)行狀態(tài)符合污水處理要求。

4.4 氧化溝曝氣量的自動(dòng)控制

污水處理階段需要向其中輸入適量氧氣，對(duì)污水處理效果有直接影響。為了加大氧氣輸入控制程序的應(yīng)用靈活性，需要將自控系統(tǒng)結(jié)合到控制體系中，并能做到根據(jù)污水處理對(duì)氧氣的需求以及系統(tǒng)負(fù)荷情況等，嚴(yán)格控制污泥中的氧氣輸入量，是確保污水處理效果滿足工業(yè)生產(chǎn)要求的關(guān)鍵。利用PLC自控系統(tǒng)，旨在為曝氣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制提供新途徑，通過(guò)采取自動(dòng)控制的技術(shù)手段，能確保氧氣輸入量滿足污水處理要求。如通過(guò)自控系統(tǒng)來(lái)收集污水處理系統(tǒng)的氧氣量需求信息，在對(duì)信息進(jìn)行分析的情況下，自控系統(tǒng)可調(diào)節(jié)裝置轉(zhuǎn)速，在氧氣量較少時(shí)，可通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速來(lái)適當(dāng)增加氧氣量[3]。自控系統(tǒng)進(jìn)行曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的指標(biāo)包括污水中溶解氧濃度以及氧化還原電位等，借助上述信息能保證污水處理系統(tǒng)高效運(yùn)行。另外，自控系統(tǒng)運(yùn)用優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)能源節(jié)約上，自控系統(tǒng)主要是根據(jù)污水處理時(shí)產(chǎn)生的信息執(zhí)行控制行為，因此可做到充氧量和污水處理實(shí)際需氧量的完全匹配，進(jìn)而避免能源浪費(fèi)。

4.5 污泥回流量的自動(dòng)控制

實(shí)際開(kāi)展污水處理作業(yè)時(shí)，還應(yīng)借助污泥脫水系統(tǒng)在污泥量控制上的作用，是保證污泥處理質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)[4]。將自控系統(tǒng)運(yùn)用到脫水系統(tǒng)中，可采取時(shí)間控制以及手動(dòng)控制這兩種方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥回流量的自動(dòng)控制，避免由于回流量控制不佳造成污水治理效果較差。污水處理系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備將在接收到控制指令后執(zhí)行相應(yīng)操作，通常按照輸送機(jī)、脫水機(jī)、加藥泵的順序啟動(dòng)。而在處理系統(tǒng)存在運(yùn)行故障后，自控系統(tǒng)將停止運(yùn)行[5]。例如，在藥液制備環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)液位低或者進(jìn)泥流量低等問(wèn)題后，PLC自控系統(tǒng)將檢測(cè)其中故障信息并停止運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著時(shí)代的快速發(fā)展，水資源在社會(huì)進(jìn)步及人們生活實(shí)際中的重要性越加凸顯出來(lái)。目前我國(guó)水資源短缺問(wèn)題較嚴(yán)重，部分地區(qū)水資源供應(yīng)不足，是阻礙區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要因素，因此，應(yīng)做好污水處理工作。通過(guò)將PLC系統(tǒng)結(jié)合到污水處理中，則系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自行收集、分析及記錄污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的信息，從而為工作人員提供相關(guān)數(shù)據(jù)，保證污水處理工作的高效開(kāi)展，為我國(guó)水資源保護(hù)作出貢獻(xiàn)。

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