PLC在污水處理模糊控制中的應用

楊軼霞　陳浩龍

摘要：本文探討了PLC技術的概念及特點，分析了應用SBR法處理污水的過程，研究了PLC在污水處理模糊控制中的應用。

關鍵詞：PLC;污水處理;模糊控制

中圖分類號：TP273.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）08-0009-01

1 PLC技術的概念及特點

PLC的全稱是“可編程邏輯控制器”，從名字就不難看出，這項技術的使用與計算機技術有著密不可分的聯(lián)系，那么由此推論，PLC應該是非常智能化的技術，事實也確實是如此。PLC技術的應用其實就相當于是一臺微型計算機的應用，它具有自動控制的能力，在一定程度上，它可以減輕相關工作人員的工作壓力，減少相關工作人員的工作量，并且因此被廣泛接受并受到了一致好評。PLC技術也是一項功能非常強大的技術，具體有以下幾種特點：

（1）PLC的運行非常穩(wěn)定，不容易受到外界因素的干擾，也就是不存在太多的變數(shù)。與大多數(shù)自動控制系統(tǒng)相同，在運行的過程中，需要極其穩(wěn)定的環(huán)境，任何的變數(shù)都有可能會導致整個系統(tǒng)的紊亂，有了PLC技術的投入使用，可以有效地減少了由于不穩(wěn)定導致的失誤，這是相關行業(yè)非常希望看到的，雖然PLC技術也不能夠百分之一百地保證不會出錯，但其穩(wěn)定性已經(jīng)遠遠超過了其他技術，并且在運行的過程當中PLC技術還可以自行進行故障的排除和檢查，以保證其的穩(wěn)定性更上一層樓。（2）PLC技術的適應性非常強，針對功能方面，PLC技術的功能非常齊全，適合使用。PLC出現(xiàn)的時間是上世紀七十年代左右，可以看出來，在所有智能化技術當中，PLC的產(chǎn)生是遙遙領先的，從上世紀七十年代至今，PLC經(jīng)歷了時間的洗禮與考驗，得到了比較充分的發(fā)展，尤其是近年來信息技術和計算機技術的普及，更是為PLC的發(fā)展提供了有利條件，使之更加完善。也正是因為如此，PLC可以適應不同的工作環(huán)境和類型，因此得到了人們的廣泛使用。（3）PLC讓自動控制系統(tǒng)的構造更加簡單，在維護過程中也比較簡單。PLC當中，儲存邏輯代替了接線邏輯，讓整個自動控制系統(tǒng)的構造更加好理解，這樣一來，在系統(tǒng)維護過程當中，所有的步驟都能夠有效地得到簡化，方便相關工作人員進行日常的維護。

2 應用SBR法處理污水的過程

SBR污水處理法的結構相對來說比較復雜，主要的組成部分分為初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池、污泥回流、剩余污泥排放這幾個相關零件，這幾個部分共同組成了一個有機的整體，通過相互的合作以及一層一層地推進，完成了污水向凈化水的轉變過程。具體來說，凈化污水經(jīng)歷的第一個系統(tǒng)，是初次沉淀池，顧名思義，初次沉淀池聽起來就是一個將污水進行粗加工的區(qū)域，所以在初次沉淀池當中，污水只能得到小面積的凈化，在具體一點兒也就是說，初次沉淀池可以過濾掉污水里面含有的原生懸浮物，當然，如果是在污水中存在的這類懸浮物比較少或者是不存在的情況下，那么這第一道工序則起不到什么作用，就需要依靠接下來的步驟來進行進一步處理。接下來污水會直接進入曝氣池，這時候的污水可能存在著一定量活性污泥，也就是混合物的狀態(tài)，進入曝氣池之后曝氣池中的曝氣閥會直接沖入空氣，讓污水和活性污泥的混合液在經(jīng)過充分攪拌，直到均勻之后，就會再次進入沉淀池，這個時候經(jīng)過一定時間的沉淀之后，污泥以及其他殘渣會下沉到底部，與水分離，這時候上層的水就已經(jīng)是凈化之后的凈化水了，而下面的沉淀物這個時候如果沒有得到及時的處理，就很有可能會原路返回，又一次流入上一階段，這樣會導致接下來處理的污水混合物當中的污泥越來越多，按照以往的比較傳統(tǒng)的處理方案來說，需要運用時間程序來控制，但是隨著技術的進步，我們現(xiàn)在可以應用PLC和SBR，SBR法污水處理系統(tǒng)是一種非常繁雜的動態(tài)系統(tǒng)，這也就導致相關工作人員根本沒有辦法去建立一個十分精密的數(shù)學模型。眾所周知，化學需氧量COD是一個非常重要的工藝參數(shù)，但它在線測量的過程中往往有一定的滯后。模糊控制不用掌握控制對象的精密數(shù)學模型，并且可以說對其不具有具體的要求，而是根據(jù)控制規(guī)則決定控制量的大小，這種控制方法對于存在滯后或隨機干擾的系統(tǒng)具有良好的控制效果。用PLC構成模糊控制器用于SBR法污水處理系統(tǒng)是非常具有創(chuàng)新性的過程，現(xiàn)今時代發(fā)展最需要的就是這種創(chuàng)新性精神，有了這種創(chuàng)新，在一定程度上讓SBR法污水處理在工業(yè)化過程中能夠將作用發(fā)揮到極致，讓其應用成效也會達到目前水平下的最高標準。

3 PLC在污水處理模糊控制中的應用

（1）在污水處理的模糊控制當中使用PLC，第一步就是把這個過程當中最主要的量化因子放到PLC的保持繼電器里面，之后運用A/D 模塊把輸入量收集到PLC的DM數(shù)據(jù)區(qū)，對其進行限幅量化處理之后，在根據(jù)所有數(shù)據(jù)對應的輸入模糊論域中的相應元素，查模糊控制量表求出模糊輸出量U，之后再乘上一個輸出量化因子就能夠得到相對比較準確的實際輸出量u，最后D/A模塊輸出對閥門開度就可以最終實現(xiàn)對其的控制[1]。

（2）因為PLC的智能化是相對比較高的，也是污水處理中筆者最看重的一點，污水處理相關工作人員一定要擅于利用其智能化的特點，讓其在污水處理模糊控制中將優(yōu)勢發(fā)揮到最大，比如可以利用PLC來對污水處理模糊控制這項工作進行監(jiān)督，在污水處理模糊控制出現(xiàn)異常情況的時候及時將故障信息反饋給相關工作人員，讓相關工作人員有一個準備以及緩沖的過程，在這里就不得不提PLC的另一項重要功能了，那就是自動故障排查以及檢測，這項功能可以對故障有一個預警的作用，做到了早發(fā)現(xiàn)，早解決，也為相關工作人員減輕了不少維修以及維護方面的負擔，在一定程度上也相當于減輕了相關工作人員在污水處理模糊控制中的工作量，與此同時，對于污水處理模糊控制相關企業(yè)而言，有了PLC的參與，污水處理模糊控制所需要的人力資源會有所下降，可以減輕企業(yè)的成本消耗，增大利潤。除此之外，筆者不能否認這樣做存在著弊端，那就是從社會層面上講，所有的智能化技術都會取代一些人力資源，這樣一來就會導致工作人員的失業(yè)，這是無法避免的一個問題，目前很多企業(yè)還處于商討解決措施的過程當中[2]。

（3）PLC在污水處理模糊控制中的應用的最后一種是輸入模糊化，在模糊控制器設計的過程里，設E的詞集為[NB，NM，NS，0Z，PS，P M ，PB]，論域為：

[-6，-5，-4，-3，-2，-l，O，+l，+2，+3，+4，+5，+6]; E和U的詞集為[NB，NS，ZO，Ps，PB]，論域為[-6，-5，-4，-3，-2，-l，0，+ l，+2，+3，+4，+5，+6] 以此類推，使其最后得到可變量的最終模糊量化表，以方便污水處理模糊控制工作到最終的目的，并且實現(xiàn)PLC技術在污水處理模糊控制中的價值。

4 結語

綜上所述，PLC技術在污水處理模糊控制中有著廣泛的應用，因為PLC技術具有強大的靈活性，在污水處理模糊控制當中可以讓這個過程更加智能，也可以盡量減少人力資源的耗費，讓智能化水平在污水處理模糊控制中的應用更加廣泛，也為這個方面的污水處理提供新的方案參考。

參考文獻

[1] 劉桂濤，張?zhí)旆?，李?基于模糊控制的變頻調速節(jié)能技術在污水處理中的應用[J].現(xiàn)代電子技術，2017（7）：135-138.

[2] 吳凌云.基于PLC的模糊控制器在污水處理中的應用[J].機電一體化，2003（4）：26-29.

Application of PLC in Fuzzy Control of Sewage Treatment

YANG Yi-xia， CHEN Hao-long

（Gansu Industry Polytechnic College，Tianshui Gansu? 741025）

Abstract：This paper discussed the concept and characteristics of PLC technology， analyzed the process of sewage treatment by SBR method， and studied the application of PLC in sewage treatment fuzzy control.

Key words：PLC; sewage treatment; fuzzy control