電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的運用探索

魯 剛

（長春市市政工程設計研究院，吉林 長春 130000）

現(xiàn)階段，我國污水排放量不斷增加，而傳統(tǒng)的污水處理方式由于污水處理效率低，污水處理質(zhì)量難以得到保障，已經(jīng)沒法滿足現(xiàn)代污水的處理需要。將電氣工程自控系統(tǒng)合理地應用于污水處理工藝中，可以很好地滿足現(xiàn)代污水處理的需要，實現(xiàn)我國城市建設的更好發(fā)展。

1 電氣工程自控系統(tǒng)概述

電氣工程自控系統(tǒng)是指利用計算機軟件與硬件、PLC實施有效控制的人機操作系統(tǒng)。操作人員利用計算機系統(tǒng)對每一臺設備進行控制，從而確定控制對象的控制量。在對污水進行處理的過程中，電氣自控可以實時監(jiān)督控制污水處理整個過程的各項參數(shù)，把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中實施分析、校正以及驗證，從而發(fā)出合理的指令，優(yōu)化控制整個處理工藝。開展污水處理工作的時候，電氣自控系統(tǒng)主要可以分為PLC和VB程序設計，其中PLC程序設計是指對自動化的控制系統(tǒng)進行負責，VB程序設計是指通信PLC與PC端。

2 電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的應用

2.1 PLC控制站設計

在開展污水處理工作時，因污水處理工藝具備不穩(wěn)定的性能，會對污水處理水平造成直接影響，而應用PLC控制系統(tǒng)可以很大程度提升污水處理控制水平。首先，在進行污水處理時，可以科學設計PLC控制站，這樣相關處理人員就可以全方面了解生活和化學污水排放完成之后在系統(tǒng)中的停留時間，也可以了解污水處理中發(fā)生的化學反應，并且與污水內(nèi)的微生物新陳代謝相結(jié)合，綜合處理吸附在微生物表面中的細菌，以此防止水資源二次污染的發(fā)生，使水分子可以得以快速地氧化和分解。其次，需要與污水處理廠中的污水處理流程相結(jié)合安裝PLC控制站（包含各項檢測儀器儀表），同時把污水處理中心控制室建設在地面，在電氣工程自動系統(tǒng)中應用PLC控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)采用的控制模式非常先進，通常情況下，是采用開放式計算機網(wǎng)絡、流行通用組態(tài)軟件以及PLC模塊。在進行系統(tǒng)配置中，相關工作人員要根據(jù)不同的工藝處理流程來設計。此外，在污水處理廠內(nèi)部進行監(jiān)控系統(tǒng)設計時，作為設計人員需要嚴格遵守分層分布的設計原則實施設計工作。其中，電氣工程自控系統(tǒng)主要分成為現(xiàn)場控制單位和中控室層，通過充分利用PLC模塊使監(jiān)控設備的監(jiān)督管理功能得以充分發(fā)揮，現(xiàn)場監(jiān)控單位既要能接收中控室層的各項指令，把指令傳輸給中控室層，在系統(tǒng)內(nèi)部形成較為獨立的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，還需要與PLC模塊的運行情況相結(jié)合，確保設計人員可以獨立地完成對污水處理廠內(nèi)部各項設備的監(jiān)督管理。

2.2 中間控制層

中間控制層主要是對各個監(jiān)控站和控制站進行銜接，一般為了將各站點之間的銜接工作做得更好，在選擇網(wǎng)絡時主要以光纖工業(yè)以太網(wǎng)或比較成熟的工業(yè)總線網(wǎng)絡為主，再通過對PLC控制的混合結(jié)構(gòu)通信方式的使用，對各設備的運行情況進行數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集和分析等處理工作。該污水處理廠共有3個現(xiàn)場控制站點：1號站點的控制箱被設置在細格柵間配電室的內(nèi)部，這一站點內(nèi)所控制的運行設備有電動進水閥、變頻分離器等；2號站點的控制箱則被設置在了污水廠的變電所處，這一站點所控制的運行設備有相應的攪拌器、排泥泵、曝氣機等；3號站點的控制箱則被設置在了污泥回流泵房內(nèi)，這一站點所控制的運行設備主要以帶式壓濾機為主。一般情況下，在對運行設備的控制器進行選擇時，往往會在中間控制層的站點之中進行選擇，從而使其成為整個控制系統(tǒng)內(nèi)的控制器，再以加強傳輸功能的網(wǎng)絡為媒介，可以了解各個運行設備的運行狀態(tài)，并且還能將所收集到的數(shù)據(jù)信息進行及時的分析，能夠及時地找到設備的故障所在，進而采取有效的措施加以處理，確保各運行設備的更好運行。

2.3 設置智能設備層

智能設備層的設置能夠?qū)崿F(xiàn)在無人看守的情況下，實現(xiàn)各運行設備自動化的控制和管理，從而實現(xiàn)各設備的高效、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。在對智能設備層在進行設置的時候，需要將變頻器、流量計以及熱電阻等智能設備設置在每一個控制站點之內(nèi)，這樣便于智能化的設備將所采取到的設備運行數(shù)據(jù)以信號的形式傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)。值得注意的是，在對大型或者中型的污水處理廠進行智能設備層的設置時，是以現(xiàn)場總線網(wǎng)絡方式進行布置的。如果是對小型的污水處理廠進行智能設備層的設置，則需要通過星型拓撲結(jié)構(gòu)來進行布置。在將自動化儀器儀表和控制設備進行連接時，需要使用硬接線電纜實施連接。

2.4 實施在線儀器監(jiān)測

通常情況下，污水處理廠要將脫氮處理的污水集中在污水池中，再按照一定的比例分配為硝化段和反硝化段。因此，可以引入在線監(jiān)測的檢測儀器實時監(jiān)督控制硝化反應段與反硝化反應段，從而準確地檢測器溫度、流量以及pH值、分子氧等影響反應的含量，將部分不符合實際情況的范圍調(diào)整到合理指標范圍之內(nèi)。此外，在線儀器檢測系統(tǒng)還可以通過利用自動化技術，使得儀器可以很長時間監(jiān)督控制污水段，監(jiān)控污水變化情況。另外，整合數(shù)據(jù)后可以更加科學合理地應用技術。此外，污水處理廠還會在污水廠污水排口安裝檢測儀器，對脫氮后的水是否與放回大自然標準相符合進行把握。

2.5 完善控制體系，實現(xiàn)全廠監(jiān)控

污水處理廠在自控系統(tǒng)的設計中，應實現(xiàn)中控室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完備性，從而實現(xiàn)全廠監(jiān)控覆蓋。（1）在電氣與自控設計中，要著力完善控制體系，通過高功率系統(tǒng)的創(chuàng)設，更好地滿足實際需求，如在監(jiān)控計算機的選擇中選擇計算機軟件進行集中控制，保障自動化控制體系的控制功能。（2）全自動化控制對自控系統(tǒng)設計有更高要求，要求系統(tǒng)構(gòu)建應著眼于全局，能夠基于各流程要素的設計，實現(xiàn)對程序的升級改進，以更好地提高控制效率。（3）污水處理廠要優(yōu)化計算機控制體系結(jié)構(gòu)，特別是在自控體系建設中，要從實際需求出發(fā)，通過全廠監(jiān)控設計，提高自控效率。

3 污水處理中電氣自控系統(tǒng)影響因素及設計要點

（1）污水處理廠在進行污水處理的過程中，對于電氣自控系統(tǒng)的應用，還會受到檢測儀器的影響，主要體現(xiàn)在一部分的檢測儀器工作穩(wěn)定性不夠，如在對深度除磷處理的亞硝酸氮進行檢測時，檢測設備的不穩(wěn)定性將會導致最終所檢測的結(jié)果有所偏差；（2）電氣自控系統(tǒng)中的傳感器往往只發(fā)揮出了其相應的檢測功能，在對污水處理過程中的污水流量控制及前饋控制等方面并沒有發(fā)揮出其應有的作用；（3）早期的污水處理廠在進行自動化設備的應用時，配備的自動化設備和儀器性能大多較低，在排放標準提高的同時要想構(gòu)建健全的自動系統(tǒng)需要克服許多方面的問題。

為了保證污水處理廠的電氣自控系統(tǒng)能夠更好地運行，針對以上3個方面的問題，需要采取有針對性的措施加以解決。比如，在對自控系統(tǒng)進行設計的時候，需要在每一個工藝階段都按照無人看守的原則來設計，并且對于整個設計過程中所使用到的電氣設備，都需要保證其可靠性和穩(wěn)定性，從而確保其在工作的過程中能夠高效運行。此外，為了實現(xiàn)對傳感器的高效利用，需要充分利用中控室層來實現(xiàn)對設備運行的監(jiān)控和控制，并且需要將PLC的作用充分發(fā)揮出來，實現(xiàn)監(jiān)視和控制功能的獨立完成。針對落后的設備，需要及時進行更新?lián)Q代，確保相關設備運行的高效性。

4 結(jié)束語

綜上所述，在城市建設中，污水既污染了環(huán)境，也嚴重威脅人們的日常生活，因此必須高度重視污水處理問題。在污水處理中選擇科學合理的方式是非常重要的，而電氣自控系統(tǒng)的運用具有非常顯著的效果，可以很大程度提高污水處理的質(zhì)量和效率，改善生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟與環(huán)境的和諧發(fā)展。