王 斌
杭州建德污水處理有限公司
簡(jiǎn)述污水處理中自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用
王 斌
杭州建德污水處理有限公司
近年來(lái),我國(guó)的工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn), 實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以應(yīng)對(duì)資源與環(huán)境問(wèn)題成為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的主題。在這樣的背景下,面對(duì)我國(guó)水資源緊張的不利形勢(shì),如何做好污水處理控制引起了國(guó)家和有關(guān)單位的高度重視。
污水處理;自動(dòng)化控制系統(tǒng);應(yīng)用
目前,伴隨計(jì)算機(jī)以及自動(dòng)化控制技術(shù)的快速進(jìn)步,污水處理廠也開(kāi)始逐漸運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)來(lái)治理污水污染。而在污水處理環(huán)節(jié),自動(dòng)化控制技術(shù)帶來(lái)的變革,讓這項(xiàng)技術(shù)能夠被普及使用,有著極大的實(shí)際意義與討論價(jià)值。
污水處理中的自動(dòng)控制系統(tǒng), 其工作原理是利用網(wǎng)絡(luò)通信依靠主計(jì)算機(jī)對(duì)控制設(shè)備、執(zhí)行器件、檢測(cè)元件實(shí)行整體管控,實(shí)現(xiàn)污水處理的集中調(diào)控、集成分析和數(shù)據(jù)集中處理。目前我國(guó)的污水控制系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)初期的引進(jìn)和中期的消化吸收環(huán)節(jié)后,已經(jīng)取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展, 工業(yè)Ethernet 配合PLC 控制構(gòu)成了我國(guó)最新一代的污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)。
2.1硬件系統(tǒng)
(1)中央監(jiān)控系統(tǒng)。顧名思義,利用中央計(jì)算機(jī)對(duì)污水處理的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行總體把控。中央監(jiān)控系統(tǒng)不但要分析大量數(shù)據(jù),還要兼?zhèn)錂z測(cè)和調(diào)配工作,所以系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要配備相應(yīng)的顯示輸出設(shè)備。中央監(jiān)控系統(tǒng)能夠在第一時(shí)間將各項(xiàng)參數(shù)、機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息在顯示屏上展現(xiàn)出來(lái), 能夠更合理地處理污水,反映故障信息。
(2)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。對(duì)于污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)而言,現(xiàn)場(chǎng)控制無(wú)疑是十分重要的。因此在污水處理廠,PLC 更多地被用作現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的控制器。正如上文所述,PLC 是一種新型的可編程控制系統(tǒng)。它將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)控制中,因此不少大型處理控制系統(tǒng)需要多臺(tái)PLC 進(jìn)行連接工作。PLC 的廣泛應(yīng)用離不開(kāi)它的穩(wěn)定的抗干擾性。在復(fù)雜的污水處理現(xiàn)場(chǎng),以中央控制為核心, 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般設(shè)置多個(gè)控制站以加強(qiáng)各部分間的控制,并以網(wǎng)絡(luò)作為信息連接的橋梁。PLC 可以在復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效率的環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸, 模塊化的管理方式也使其更容易優(yōu)化運(yùn)行。
(3)模擬顯示系統(tǒng)。在自動(dòng)化的控制系統(tǒng)中,反映數(shù)據(jù)往往要通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下的顯示設(shè)備進(jìn)行輸出顯示,因此,模擬顯示系統(tǒng)也是硬件系統(tǒng)中的重要部分。其主要作用就是輸出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù), 進(jìn)而幫助工作人員依據(jù)污水處理的實(shí)際狀況進(jìn)行對(duì)應(yīng)的監(jiān)控管理,并對(duì)系統(tǒng)異常等問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)反應(yīng),幫助工作人員采取相關(guān)措施。
2.2軟件系統(tǒng)
污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)中主要配備三個(gè)種類的軟件,主要為系統(tǒng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和應(yīng)用軟件。下面就對(duì)這三種軟件進(jìn)行詳細(xì)分析:
(1)系統(tǒng)軟件。以Microsoft Windows NT 操作系統(tǒng)為主,配有開(kāi)放性接口,能夠應(yīng)對(duì)多用戶、多任務(wù)的處理工作。
(2)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。其作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的第一時(shí)間監(jiān)控,并生成相關(guān)操作記錄以供數(shù)據(jù)分析,此外,數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件還能夠進(jìn)行清晰的數(shù)據(jù)梳理工作。
(3)應(yīng)用軟件。在污水處理的整體控制中,應(yīng)用軟件可起到十分重要的作用,具體包括生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)查詢圖形、完善日常設(shè)備管理等。相應(yīng)的管理者可以輕松便捷地實(shí)現(xiàn)管理。
3.1PLC 的自控系統(tǒng)
PLC,又叫做可編程控制器,其以電腦技術(shù)為核心,是一類新式工業(yè)自控系統(tǒng)。PLC 是在以往繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上衍生而來(lái),其重要功效是對(duì)開(kāi)關(guān)量的邏輯管控。PLC 是一類針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自控系統(tǒng),其特征是高穩(wěn)定性,而且其抗干擾能力極強(qiáng),在條件較差的現(xiàn)場(chǎng)也能夠使用。PLC 是一類區(qū)域性控制系統(tǒng),伴隨運(yùn)用范圍的擴(kuò)充以及工業(yè)以太網(wǎng)的誕生,多部PLC 相連可以構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)。
對(duì)污水處理廠來(lái)講,污水處置工藝不盡相同,而自動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用PLC 的情況也不一樣。通常來(lái)說(shuō),污水處理廠兼?zhèn)淇偪刂浦行囊约叭舾蓚€(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站,站與站間要以控制器層網(wǎng)絡(luò)或信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,之后與總控制通訊,總控制室的多部電腦、作業(yè)站以及圖形站都通過(guò)信息層網(wǎng)絡(luò)相連。如此,與現(xiàn)場(chǎng)控制站就組成了管控、分散管控、高速參數(shù)轉(zhuǎn)換的工廠類自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)是污水廠常用的自動(dòng)控制系統(tǒng),科學(xué)的型號(hào)匹配以及規(guī)劃,對(duì)污水處理廠合理處理污水以及工業(yè)垃圾等有著極大的助益。
3.2DCS控制系統(tǒng)
DCS 又叫做集中分散型控制系統(tǒng)。DCS 是一類綜合了自動(dòng)控制技術(shù)、電腦技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT 顯示技術(shù)等多類技術(shù)的高精尖端控制系統(tǒng),其功能是對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、參數(shù)采集以及各類作業(yè)流程的管控,是較為先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng);其是對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)督、操控、管理以及分散管控的4C 技術(shù)的綜合運(yùn)用系統(tǒng)。以往的DCS 是以流程工業(yè)的儀表控制體系為基礎(chǔ)衍生而來(lái)的,其重要功效是對(duì)連續(xù)物理量的監(jiān)督以及調(diào)試,通過(guò)廠級(jí)中央控制室以及現(xiàn)場(chǎng)分散控制中心構(gòu)成廠內(nèi)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前,以PLC 為前提的、工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建的DCS 自控系統(tǒng)在污水處理廠中的運(yùn)用效果也越來(lái)越好。
3.3ControLogix 自控系統(tǒng)
ControLogix 自控系統(tǒng)有別于以往的PLC 或DCS 系統(tǒng),其建設(shè)觀念更為前衛(wèi),其性能上佳,而且功效發(fā)揮效果理想,其是多類控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)媒介。ControLogix 自控系統(tǒng)是羅克韋爾研發(fā)的控制系統(tǒng),其供應(yīng)單獨(dú)的集成化管控結(jié)構(gòu),可以達(dá)成離散、傳動(dòng)、運(yùn)作、流程管控等等目標(biāo)。其系統(tǒng)構(gòu)成以三層網(wǎng)絡(luò)為框架,以ControLogix 自控裝置為中心,輔以功能完備的RSLogix5000 軟件和有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件RSLinxs。其實(shí)現(xiàn)了通用的管控目標(biāo)以及跨平臺(tái)的通訊技術(shù)的應(yīng)用。
例如,某城市生活用水中,砂礫比例較大,能夠阻礙溶解氧分析儀的采集作業(yè);并且,伴隨氣候的改變以及溫度的升降,采集的可靠性會(huì)降低。而生物池中由于有微量的雜質(zhì),這部分雜質(zhì)可能會(huì)附著于溶解氧采集儀的取樣杯上,導(dǎo)致采集到的參數(shù)可靠性不理想。筆者在DO 設(shè)備聯(lián)接固定桿上裝設(shè)自動(dòng)升降拉動(dòng)設(shè)備來(lái)抖落取樣杯上的雜質(zhì),澄清水源。
而ControLogix 信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過(guò)采集指標(biāo),并且透過(guò)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)解析氣候變化以及氣溫變化情況下溶解氧的改變曲線,追蹤指標(biāo)并合理解析指標(biāo),歸納出在不同季候的一天內(nèi)曲線的改變情況。進(jìn)而科學(xué)、高效地減少生產(chǎn)成本,從而調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到增減曝氣量的目標(biāo)。
綜上所述,隨著我國(guó)的工業(yè)化發(fā)展,自動(dòng)控制系統(tǒng)正越來(lái)越多地被應(yīng)用到污水處理領(lǐng)域,并取得了十分顯著的成績(jī)。與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比,自動(dòng)化的控制系統(tǒng)污水處理效率更高,污染物排放更少,資源利用率也得到了大幅度提高,社會(huì)效益和環(huán)境效益得到了保證, 因而在污水處理中應(yīng)用自動(dòng)化的控制系統(tǒng)是有積極意義的。
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[2]張英.自動(dòng)控制系統(tǒng)在某高濃度污水處理項(xiàng)目中的應(yīng)用分析[J].電子制作,2013(2):110.