唐興艷

（靈川縣甘棠江排水有限公司 廣西靈川縣 541200）

探索污水處理中的自動(dòng)控制

唐興艷

（靈川縣甘棠江排水有限公司 廣西靈川縣 541200）

由于污水處理是控制環(huán)境污染的重點(diǎn)，因其在污水處理的過(guò)程中具有不確定性與隨機(jī)性，設(shè)計(jì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)的污水處理而言十分重要。對(duì)污水處理廠進(jìn)行供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是保證污水處理的正常進(jìn)行。筆者就本文以污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)為起點(diǎn)，表述污水處理流程工藝，分析設(shè)計(jì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)，探索了設(shè)計(jì)污水自動(dòng)處理控制系統(tǒng)，希望能夠?qū)ζ渌膶W(xué)者提供指導(dǎo)性的建議。

污水處理；自動(dòng)控制；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

當(dāng)今社會(huì)環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯，嚴(yán)重的影響到了我們的生產(chǎn)生活。隨著人們對(duì)污水處理的要求越來(lái)越嚴(yán)格，在進(jìn)行污水處理時(shí)，傳統(tǒng)的處理方法很難滿足要求，仍舊存在很多亟需解決的問(wèn)題。在目前，設(shè)計(jì)污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)用當(dāng)今的自動(dòng)化處理污水理念能夠很好地滿足設(shè)計(jì)要求并且在污水處理的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。目前污水處理的重點(diǎn)就是怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)。所以說(shuō)，研究設(shè)計(jì)污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有十分重要的研究?jī)r(jià)值。本文筆者鑒于此，對(duì)設(shè)計(jì)污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的探究與討論。

2 污水處理流程工藝

當(dāng)前，我國(guó)從污水處理的實(shí)際要求出發(fā)，污水處理工藝變得越來(lái)越好。污水處理工藝流程可按不同的處理程度分為五個(gè)處理階段。具體可分為預(yù)處理，一級(jí)處理，二級(jí)處理，深度處理和污泥處理及處置這五個(gè)處理階段。預(yù)處理主要包含粗格柵，細(xì)格柵和沉砂池三點(diǎn)。一級(jí)處理主要包含初沉池。二級(jí)處理主要包含生物濾池，曝氣池和二沉池三點(diǎn)。深度處理常用混凝沉淀和過(guò)濾。污泥處理主要包含濃縮，消化，脫水，堆肥和衛(wèi)生填埋等五點(diǎn)。通過(guò)所需我們采用的主要污水處理工藝流程應(yīng)該包含粗格柵，沉砂池，細(xì)格柵，初沉池，生物濾池，提升泵房，曝氣池，二沉池等八點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程圖

3 設(shè)計(jì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)要求

在進(jìn)行設(shè)計(jì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要滿足要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體的要求如下點(diǎn)：

（1）全部的機(jī)械與電氣化設(shè)備都能夠自動(dòng)和手動(dòng)操作控制，控制系統(tǒng)必須要包含聯(lián)鎖，報(bào)警和控制回路等這三點(diǎn)。還要滿足設(shè)備的信息傳輸可以在控制面板與過(guò)程控制電腦上顯示。

（2）在控制系統(tǒng)中，更改對(duì)所有設(shè)定的值和計(jì)時(shí)器可以通過(guò)操作面板和鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（3）對(duì)于操作過(guò)程中，聯(lián)鎖的設(shè)定值不可以讓沒(méi)有進(jìn)行授權(quán)的工作人員通過(guò)控制面板任意修改，需要設(shè)定密碼，只有輸入正確的密碼之后，才可以進(jìn)行下一步的操作設(shè)定。

（4）要求控制系統(tǒng)應(yīng)該監(jiān)管系統(tǒng)自動(dòng)化的運(yùn)行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)全天的運(yùn)轉(zhuǎn)和滿足工藝要求進(jìn)行自動(dòng)操作控制。

（5）通過(guò)檢查工藝參數(shù)得到的反饋，可以實(shí)現(xiàn)在過(guò)程中的穩(wěn)定控制進(jìn)而提高反應(yīng)的效率與節(jié)約資源，進(jìn)而來(lái)提高系統(tǒng)的抗沖擊性。

（6）完善在好氧的過(guò)程中，對(duì)于集水井液位與提升泵的聯(lián)合。

（7）應(yīng)該加強(qiáng)完善曝氣池溶解氧與鼓風(fēng)機(jī)的聯(lián)合操作控制。

（8）需要設(shè)立對(duì)溫度，流量，COD，氨氮，pH，流量和總磷檢測(cè)裝置。

（9）實(shí)現(xiàn)控制好對(duì)好氧處理過(guò)程中的加藥設(shè)備。

（10）加強(qiáng)脫水機(jī)房運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的顯示與故障的顯示。

（11）控制對(duì)所有帶控制點(diǎn)電機(jī)和泵的開(kāi)啟與關(guān)閉。

（12）完善及時(shí)調(diào)出模擬量的歷史值與其圖表的顯示。

（13）加強(qiáng)在工作操作的過(guò)程中，完善加強(qiáng)流量累計(jì)措施。

（14）落實(shí)安裝在污水處理過(guò)程中，處理系統(tǒng)對(duì)于所有電機(jī)與泵的警報(bào)器。

4 設(shè)計(jì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件

對(duì)于污水處理而言，其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是重要的組成部分，其具有十分廣泛的發(fā)展前景與空間。對(duì)于污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，將對(duì)污水處理系統(tǒng)會(huì)從控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行如下介紹表述：

4.1 介紹污水處理控制系統(tǒng)

對(duì)于污水處理系統(tǒng)控制而言，其對(duì)象不僅有開(kāi)關(guān)量還有模擬量。在污水處理的過(guò)程中，其一致特點(diǎn)就是模擬量少、開(kāi)關(guān)量多。在具體的污水處理系統(tǒng)控制中，不僅有開(kāi)環(huán)控制，還有閉環(huán)控制，采用以邏輯控制為主和閉環(huán)控制為輔的方針。對(duì)于污水處理的系統(tǒng)控制包含兩套CPU412控制器，三個(gè)ET200M從站與三條通訊鏈。檢測(cè)的研究人員通過(guò)上機(jī)位軟件對(duì)全廠的儀表設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心就是自動(dòng)控制柜。自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能是PLC按照編好的程序進(jìn)行控制。

4.2 介紹PLC控制系統(tǒng)硬件

我們?cè)谠O(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)硬件應(yīng)該需要考慮PLC的種類。PLC，即為可編程邏輯控制器。在工業(yè)領(lǐng)域上，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛。從PLC的含義上來(lái)講，它采用了可編程的存儲(chǔ)器，PLC則是一種專用于工業(yè)控制的電腦。其工作過(guò)程可以分為輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。其以模擬式與數(shù)字式的輸入與輸出，進(jìn)而取代了繼電器控制裝置，其控制著不同類型的機(jī)器與生產(chǎn)過(guò)程。依據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件，PLC控制系統(tǒng)硬件滿足于現(xiàn)代工業(yè)需要。比如用S7-400PLC作為主站點(diǎn)，從站點(diǎn)應(yīng)當(dāng)采用有源底板總線的方式，把各個(gè)模塊從電氣化的角度連接起來(lái)并且每個(gè)模塊都需要總線連接。在安裝的時(shí)候，需要先將有源底板裝入導(dǎo)軌，再把各個(gè)模塊依次插入，最后將模塊固定在導(dǎo)軌。

5 設(shè)計(jì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件

在我國(guó)目前污水處理的PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛。在對(duì)污水的處理自動(dòng)控制軟件的設(shè)計(jì)會(huì)從研發(fā)PLC控制程序與研發(fā)上位機(jī)監(jiān)控軟件兩點(diǎn)進(jìn)行討論，我們將在下文進(jìn)行分析：

5.1 PLC控制程序的研發(fā)

按照PLC的工作原理，其控制程序的研發(fā)需要滿足系統(tǒng)控制的要求，并且控制程序的研發(fā)可以分為循環(huán)掃描與映像區(qū)。一般說(shuō)映像區(qū)大小是由用戶程序來(lái)確定的。因?yàn)橄到y(tǒng)的每個(gè)輸入與輸出點(diǎn)總可以與輸入和輸出的映像區(qū)對(duì)應(yīng)。用戶在執(zhí)行程序時(shí)，PLC所需要的外部信息是取自于映像區(qū)，而不是與外部設(shè)備直接發(fā)生聯(lián)系。建立映像區(qū)就會(huì)使得PLC在工作時(shí)，僅僅與有關(guān)的地址單元內(nèi)存在的信息狀態(tài)相聯(lián)系，不僅如此，在系統(tǒng)輸出時(shí)也只會(huì)給內(nèi)存的地址預(yù)設(shè)一個(gè)狀態(tài)。PLC控制程序的整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部位就是對(duì)下機(jī)位進(jìn)行研發(fā)，會(huì)對(duì)所進(jìn)行的控制與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集全權(quán)負(fù)責(zé)。

5.2 上位機(jī)監(jiān)控軟件的研發(fā)

采用組態(tài)軟件WinCC對(duì)上位機(jī)監(jiān)控界面進(jìn)行研發(fā)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控控制的工藝流程。對(duì)于西門子視窗控制中心SIEMENSWinCC而言，是一個(gè)結(jié)合人機(jī)界面與監(jiān)控管理的操作系統(tǒng)。WinCC由于提供許多種PLC驅(qū)動(dòng)程序，使得其與上機(jī)連接變得十分容易。因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)要把所有的工藝流程都包含，所以要進(jìn)行緊緊圍繞結(jié)構(gòu)規(guī)劃合理安排反映形式。不僅僅實(shí)現(xiàn)所有的模塊可用，還要保證安全可靠的監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。依據(jù)污水處理廠的控制系統(tǒng)對(duì)上位機(jī)軟件的要求，監(jiān)控上位機(jī)軟件主要包括監(jiān)控界面，預(yù)測(cè)模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)等部分組成。

6 應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題研究

在污水處理的實(shí)際應(yīng)用中，自控系統(tǒng)技術(shù)十分容易出現(xiàn)問(wèn)題，例如，由于用超聲波液位計(jì)去測(cè)得的介質(zhì)種類十分多，很容易就會(huì)得到不真實(shí)的數(shù)據(jù)。由于在連續(xù)使用的過(guò)程中pH計(jì)會(huì)造成電極的零點(diǎn)與斜率的偏離，進(jìn)而影響測(cè)量的精度。在對(duì)污水處理的準(zhǔn)備階段，因其原水污染十分嚴(yán)重，濁度傳感器較易會(huì)被原水的污染物覆蓋等等。對(duì)于上述的問(wèn)題，可以利用超聲波的液位變送器操作矩陣，對(duì)回波抑制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定來(lái)避免出現(xiàn)不真實(shí)的液位值針，定期標(biāo)定測(cè)量電極修正其偏差，而且還要及時(shí)對(duì)待測(cè)的部位進(jìn)行清潔維護(hù)。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前的污水處理工作迫在眉睫。對(duì)于污水的處理自動(dòng)控制系統(tǒng)是一項(xiàng)具有長(zhǎng)期性與復(fù)雜性的綜合系統(tǒng)工程。利用我們?cè)O(shè)計(jì)的自動(dòng)控制處理系統(tǒng)處理污水，在一定程度上可以減緩環(huán)境惡化的速度與減少經(jīng)濟(jì)的損失。對(duì)于污水處理的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該符合國(guó)家一些相關(guān)部門對(duì)于電氣的設(shè)計(jì)要求，要結(jié)合具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用設(shè)計(jì)成本低廉，日常維護(hù)費(fèi)用較少與安全可靠性高的污水控制系統(tǒng)。只有這樣，才會(huì)可能保證持續(xù)的水資源再生功能的發(fā)揮，從而對(duì)我國(guó)乃至世界的水資源的污染進(jìn)行改善。

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1004-7344（2016）11-0094-02

2016-3-3

唐興艷（1989-），女，助理工程師，本科，主要從事污水處理工作。