PLC在污水处理厂的应用探究

摘要：本文介绍了污水处理厂工艺流程和设计原则，介绍了plc 控制系统的结构，详述了其功能，为达标排放污水提供了良好的技术支持。

关键词：PLC；污水处理；应用

中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：

引言

污水处理自动化控制系统是提高污水处理效率降低人工成本以及保护环境的关键。本文采用了自动控制系统实现对污水处理过程的自动控制。工艺过程的操作和工艺参数的显示均集中在中心控制室中，用一个程序SCADA 来实现，SCADA 是以依照可行性研究和工艺要求进行的 ，以安全可靠、技术先进、经济实用为原则 ，为确保系统的安全性、可靠性和输送效率提供了保证。

1 污水处理厂工艺流程简介及设计原则

1.1污水处理厂工艺流程简介

针对生活污水中含氮、磷较多的特点 ，采用A2/O 处理工艺，A2/O 处理工艺是一种传统活性污泥工艺 ，即脱氮除磷工艺。A2/O处理工艺的原理为 ：1）将废水和二沉池回流的含磷污泥混合 ，聚磷菌在厌氧条件下将过量吸收的磷释放 ，同时将有机氮氧化 ，除去少部分 BOD ；2）好氧段回流污泥中含有大量的 NO-N反硝化细菌在缺氧条件下将NO-N 还原，产生的 N释放到空气中，达到脱氮目的；3）通过曝气装置充氧，聚磷菌将水中磷过量吸收，进入污泥达到固定磷的作用，通过二沉池排泥达到除磷效果 ，同时硝化细菌在好氧条件下被活性污泥进行吸附、氧化、分解，从而将水中的有机底物浓度大幅度降低。

1.2污水处理厂自动控制系统设计原则

污水处理厂自动控制系统为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和出水水质，在设计控制系统时应遵循以下基本原则： (1)可靠性原则：污水处理关系到一个城市居民的身体健康和居住投资环境，因此设计的可靠性原则为各原则之首。 (2)技术成熟性原则：在设计中，既要考虑满足设计的需要，又要注重采用成熟、先进、便于日后维护的设备和技术。(3)技术经济性原则：注重现在及将来技术发展的需要，选用实用强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。

2 PLC 控制系统的结构

2.1 硬件构成

自控系统分为上位监视级和下位控制级，监视级由两台工控机（一备一用）和 l 台打印机组成，实现现场工作状态的同步监视并可定时或随机打印现场的运行数据，还可供操作人员监视各泵房的生产情况。控制级由 4 台西门子ST-400 可编程控制器 (PLC) 构成，分别置于进水泵房、鼓风机房、脱水车间、污泥泵房，两台工控机和 PLC 之间通过RS-485 通信 ，传输介质是光纤。

2.2 软件构成

ST-400 控制器的组态编程采用Wondware 软件，该软件基于 windows NT 版 本 ，具 有 在 IBM-PC上对ST-400控制系统进行常规配置、程序编辑、编译与反编译、控制和在线命令等功能。Wondware 软件是奥地利瓦巴格公司研究开发的一套功能强大的工业过程控制软件，由于它具有良好的开发环境，强大的PLC接口和通信协议，支持实时的网络数据以及高效

完整的监控语言和函数集 ，使其在数据采集、实时监测和过程控制系统中得到了广泛应用。

3自动控制系统的功能

为了提高处理效率，减轻工人的劳动强度，保证设备正常运行，PCL控制系统具有生产过程自动控制、时实监控、时实管理、时实在线监视、故障显示报警、联锁保护、自动生成报表等基本功能。

3.1控制方式的选择

整个系统设计为两种控制，中心控制和站点控制，在中心控制和站点控制系统中均可对各个设备进行手动或自动选择，手动操作方式作为自动控制方式的一种补充为控制系统人为介入提供了灵活性同时为系统的维护提供了便利。

3.2在线监视功能

我们对工控软件进行二次开发，在中控室的计算机屏幕上可以显示动态的工艺流程图和11个子界面，在这些界面上可以显示现场设备运行状态仪表检测数据和一些重要工艺参数的变化趋势图，操作人员可以直接在PC 屏幕上了解处理系统的工作情况，并且可以通过键盘和鼠标对自控系统进行干预，另外我们在中控室内设置了一面模拟屏其上显示设备运行 状况、重要工艺参数，可以让操作人员对生产情况一目了然。1、时实监控。在中控室可以对现场过程参数、阀位状态、各种越权报警信号进行时实监测、处理、记录和显示。（1）工艺图的切换。控制中心监控程序提供11幅与污水处理厂工艺相关的动态显示界面，用以了解污水处理厂全线设备的运行状况和各部分设备的详细运行状况，这些界面可以很方便地进行切换。（2）工作流程的自动监测。控制中心的操作人员可以通过鼠标设制各项参数，操作阀门，用于实现流程的控制， 选择流程的启动和停止。（3）显示运行设备的工作电流。监控程序时实现显示运行设备的工作电流、电压及相关功率，供操作人员了解负载运行状态。

2、时实管理。对管线工艺资料及处理数据进行归类，分别放入历史数据库进行管理。（1）显示管线状态参数，包括污水处理厂全线线路走向图，全线设备一览表和全线工艺流程图，方便了系统的维护。（2）时实记录操作过程，,按时间顺序记录各种操作行为，存入历史数据库，并按时进行打印，做到凡事有据可查，确保安全操作，责任到人。（3）设置操作级别用户帐号和密码。 对SCADA系统的所有操作及查询均设置了两个保密级别，分别为操作员级别和系统维护员级别。不同的操作员和系统维护员分别具有各自的登录帐号和密码，并

由系统记录进入系统人员的级别、登录帐号和密码及所进行的相关操作，这样可分层屏蔽可操作信息，防止非法人员对系统的破坏，同时，也可对生产区域进行区域性屏蔽，防止无关人员进入。3、控制方式的选择。污水处理厂SCADA 系统设计，第一级：控制中心集中监控；第二级：各泵房PLC控制，且在控制中心和泵房控制系统中均可对各设备进行手动或自动选择。手动操作方式作为自动控制方式的一种补充控制，为人为介入提供了灵活性为污水处理厂系统的维护提供了便利。4、报警处理。当设备出现故障时，系统启动预先设定的操作命令，以对故障进行初次处理，同时，通过报警画面提示操作人员进行报警处理。报警窗口分为：当前报警和历史报警。当前报警只显示目前仍存在的报警的相关信息 已产生的报警复位消失后，与其相关的报警信息将从当前报警中消失。历史报警不但显示目前仍存在报警的相关信息，而且报警复位后，其相关的报警信息仍显示。5、趋势显示及分析。 控制中心SCADA 系统提供趋势显示，其中包括历史趋势图和时实趋势显示。历史趋势用于记录各设备及仪表的过去的运行状态，以便准确地观察过去历史时刻的具体趋势。而时实趋势用于记录生产过程中各参量的动态变化过程。趋势图显示连续的趋势曲线，还可以读取曲线上任意点的实际数据，进行曲线压缩显示和细化显示。

结束语

污水由于受到原水的水量、温度、酸碱度和浊度等多方面的影响, 传统的继电器方式很难使处理后的水质达到达标排放, 采用PLC 系统设计稳定运行，维护比较方面，操作简单，真正实现了污水处理的自动控制，为达标排放污水提供了良好的技术支持。使制定的工艺方案得以严格实施, 在排放指标、劳动强度、经济效益都得到大幅度的提高。 随着计算机控制技术的不断发展和完善、各类仪器仪表运行的安全可靠性大幅度的提高, 建立数学模型和用PLC 实现控制算法在水处理行业应用是可行的。

参考文献：

[1]黎一强.PLC技术在生活污水处理及回用系统中的应用[J].自动化技术与应用,2008,27(8):123-125．

[2]吴中俊,黄永红主编.可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2003,8.