PLC在污水处理厂控制中的应用

【摘 要】有效地净化污水，不仅可以改善城市生活环境，而且还能提高人民健康水平。要想做好污水的处理工作，就应该先完善污水处理的工艺。其控制系统的设计和控制技术是基于可靠性的应用，所以应结合先进的可扩展性的控制技术。本文通过介绍了由PLC控制系统软件设计方法来说明了污水处理厂控制系统的组成。

【关键词】污水处理；PLC控制；软件设计；自动控制

就目前我国的污水处理情况来看，我国在污水处理的工艺水平上海处于较低的水平上，在很多的城市中都严重缺乏大型的污水处理机构，根据目前污水处理的情况统计，我国当下建成拖入使用的污水处理厂仅300多座，而我国需要建设约3000多座污水处理厂才能完善污水的处理工作，由此可以看出，我国的污水处理工艺还处于较低的水平阶段。但是PLC的应用在一定程度上弥补了污水处理厂缺乏的情况。当前PLC已经被广泛应用到各行各业中，其具有控制范围也比较广的特点，在污水处理厂过程中，其开关量多，而模拟量相对较少，主要为逻辑顺序，而闭环回路控制居次。所以在现有的污水处理厂采用PLC控制系统能够实现更大化的处理污水。

1 污水处理的工艺

污水的处理有很多方式，在这里主要采用的是现在比较常用的活性污泥法处理工艺中的AB段，其在很多方面都优于传统的二级活性污泥法。在整个系统中，根据所受的负荷主要分为两部分，即是A段和B段。A段主要是污泥比较高的情况下运行处理，而B段则是在污泥相对比较低的情况下运行处理。两段的运作互不干扰，所以形成的微生物群也有差异。图1就是具体的工艺流程图。

图1 污水处理的工艺流程

2 控制系统软件的设计构成

在整个控制系统中，因各个部分的工艺流程有着巨大的差异，所以有些工艺的进行需要考虑到一些外在因素，如温度、流量、PH值、液位等。所以为避开上述因素的影响，确保参数的稳定不变，就需要在工艺流程中设置闭环的反馈控制。在系统的控制程序中，其编制的内容需根据实际的系统工艺要求来定。就活性污泥处理工艺一系统中的AB段来说，其系统软件的程序控制主要由几大部分组成：粗细格栅控制、鼓风机控制、进水泵房控制、AB段曝气池控制、最终和中间的沉淀池控制、脱水机房以及浓缩池等部分。其中控制回路部分主要为鼓风机房和进水泵房。本文主要以进水泵房的控制为例来进行介绍。系统控制中共有5台潜水泵，其中的一台作为备用，但是从经济的角度来看，为了避免备用机长时间搁置而引起的设备故障，所以在实际的应用中，其启动的方式为按启、停泵指针轮流启动。对所有的泵进行排序，使得所有的泵在运行过程中的时间都近乎相同。根据泵房液位的高低来判断泵的启动的停止，当泵房的液位由高到低时，应逐台关闭，反之则逐台启动。

3 系统控制模式及编程实现

3.1 系统控制模式

（1）就地手动操作方式

在此种方式下，现场的“手动/自动”选择开关都要切换到手动，通过就地控制箱上的开、停按钮来对各单体构筑物的设备进行控制。这属于最高优先级的控制，而PLC系统仅对里面的设备进行监视，不能控制。所以在调试和维修中就使用这种方式。

（2）PLC远方手动遥控操作方式

在此种方式下，现场的“手动/自动”选择开关都要切换到自动，操作人员主要通过PL达到对设备的开/停控制。此种方式的优点在于，操作人员可以不用到现场进行操作控制，操作人员要做的就是做好每种工况之间的切换工作。看起来是这种方式方便了许多，但其相对就地控制按钮方式而言，无非就是控制按钮的延伸和转移，所以也只用于调试和维修中。

（3）自动操作方式

在自动操作方式下，所有的风机、泵等其他设备的开或停，以及各种工况之间的切换，都可以通过预先编制程序来实现编程控制器的自动控制，操作过程中不需要操作人员亲身到地管理操作。这种方式可以在线或离线的状态下调整每种工况运行时的测量参数，而且还可以通过PLC系统对所有工况的运行情况进行监视检查。在计算机上海可以描绘出各个工艺部分的框架，PLC的控制还可以把现场运作设备的信号转化在上位机上，不仅能对泵类，风机等设备进行控制，还能调节现场的模拟量，此种方式的使用可以全面地控制让整个污水处理厂的工艺流程。

3.2 编程的实现

编程的实现以进水泵房单元的PLC系统控制来说明：水闸门主要为现场控制，PLC系统为监视；格栅和皮带输送机主要为现场控制和联动，PLC系统为监视。其中通过设定时间和液位差设定在PLC的启动格栅、皮带输送机以及压榨机等设备来实现PLC的控制；在液位差的控制中如果格栅权后的液位差超过50mm的时候就形成自动启动：针对时间的控制，则根据具体工艺流程中泥污的多少以及运行的时间间隔来进行调节。在进水泵房工有功率为75kW的1O台潜水泵，其扬程约为14m，PIE可以根据超声液位仪测量值和上、下液位的开关自动控制；系统只需通过检测水位的高低来实现泵的控制，从而确保集水池中的水位不变，使水位的变化都在安全范围内，图2为进水泵的单元程序流程图。

图2 进水泵的单元PLC的控制流程图

3.3 PLC系统监视软件的功能

PLC系统监视软件在工艺流程总可以提供参数检测的流程图，模拟量的显示图、棒图以及趋势图等，可以显示每个设备的运行时间参数和控制回路的参数，从而操作人员可以不用在现场就能即是了解整体的设备工作状态。系统还可以进行主要参数的登录和报警信号的登录，控制人员在操作中可以直接参考其登录的数据，来对设备的运行情况进行分析处理，以便于修改控制的方案，使系统的运作效率达到最大化。当设备出现故障或负荷超载时，系统可以自动进行报警，确保工作能够安全进行，并能及时地排除故障原因，找到解决问题的办法。

整个系统的工作可以只使用计算机的键盘和鼠标来进行控制操作，另外系统的进入和退出有口令保护，可以避免非操作人员随意的进入系统。此外系统还可以刷新数据动态和维护数据库。

4 结束语

通过PLC以及上位机所构成的控制系统，可以全面地反应整个污水处理厂的所有设备的运转情况，在很大程度上使得工作变得便捷轻松。但是PLC也存在不足，因为其对众多的模拟量数据采集和控制功能仍有欠缺，所以在工艺的控制上，单纯的PLC还不能完全达到最好的控制，但是这也给上位机的功能创新拓展提供了良好的上升空间，当PLC能够确保控制功能正常工作时，上位机就不能是单单地把采集信息作为主要的工作了。在污水处理厂有了稳定的运行以后，根据已有的经验和数据，可以开发出更高级的控制功能，从而更近一步地提高对污水的处理水平。不过总的来说，PLC在目前的控制系统中，也具有其所在的优点：方便、灵活、组网简单、可靠性比较高、在中小规模的工业中有着重要的作用，其存在的形式也实现了管理运行的科学、现代化。

参考文献：

[1]朱明瑞，沈伟.可编程逻辑控制器（PLC）在污水处理厂中的应用[J].净水技术，2010（05）.