PLC在污水处理厂控制系统中的应用

任尚

摘 要：介绍了污水处理厂的工艺流程及PLC控制系统的软硬件构成和功能的实现。证明了该系统具有设计合理，污水处理率高，可靠性强的优点和很大的推广使用价值。

关键词：PLC 污水处理 应用

中图分类号：X703.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0026-01

我国的污水处理程度还很低，城市污水处理率还远远赶不上人民生产生活和经济发展的需求。从数量上讲，我国污水处理厂投入使用的仅占总需求的1/10，污水处理还处于发展的初级阶段。从控制系统方面说，PLC在各个领域已经得到普遍的采用，规模大小不一，灵活多样，能够方便地和上机位组成控制系统。污水处理的过程具有开关量大、主要以逻辑顺序控制的特点，辅以少量的模拟和闭环回路控制，所以PLC在污水处理厂的控制系统中能够发挥巨大的作用，目前我国的污水处理厂采用PLC控制系统的已具有一定的数量规模。

1 污水处理的工艺流程

根据污水处理的工艺流程分析控制需求，有利于针对性地组建控制系统，进行PLC系统的软硬件设计和组建。

1.1 格栅除污

污水通过管道进入厂区，面临的第一道工序是格栅除污。顾名思义就是主管道的污水进入由粗细各三台格栅组成的格栅间，格栅会将污水中的大块污物拦截形成栅渣，栅渣会经压实机处理后通过螺旋输送设备传送到栅渣容器里，之后再外运出去。流经格栅机的污水经过初步的污物过滤后进入下一个环节，即水泵房处理。[1]

1.2 水泵房除砂

在污水处理厂水泵房是相对位置中最低的，所以在水泵房底部一般会放置大功率的潜水泵进行污水提升，以便污水能够到达下一处理单元。潜水泵将污水提升至沉砂池开始分离污水中的砂子。这样做的好处是可以有效防止砂子在污水处理过程中对设备造成磨损，提升污水处理的安全性，降低成本消耗。砂子被分离出来以后会由吸砂泵吸入砂水分离器，砂水分离之后砂子外运出去，污水继续流向下一环节。

1.3 初次沉淀与氧处理

污水从水泵房完成砂水分离之后进入初次沉淀池，初次沉淀之后进入A/O池进行氧处理。A/O池包括厌氧池和好氧池，污水先在厌氧池中利用厌氧菌处理掉有机物，再进入好氧池中吹入氧气，鼓风机吹入足够的氧气使污水中的活性成分充分地有氧呼吸，经过降解等化学反应分解有机物，最终除去污水中的污染物。

1.4 二次沉淀

污水流入二次沉淀池进行二次沉淀以保证充分去除污泥，澄清的水就达到合格标准了，可以直接排向外面。沉淀的污泥要做两部分处理，一部分回流到A/O池，确保厌氧池的污泥数量；其余的通过污泥泵传送至污泥调节池进行浓缩和脱水，然后随初次沉淀的污泥一起被压实成泥饼外运出去。

2 PLC控制系统的构成

PLC具有功能模块多样、组建方面灵活的优点，能满足污水处理的控制需要，特别是污水控制强调顺序逻辑控制，而这正是PLC控制系统所擅长的。PLC控制系统的构成分为硬件系统和软件系统两部分，接下来就简单介绍PLC硬件的选择使用和远程控制的方式等硬件内容和软件设计。

2.1 PLC污水处理控制系统的硬件

首先，在选择PLC硬件时，应本着高性价比的原则进行。一般选择接口丰富、可方便拓展的PLC硬件产品，因为通过丰富的接口可进行高质量的通讯，可优化硬件的使用。通讯拓展模块有助于实现全面控制和全面监控，通过SYNC、FREEZE功能等发挥闭环控制作用。其次，现场总线方面，目前有主—— 从式通讯布线设计，但是较为经济和可靠的做法是只采用一根现场总线，有效节约缆线、提升可靠性。最后是远程控制方面，可采用经典的处理单元控制站的做法，即设置4个PLC远程控制站，分别放置在水泵房、鼓风机房、脱水机房，另外一个用于控制整个系统电压的单独设置。水泵房的控制站用于控制进水泵和格栅，鼓风机房的控制站用于监控、记录和控制鼓风机，脱水机房的控制站用于控制污泥的脱水和排放等控制。[2]

2.2 PLC污水处理控制系统的软件

PLC污水处理控制系统的软件包括下机位软件和上机位软件。在下机位软件的控制任务中，可根据污水处理的实际情况将处理流程分解成若干小流程，一个小流程对应一个模块功能，在此基础上结合工艺流程设计软件。需要注意的是，PLC硬件采集模块的数据需要数模转换才能从模拟量转化为数字量，所以采集模块需要采用数模转换器。此外，软件要兼顾抗干扰设计，因为传感器受到信号干扰会产生信号失常，影响正常工作，可采用类似于在ns内采集a个值再平均这a个值这样的方式。上机位软件应采用可靠稳定、人机交互优良、数据交换功能突出的软件，如Wonderware公司的InTouch10.0软件，经过了测试和运行考验，具备优秀的人机交互界面，可与其他计算机进行实时的数据交换，而且可靠性和稳定性都极高，还具有一定的应用拓展潜力。

3 PLC污水处理控制系统的功能实现

3.1 下机位控制系统能实现的功能

下机位的功能实现有手动操作和自动操作两种方式，从当前的应用情况来看，使用自动操作占主流，手动操作只存在于设备检修时。自动操作依赖程序的设定，自动控制设备的启停状态，负责污水处理状态的切换和控制。设备运行和污水处理的工作都可以由PLC完成，并且可以实时监控和调整运行情况。每个现场控制站都可以由总机指挥也可以独立运行，独立运行时能完成工艺流程的监测、信号采集和记录、参数控制等工作，并能控制相应现场的设备运转，对设备操作进行控制。例如可以对厌氧池和好氧池的氧气和污泥随时调整处理情况，控制各个设备的启停，并且能监控污水处理的整个过程。[3]

3.2 上位机控制系统能实现的功能

一是监控整个污水处理系统的工作情况，实时控制系统参数并做相应记录，在异常时能及时发出报警信号。二是通过人机交互和输入设备（键盘、鼠标）进行人为的现场控制，直接控制设备开关，改变设备的启动和关闭状态。三是能够安装系统保护，通过保护口令等方式避免非操作人员的接触，有效防止意外的系统运行，降低系统和设备的损坏和故障几率。四是能实时将需要的系统数据进行输出，将系统各部分的运行状态打印到纸上，形成报表以便呈交相应的企业部门。

4 结语

PLC在污水处理厂的应用大大改变了污水处理的传统面貌，提升了污水处理的技术水平，有效提升了污水处理的效率和质量。凭借丰富的硬件供应和软件设计，PLC还能发挥更大的潜力和优势。我国污水处理的水平还处于起步阶段，还有很长的路要走，现在正是研究PLC应用、为将来建设打好基础的理想时机。我们要本着与时俱进和科学发展观的原则，将PLC在污水处理中的系统控制问题分析透彻，为和谐社会的建设和人民生产生活水平的提高做出应有的贡献。

参考文献

[1] 包枫.油田污水处理的PLC模糊控制系统[J].大众科技，2011（4）.

[2] 钟承尧.污水处理厂的组态监控设计[J].海南师范大学学报，2011（1）.

[3] 黄卫权，张唯，张航.PLC在污水处理中的应用[J].中国科技信息，2011（11）.endprint