探析PLC自动控制系统在污水处理中的应用

黄樱

【摘要】随着污水处理工程和信息技术的发展，在污水处理中自动化运用也在提升，生活污水处理是一个多变的非常复杂的过程，传统控制多采用仪表控制，控制方式以手动为主，需要工人具备丰富的工作经验和专业知识，这种方法不仅生产效率低，而且处理污水质量也不稳定，还有信息不集中。我们要想提高工作质量，降低成本，就必须采用先进的技术和设备，构建自动化的污水处理工厂。

【关键字】污水处理；PLC；自动控制

水和人们的生活关联非常密切，在现代人们对水的使用在不断地增多。水资源是有限的，我国人均水资源是世界平均水平的1/4，排在110位，是属于水资源非常缺少的国家。但是我国的水资源在逐渐地减少，还有严重的污染现象。随着人口的增加，城市规模扩大，工业的发展，出现严重的水污染现象，其中生活污水是造成江河水污染的主要原因，影响着可持续发展。众多的迹象说明短缺的水资源成为了经济发展的瓶颈，所以对污水的处理在利用受到了许多方面的重视，通过各种技术对污水进行处理，加大经济效益，然而在处理污水的过程中，通过一定技术的处理，可以产生一些能源再次利用，实现循环经济的目的。

一、污水处理现状

1、我国的污水处理现状

我国的污水处理厂大部分使用的是活性污泥法，其余的是使用一级处理等方法进行处理。随着要求的增高，出现了许多改进型的技术如氧化沟法等技术。总体上来说我国的处理污水的技术水平还是比较低的，在技术、设备以及处理的范围都与发达国家有很大的差距。我国还处在污水处理的发展阶段，受到以下几方面的制约：受我国治理污水整体行业水平的制约，如生产规模小，专业化不足等；受市场的制约，如市场混乱，管理不力等；技术选择不结合实际情况。从整体上说，现有的技术还不能满足我国的需求。

2、国际污水处理现状

在一些发达国家，因为经济发达，在很早就达到了工业现代化，污水处理的重视早就体现出来，并投入大量的资金进行研究，经过长时间的努力有的污水回收率高达90%以上，同时信息化的发展，它們注重PLC技术在污水处理中的运用，研制出了一些智能的控制元件，例如，SLC系列等，使用大量的PLC自动控制技术在污水处理中。

二、工艺流程简介

生活污水中含有大量的氮和磷，一般采用的是A2/O技术，它是传统的活性污泥处理，也就是脱氧除磷工艺，它的原理主要是：首先，把废水和回流含磷污泥进行混合，当中的聚磷菌在你没有氧气的情况下释放吸收的磷，并把氮氧化，去掉BOD；其次，氧气充足的地方污泥中含有的NO-N反硝化细菌在没有氧气的情况下将NO-N还原，把产生的气体释放到空气中，形成脱氧的目的。还有，经过曝气装置进行充氧，让聚磷菌过量的吸收水中磷，起到固定磷的目的，经过二沉池排除磷，同时硝化细菌在没有氧气的环境中被活性泥分解、氧化，继而把污水中的有机物大量的去除。

三、PLC系统结构

1、软件设计

PLC的工作原理基本上与计算机一致，它也是通过一定的用户程序的执行实现一系列的任务控制。在时间上，PLC控制器在执行任务时，和继电器的控制系统有所不同。PLC的在工作中运用的是以循环扫描的方法，这种方法是指在程序运行的时间段内，对每个过程中的信号采样，之后对信号做出运算和处理，并把得出的结果传送到有关的执行机构中。在这个系统运行周期内，其中一些输入数据没有发生变化，有的输出数据发生变化，也可能没有变化。在PLC中，运用循环的扫描方式，对输入的变量和输出的变量进行不断的采样和输出，让满足条件作出相应的执行动作。与计算机的区别在于，计算机在工作中当条件不满足时，将会出现程序等待，一直到满足条件，但是在PLC中在执行程序是，当周期内的扫描变量的条件不能满足时，程序还会继续的执行，直到下面某一个周期内，满足条件时，运行的结果就会被程序执行。

2、硬件构成

目前我国使用比较多的是中和池进行污水的处理和中和。它主要的原理是运用PLC对污水处理的整个过程进行自动控制，也可以通过手动调节，通过手动开关或自动控制整个生产过程中作业，通过检测结构可以得到系统需要的数据，经过对收集的数据分析后经过软件的控制，来维持系统的运转，这些数据需要传感器测量数据，并把数据输送到监测机构，经过PLC的自动控制保证相关数据的吻合，确保整个控制系统能够有效的进行。其中系统的稳定性、可实现性都要靠PLC的功能来实现。

四、PLC的应用

1、PLC的选型

PLC控制系统具有两种控制类型，是站点控制和中心控制，这两种控制都有手动和自动的两种控制方式，手动是自动的一种补充，是为了方便系统的人为介入，为系统的维护提供了条件。

2、实时监控

实时监控是对工作现场的报警信号、参数进行实时的记录和处理。其中，工艺图的切换，控制中心可以提供多幅和污水处理相关的动态界面，能够了解全线设备的状况，以及各分部的运行状况，这些界面可以随时的进行切换；对工作流程的监测，控制操作人员，可以对各项数据进行设定，操作阀门，用于控制，选择工作的停止和启动。

3、报警处理

当出现故障的时候，系统会出现先前设定好的命令，对事故进行初步的分析，并经过报警的画面对操作人员进行提示。可以分为历史报警和当前报警两个窗口，当前显示的是目前还存在的信息，进行复位后，有关信息才能从报警信息中消失，历史信息是对有关报警信息的存储，在进行复位后，有关信息还存在。

4、趋势分析

在控制中心里，为我们提供了趋势显示画面，有实时和历史两种趋势显示，历史表明的是设备以往的工作状态，有利于工作人员查看有关过去的趋势。实时趋势是记录当前设备在工作中的变化过程，显示的是不间断的趋势曲线，还能够读出任何一点的实际数据，方便工作人员的观察。

5、实例分析

比如，在污水处理中的中和池系统中，污水酸碱中和系统，把污水中的酸碱中和过程设定成为一个监控环境，在关键地方装设酸碱测量计在A/D装换器中输入在规定范围内的标准信号，转换成为数字信号，做出运算，再将信号装入到上位机中，再根据实际情况，控制加酸加碱量，让酸碱达到平衡。这里面的流程图可以对现场4个数据进行监控，监控点放在合适的位置，可以时刻的显示数据。还可以在监视画面的旁边，在菜单中设置五个功能按钮，如报警报表、报警消音、最新报警、酸碱趋势图以及流量趋势图。通过这几个按钮我们时刻的了解到中和池里面的情况，让我们只在监控室里就能够全面的了解现场信息，减轻了工人的工作量。

总结：

PLC在污水处理中运用具有见效快、工作人员少、维护方便等优点。为污水的处理带来了更好的质量保障，为我国的水资源循环利用作出了巨大的贡献，为人民的生活提供了更好的保障，为我们走向可持续发展的道路打下了基础。

参考文献：

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