自動控制系統在城市污水處理中的運用與研究

摘要：在電子技術、網絡通信和計算機技術快速發展、自動控制理論和技術日新月異，單片機系統和可控制系統在穩定性、靈活性和快速處理的能力應用的范圍越來越廣泛。在城市污水控制方面，也在逐漸引入以控制系統為核心的自動控制系統。本文全面介紹了相關控制系統的特點和優勢，并簡要介紹了自動監控和控制過程。

關鍵詞：自動控制 核心系統 污水處理 智能系統

在經濟水平日益提高的情況下，人們的生活水平也逐漸提高，隨之而來的環境問題也日益突出，尤其是生活用水和工業用水污染程度大幅度提高，嚴重的威脅到了生活質量和健康。隨著全球對環境問題的關注，減排節能和低碳經濟被高度重視，在這樣的環境下，水污染的問題成為整個社會重視的焦點。同時國際社會和國家在環保等生態上不斷增加的投入和對相關企業的改革快速推進，解決水污染問題的措施和能力得到了極大的提高。在提高運行效率、降低運行成本的問題上，通過引進智能控制系統，實現自動控制和遠程監控，便是一個重要的解決方案，因此在企業化、規模化和專業化的發展趨勢下，引入相關的監控和控制系統對提升整體運營效力和品質具有重要的意義。

1 控制系統在污水處理中的運用

在污水處理廠，控制系統主要是對污水的處理過程實現自動監控和調節，實現經過處理后的水的質量達到相關指標要求。

主要流程如下：控制室發出指令，將儀器和器械運行中的工作參數、狀態和過程曲線上傳到控制中心，控制中心對收集來的數據進行分析和處理，進而可以依據相關參數來修正儀器和器械的運行狀態。

2 系統主要功能構成

控制系統主要功能分為以下幾個部分：

控制系統：在控制中心實現對被控設備實時監控，實現對工作狀態設備的信號和參數實現控制，可以通過實時在線的方式來實現這樣的控制。同時，由于污水處理關乎民生重要問題，必要保證相關的質量安全問題。自動控制可以使用現場控制、遠程控制兩種模式相結合的方式。現場控制是在設備現場通過控制箱手動調節相關參數，實現質量監控和修正。遠程控制是通過監控和遠程測試系統，通過指揮中心和傳輸線路，實現控制的快速及時反應。通過這兩種控制方式可以基本確保污水處理質量達標，避免安全事故的發生。

數據管理功能：控制中心將采集的數據和信息，進行相關分析，并存儲到數據存儲器，并做相關備份，供統計和分析時使用。數據庫中存儲的實時數據和歷史數據在經過比較分析后可以得到相關有用的經驗參數，有助于對曝氣池的準閉環控制的優化，同時可以將相關參數和結果進行顯示和輸出，形成報表。

顯示和打印功能：通過lcd屏幕實時顯示作業現場的設備運行狀況，同時可以顯示作業設備運行的相關參數，為決策者提供形象和準確的信息，并將相關數據和參數以報表等形式進行輸出和打印。

報警功能：當相關參數超出了規定范圍值的時候，系統會根據不同的需要給予不同級別的提醒和啟動報警功能，并可以進行相關故障和錯誤進行自我修正和恢復。在嚴重時，可以實施關閉設備和重啟等舉措。同時存儲相關數據和狀態參數，以備進行故障查找和分析時通過資料和依據進行查找解決。

系統自我保護功能：污水處理控制系統中包含的儀表和電器自控系統需要設計其可靠安全的自我保護措施。例如：對于回流泵需要具備泄流保護的功能、潛水電機需要具備電機過熱的自我保護功能，相關傳感器需要附帶信號隔離器等防止信號干擾的電路和設備。

整個污水處理系統的硬件和軟件設計需要在系統運行時能正常、安全運行，需要在相關設計技術、電器控制系統、儀器儀表設計系統等方面進行可靠性分析和自我保護功能的設計。

3 自動控制方式及其實現

根據處理程度和方式的不同，污水控制系統主要分為三個層次。首先通過機械處理，進行沉淀、格柵或者氣浮等方式實現將水中的砂石和油脂等物質進行處理。其次是將污水中的污染物在微生物的處理下進行降解并轉化為污泥等。最后是將污水中的營養物質進行去除和采用相關技術進行消毒等作業。

4 系統結構及其工作方式

系統結構：整個系統由上位機、PLC控制器、觸摸屏構成。

污水處理設備控制系統采用集中式PLC結構，PLC與上位PC機之間采用controller link通信，PLC和顯示屏采用RS232串口通信模式。同時設計結構預留了擴展端，并設定了相關模擬信號和數字信號的參量值。上位PC機提供人機交互的界面，參控人員通過上位機和顯示屏觀察了解作業現場的參數和發生故障的狀況，同時可以發出指令，實現遠程的檢測和控制。

測控方式：整個測控設備由多個監控點來構成，包括對各個參數的檢測。主要有液位、PH值、溶氧、COD、色度、濁度、頻率、泵運行狀態等。信號通過PLC的數據采集端和控制端進行數據的采集和分析，進而實現控制系統的完善，實現污水處理的安全可靠。

系統軟件構成：系統軟件采用組態軟件為基本開發平臺，設計了由控制畫面和數據顯示構成的呈現系統，可以觀察污水系統全部的狀態，可以同時檢測預處理提升泵站與沉砂池、二沉池、氧化溝、加藥脫水間等工作狀態。同時建立大型數據庫，保存相關數據，實現記錄，定時記錄和實時記錄的功能。整個軟件呈現樹狀結構，可以快速進行尋找和預覽。

該系統在設計和實施過程中需要注意以下問題。

①監控整個系統設備的運行狀況，并能進行故障報警和故障診斷的功能。②可以自行選擇合理的工作模式，使系統處在合理安全的運行狀態下。③系統具有用戶權限管理等功能，對不同操作具有不同的權限設置，確保整個系統的安全性，避免人為因素造成故障和不安全因素。

5 總結

隨著自動控制技術的快速發展，控制系統的性能得到了不斷提高，在污水處理系統中引入自動控制技術，可以極大提高污水處理效率。污水處理產業的快速發展也會帶動相關控制系統性能的不斷提高，會具有極大的市場價值和極其深遠的生態意義。

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