淺談污水廠自動化控制在水處理方面的應用

摘要：本文以污水廠自動化控制應用現狀為著入點，從PLC自動化控制系統等三個方面淺析了在污水廠自動化控制系統，以完善和提高污水廠在水處理方面的自動化控制能力，不斷提高出水水質。

關鍵詞：污水廠；自動化控制；應用現狀；應用分析

隨著信息化技術以及網絡技術的飛速發展，這為污水處理提供了一個新途徑。污水廠污水處理設備比較多，連續性強，處理工藝復雜，而且管理也很困難。為了確保污水處理工藝與設備能安全地、長期地、可靠地運行，并科學地管理及控制污水處理的生產過程，處理污水時自動化控制的意義不斷地凸顯出來。建立科學的、自動化的污水處理廠，可以加強污水處理系統的準確性、可靠性，也可以降低勞動強度及減少處理成本，實現能源的能源。同時，科學的生產管理要求具有先進的自動化控制系統及控制技術，以滿足社會發展與進步的需要。

一、污水廠自動化控制應用現狀

到目前為止，我國污水處理能力還跟不上用水規模迅速擴張的步伐，管網及污泥處理等相關配套設施的建設嚴重滯后。一些污水處理廠不具備有效的污水排出通道，設計能力也就鞭長莫及了，投資效益因此而不能充分地發揮出應有的效用。另外，同一些發達國家相比較，我國的污水處理設施負荷率偏低，與國外的先進設備與技術存在著明顯的差距。一方面我國污水處理自動化控制領域起步比較晚，技術水平自然也就落后于發達國家；但是從另一方面來講，我國的污水處理自動化控制發展也是比較迅速的。為了能夠有效改善環境，使污水處理行業得到快速發展，我們必須還要加強對污水處理自動化控制技術的基礎以及應用程度進行分析和研究。另外，我國的污水處理發展水平也不均衡。我國的污水處理廠自動化控制系統的現狀是自動與手動皆備，引進與自制并舉。對于一些小型的污水處理廠來說，例如味精廠、飲料廠、啤酒廠等，由于生產的季節性、技術力量薄弱、資金不足等原因，所使用的檢測儀表大多數都是國產離線儀表，而且監測方式也是先取樣后測量，再根據測量的結果來調整設備的運行狀態。由于儀表準確性比較差，而且屬于非連續性的監測，導致設備運行的調整有個時間差，出水的水質不穩定。而一些大型的現代化的污水處理廠為了能夠實現自動化控制，保證出水的水質達標，或者借鑒國內外地先進技術與經驗進行自行開發，或者利用政府投資及國外優惠低息貸款，來成套的引進澳大利亞、丹麥、德國等國家的污水處理設備、工藝及自動化控制系統、監測儀器儀表和相應的軟件。由于自動化程度高、技術先進、設備配套性好，系統能夠連續穩定地運行，因此能夠保證出水的水質達標。

二、自動化控制系統應用分析

自動化控制系統指的是通過通信網絡將眾多帶有通信接口的執行器件、檢測元件、控制設備與主機聯接起來，讓計算機來進行智能化的管理，實現集中調度、集中分析、集中監控、集中處理的新型的處理過程自動化控制系統。PLC、SCADA、FCS、DCS等技術蓬勃發展為自動化控制技術的應用帶來了全新的生機，自動化控制系統在工業控制領域當中的廣泛應用為各個行業現代化的生產提供新的途徑。

1.PLC自動化控制系統。PLC即可編程控制器，它是新型的工業控制裝置，以信息化技術為基礎。PLC是由傳統的繼電器控制系統發展起來的，它的主要功能是實現了開關量可以進行邏輯控制。PLC是一種面向現場的控制器，它主要的特點就是具有高抗擾能力和高可靠性，可以適應比較復雜的現場環境；PLC也是一種局部控制器，隨著應用規模的不斷擴大和工業以太網的出現，多臺PLC相互連接起來能形成一個較大的控制系統。對于污水處理廠而言，污水處理方式不同，自動化控制系統應用PLC的條件就有所不同。一般來看，污水處理廠都具備總控室以及多個現場的控制站，站和站之間通過信息層網絡或者控制器層網絡相連接，然后再全部都連接到總控制室，總控制室多臺計算機、工作站與圖形站都使用信息層網絡來連接，這樣與現場控制站就組成了高速數據交換、分散控制集中管理的工廠級自動化控制網絡。PLC自動化控制系統是污水處理廠的核心環節，合理的設計和選型，對污水處理廠能否自動化的、高效的運行顯得尤為重要。

2.SCADA自動化控制系統。即數據采集系統與監視控制，該系統包括三個部分，上位監視層、控制設備層以及執行設備層。SCADA自動化控制系統可以實時地收集數據，對生產的現場進行本地或者遠程自動控制，同時對工藝流程還進行全面地、實時地監控，并且進一步為決策層和管理層提供數據報表等必要的信息。污水廠SCADA自動化控制系統是通過計算機、控制裝置、儀表等設備對收集處理污水工程進行自動管理、控制、檢測，來保證污水處理系統的有效、經濟、安全運行。同時，對污水處理流程進行自動化的監測與實時地控制，提高污水的處理效率，降低處理的能耗。SCADA自動化控制系統利用遠程通信組成分級計算機的監控系統，實現了污水處理本地控制與遠程控制，同時也實現了對兩個控制的調度與監控，對信號的及時傳輸，或者對無人值班的遠程站實施在線遠程遙控指揮。

3.FCS自動化控制系統。即現場總線控制系統，它是目前世界上比較新型的控制系統，自20世紀90年代邁向實用化以來，它以迅猛的勢頭快速地發展了起來，成為自動化控制技術當中的一個亮點。FCS自動化控制系統是將組成自動化系統的各種控制器、執行器、傳感器通過現場控制網絡連接起來，通過網絡來傳輸，完成傳統的控制系統當中需要進行硬件連接才能夠傳遞的信號，并且完成協調各種設備工作，實現自動化的控制。目前，世界上自動化控制系統應用現場總線主要有Can、Hart、Ff、Modbus、Profibu等。FCS可以說是第五代過程控制系統，是由DCS或者PLC發展而來的。FCS是在傳統的集散控制系統與儀表控制系統的基礎之上利用現場總線的技術逐步發展而形成的，到目前為止仍然采用著許多的模擬儀表、DCS及PLC系統。以后的自動化控制系統將是以FCS為中心，兼有PLC、DCS系統的一種新型的信息化、網絡化、開放性、智能化、標準化的控制系統。FCS自動化控制系統在污水處理廠的應用，造成污水處理領域又一次革命，具有里程碑式的主要意義，開創了污水處理廠自動化控制系統的一個新紀元。

總結：

水資源是社會和經濟實現可持續發展的一個最重要的因素，因此污水處理廠擔負著巨大的責任。污水處理廠要在現有處理污水的技術基礎之上，不斷研發新技術，總結經驗，提高污水處理的效率，降低處理成本，同時使出水的水質達到國家要求的各級標準。

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