談污水處理的自動化控制

摘 要：隨著經濟的快速增長，環境污染，特別是水污染已經擺到刻不容緩的位置。污水處理工業在國民經濟中占著不可替代的重要地位。當前，污水處理自動化仍是比較薄弱的一個環節。本文借潮州第一污水處理廠為例子，主要論述說明污水處理自動化的系統組成、系統結構，并以此論證自動化控制在現代的污水處理工業中的重要地位，污水處理自動化有著重要的意義。

關鍵詞：污水處理 自動化控制

中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0142-01

污水處理廠的設備品種繁多、工藝繁雜、各種設備可能來自不同的廠家，并且連續性強，每一項設備都是污水處理中不可缺少的重要組成部分，所以管理起來相對困難。因此，一個污水處理廠的自動化控制系統必須要符合“集中管理、分散控制、數據共享”的要求，不僅要技術先進、結構開放、能夠長期提供技術支持、設備升級，還要考慮到經濟適用性，節省投資和遠期工程的銜接等各方面。

系統應包括這幾方面：滿足要求的控制系統硬件設備、監控和編程軟件、輔助裝置以及操作平臺、控制箱柜等。

1 自動化控制系統的組成

根據A2O污水處理的工藝流程，結合潮州市第一污水處理廠的具體情況，污水處理廠的自動化控制由各種檢測儀表、PLC控制系統和中控室上位監控計算機操作站組成。

各種檢測儀表包括變頻器、進出水流量計、回流流量計、出水質量監測儀、超聲波液位計和液位差計等自動檢測儀表。除了各種流量計的累計流量輸出信號為脈沖，其余儀表測量數據的輸出信號均為模擬量4～20 mA。

PLC控制系統包括配電總室的1號PLC控制站，脫水車間的2號PLC控制站以及獨立連接到中控室的橋閘控制柜。其中1號PLC控制站包括昆騰柜PLC控制柜、一期工程1、2號氧化溝PLC控制柜。2號PLC控制站包括細格柵PLC控制柜、除磷加藥間PLC控制柜、濃縮池PLC控制柜、二期工程3、4號氧化溝PLC控制柜。

受控制的設備包括橋閘擋板，橋閘格柵和輸送機，橋閘抓斗機，各種進水泵，粗、細格柵機及其相關配套的壓縮機、輸送機，整套除砂設備，氧化溝潛水推流器和轉碟器、刮吸泥機、回流泵，濃縮機以及加藥泵等近百臺設備。除了脫水車間的設備必須在現場進行操作外，其余大部分設備都由中控室計算機進行控制，自動化率達到90%以上。輸出信號主要是開關量，和模擬量—— 控制頻率。

中控室計算機操作站包括主機、副機，數據庫服務器計算機，三遙傳送數據計算機，UPS電源等。主機裝有上位程序與MP7操作控制系統，通過圖形畫面，可直接對廠區對應的設備進行控制。各個儀表數據也能在圖形畫面中直觀地顯示出來，便于工作人員觀察設備運行情況。MP7中配有報警系統，可及時通知工作人員設備出現故障或異常狀況、數據超出控制范圍等。MP7中的歷史趨勢，可以隨時地調出某一個時間點或者某一段時間的工作數據，這是總結經驗，不斷改善、獲取進步的重要寶庫。戴爾服務器作為數據庫專用電腦，每30 s記錄一次數據，是儲存數據的地方，歷史趨勢系統以及三遙計算機都要從這里提取數據來完成各自的任務。三遙計算機負責將反映出水質量的各項數據，從戴爾服務器中提取后傳送到上級領導單位。

2 自動化控制系統的結構

全廠共設置3個主要工作站，即是中控室操作站、配電總室1號PLC控制站和脫水車間2號PLC控制站。三個工作站用光纖以太網相連，每2個工作站之間都連有一條光纖，形成一個環狀的網絡結構。這種網絡結構的優點在于當中任何一條光纖如果出現通訊故障，3個工作站仍由兩條光纖連著，整體的數據傳輸不會受到一點影響，維修人員可以從容地對故障光纖進行維護。

在這個大網絡的基礎上再進行分層，每個工作站之下都有各自的網絡。

中控室操作站從光纖接收點的交換機處接入，用網線以太網將中控室的各臺計算機相連，實現計算機之間的數據共享和傳輸。同時，計算機通過上位程序，控制現場各PLC站的下位程序，就可以實現在中控室遠程操作現場設備的目的。

配電室1號PLC控制站本身負責了進水泵、回流泵、粗格柵機設備的控制，通過光纖接受點的交換機，連接了1期工程1、2號氧化溝的PLC，控制16臺水下推流器和12臺轉碟器。

脫水車間的光纖接受點交換機，同樣通過以太網結構連接了細格柵PLC、濃縮池PLC、3、4號氧化溝PLC和加藥間PLC。從而實現了對細格柵機、沉砂設備、濃縮機、3、4號氧化溝的水下推流器和轉碟機以及除磷加藥泵的控制，其中，氧化溝上的12臺轉碟機是通過MODBUS網絡方式統一連接到了現場的PLC。

現場的儀表對生產中各個參數自動、連續地進行檢測。同時將信號傳送給現場PLC，現場PLC通過計算后得出的數值在上位機的監控軟件相應的畫面和報表中顯示出來；PLC和上位計算機監控軟件中設定的工藝參數進行比較，自動地調節某臺設備的工況（啟動或者停止、運行頻率），從而滿足生產的需要，達到自動化控制的目的。

3 自動化控制的意義

過程自動化控制在工業生產領域，不斷的發揮著提高效率，控制質量，節約成本等重要作用，已經成為不可缺少的生產保障范圍。就生產過程自動化而言，整體上分為三大環節：過程檢測、過程控制系統、過程控制裝置。如果把整個自動化生產過程比喻為人，那么過程檢測相當于人的眼睛，它把實際的現場工程量檢測出來，即當前的水位、流量、溫度等，轉換成控制系統環節可以識別的電信號，并傳送給控制系統。過程控制系統，則相當于人的大腦，分析和計算各種信息，并發出各種命令。它將檢測裝置傳來的各種信號，經過相關的計算，將結果轉換為過程控制裝置可以識別的電信號，傳給過程控制裝置。過程控制裝置，相當于人的手，根據控制系統發來的各種信號執行各種動作。

隨著電子技術的發展，現代的自動化控制系統實現了“集中管理，分散控制”的目標，對整個工藝生產過程的所有設備的控制，都可以在中控室足不出戶地輕松進行，這點對于占地面積大，設備分散的污水處理廠來說，猶如雪中送炭。污水處理廠自動化控制是實現污水處理廠現代化處理和現代化管理的必要條件，是提高污水處理效果、安全可靠生產、降低藥耗、降低能耗、取得較好社會效益和經濟效益的必要手段。自動化控制系統集自動化技術、計算機技術、網絡技術、數據庫技術、圖形顯示技術與一體，在確保達到規定的技術要求及污水處理過程優質可靠運行排放達標的目標的前提下，將污水處理廠運營決策、管理、調度、過程優化、故障診斷、現場控制等功能集成在網絡環境下，通過信息多層“無縫”鏈接，為實現污水處理過程的管控一體化及綜合信息處理構建了信息平臺。

4 結語

本文通過介紹潮州第一污水處理廠的自動化控制的組成和結構，從而論述了自動化控制對污水處理的工藝生產的重要意義。隨著科學技術的發展和社會對環保的重視，必將有更多的新技術廣泛應用到污水處理行業，使污水處理行業有更大的發展。

參考文獻

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