基于集散控制技術的污水處理自動控制系統研究

張紅輝

摘 要： 污水處理是可持續發展中一個非常重要的組成部分，對于處理的效率和效果要求較高。基于集散控制技術構建污水處理自動控制系統，能夠實現對污水處理過程的全面管控，提升污水處理效率。本文就基于集散控制技術的污水處理自動控制系統進行簡單分析和研究。

關鍵詞： 集散控制技術；污水處理；自動控制系統

【中圖分類號】 TN60 【文獻標識碼】 A【文章編號】 2236-1879（2017）20-0226-01

前言：可持續發展理念的持續深化，使得人們開始越發重視環境問題，在水資源緊缺和水污染的雙重背景下，做好污水處理工作尤其關鍵。現如今，多數污水處理廠都引入了自動控制系統，能夠顯著提升系統運行效，不過考慮污水處理環節眾多，從保證處理效果的角度，應該引入集散控制技術來對自動控制系統進行完善。

一、集散控制技術分析

集散控制技術主要是以通信網絡為依托，集成計算機技術、現代通信技術和控制技術等，完成對于生產過程的集中管理與分散控制，屬于多級計算機控制技術。集散控制技術支持下的集散控制系統則是利用多臺微處理機，實現對過程的分散控制，結合通信網絡、顯示器、執行器等設備來完成高度集中的操作、顯示和管理，屬于分布式控制系統的一種。

二、污水處理環節的控制要求

在污水處理中，最為核心的工作是確保出水水質達到相關標準，而且出水穩定，噸位水處理成本低。因此，污水處理環節的控制要求包括：首先，對操作方式進行必要的改進，強化生產效率；其次，通過合理的設備維護，保證設備穩定可靠運行，降低污水處理過程中的意外情況；然后，當污水處理過程呈現出高度穩定性后，即使是偶爾的干擾因素都可能嚴重影響出水水質，在這種情況下，需要配合有效控制技術來避免意外事件如暴雨、干旱等的影響；最后，需要充分考慮收納水體本身的特性，通過控制來降低污水處理能耗和生產成本[1]。

三、集散控制技術下的污水處理自動控制系統研究

1.系統結構。

結合污水處理環節的特點和要求，基于集散控制技術構建自動控制系統，系統結構選擇PC+PLC分級分布式結構，主從PLC配合現場總線，可以在滿足通信需求的同時，保證系統運行安全可靠。系統整體包括了三個組成部分，一是中央控制層，在上位機和PLC之間，數據通信由組態軟件驅動完成，主要功能包括了數據收集、數據處理、數據監督及控制；二是輸入/輸出（I/O）單元，經MPI卡實現與中央控制層PC機的信息交互，每一個驅動程序都是一個COM獨享，由組態軟件和通信程序構成完整系統。輸入/輸出（I/O）單元系統可以利用RS485接口，實現與現場儀表的直接通信，最大傳輸距離50m，可以完全滿足現場需求；三是現場執行層，現場分控站中的控制單元PLC可以對各類現場設備的工作狀態進行實時采集，然后經現場總線傳輸給主PLC，由主PLC針對所有分站傳輸信息的分析、運算和控制，然后依照分析結果回饋控制指令，確保控制更指令發送到對應的分站后，可以通過輸出模塊來實現對現場設備的遠程控制。

2.系統功能。

2.1數據采集。

數據采集功能主要是針對現場工藝參數的檢測，采集的內容包括了電機運行狀態、污水處理各工序的工藝在線參數、pH值、流量、液位、壓力、溫度以及加藥量等，采集到的信息會被傳輸到控制層，為設備控制提供參考依據。

2.2設備控制。

設備控制功能可以實現對現場工作設備的控制，包括水泵、加藥泵、排泥機、攪拌機、風機、控制閥門等。

2.3過程控制。

過程控制主要可以實現污水提升泵站的自整定PID控制、加藥控制、浮選控制和液位自動控制等[2]。

2.4過程監視。

選擇組態軟件構筑監控系統，在系統中應用了COM組件、多線程等先進技術，軟件運行穩定，也可以實現實時多任務監管，通過畫面分屏的方式來實現對工藝過程的有效監視，可以為操作人員提供監控畫面，也可以為工程是提供模擬畫面、整定畫面等，更能夠對歷史記錄進行有效存儲和打印。

3.關鍵技術。

3.1提升泵站控制技術。

污水提升泵站在污水處理環節的工藝要求有三個，一是快速啟動，以確保污水可以全部進入到處理系統中；二是將泵房集水井水位控制在適當范圍內；三是必須確保三臺泵站能夠實現對負荷的平均分配，在空閑時可以選擇關閉其中一臺或者兩臺來降低功耗。最近幾年，基于PID算法的控制技術在泵站控制中得到了廣泛應用，其本身結構簡單，控制精度高，而且具備很快的響應速度，在大負荷、大容量同時對系統控制質量要求較高的場合有著良好的適用性。

3.2浮選加藥控制技術。

在污水處理環節，浮選加藥是非常關鍵的環節，其不僅影響著污水處理的效果，也影響了污水處理的成本。依照實際需求，選擇藥劑流量和出口濁度雙閉環控制系統，配合PID實現對加藥量的自動調節。控制系統經模擬量輸入輸出模塊，能夠實現對輸入變量的持續接收，同時發送輸出變量來完成過程控制[3]。

四、總結

總而言之，在污水處理中，基于集散控制技術的自動控制系統能夠有效提高工作效率，降低污水處理成本。在系統中，利用PLC自動控制系統代替了原本的人工控制和傳統的繼電器控制，控制方式的自動化程度更高，靈活性也更強，可以有效降低成本投入。經對比分析，在引入基于集散控制技術的自動控制系統后，污水處理成本大幅降低，處理效率也大大提高，具備更強的市場競爭力。

參考文獻

[1] 鄒成兵.基于IFIX污水處理集散控制系統的設計[D].電子科技大學，2012.

[2] 劉少軍，張思雨.基于MCGS的污水處理集散控制系統的設計[J].國外電子測量技術，2015，34（9）：48-51.

[3] 陳佳奇.基于PLC的污水處理自動控制系統研究[J].自動化與儀器儀表，2010，（3）：20-21.