1、PLC 在城市污水处理厂中的自动化控制系统摘要：随着经济发展和生活水平的逐步提高，人们对环境提出更高的要求，因此解决好污水排放问题变得尤为重要。对污水处理后再进行排放，是生态环境保护的重要措施。本文主要介绍了 PLC 在城市污水处理厂中的自动化控制。 关键词：PLC；污水处理；自动化控制 中图分类号：U664 文献标识码： A 引言 随着城市发展以及人民生活水平的不断提高，城市污水排放量也在逐年增加，这给城市环境造成了严重污染。为了美化和治理城市环境，各地都在积极建设污水处理厂。为了保证污水处理厂中的处理系统的运行安全可靠，或者运行出现故障、处理出水水质恶化时，能采取有效的措施，有许多重要参数
2、需要操作人员准确、及时地了解掌握，并根据这些参数对工艺及设备运行进行控制、调整。污水处理厂传统的运行控制方式在水质发生突变时，实验人员很难做到及时采样分析，往往在水质分析结果出来之前水质又发生了新的变化，运行的变化很难跟上水质的变化，其结果只能使出水水质难以达标。由于在线监测得到的数据儿乎是水质变化及处理工艺流程参数变化的同步结果，因此，必须安装污水处理自动化控制系统，实现对污水处理厂的自动控制，使操作人员能根据来水水质变化情况及时调整运行参数，这样不仅能保证出水水质，而且可以节省能耗与运行费用，有利于达到国家节能减排的要求。由于在线监测得到的数据几乎是水质变化及处理工艺流程参数变化的同步结果
3、，因而它是提供这些参数信息的有效手段。 一、污水处理工艺简介 污水处理工艺采用活性污泥法。活性污泥是微生物群体以及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称，它主要由以好氧微生物为主体的绒粒构成，混杂着污水中的有机物、无机性悬浮物质及胶体物质，并且其表面上附聚着多种不同的原生动物，具有降解污水中有机物的能力，能够显示出生物化学活性。活性污泥污水处理过程主要是利用该生化活性对污水中的污染物质进行去除。具体过程为：对原生污水进行预处理和一级处理，之后经初沉池出水进入调节池，在活性污泥的作用下，对好氧和厌氧生物进行降解，将污水中含有的溶解和胶体状态的有机物分解并进行脱氮除磷反应。污水混合液进入初沉池进行固
4、液分离，上层澄清水排入调节池，下层污泥经初步浓缩后再通过板框压滤机脱水，将泥饼外运，污泥池上清液和滤液回流至调节池继续处理。其工艺流程图如图1 所示： （图 1 污水处理工艺流程图） 二、污水厂的自动化控制系统 水厂的自动化控制系统一般包括滤池的全自动控制，加药、泵房、沉淀池、各配电系统的自动控制以及由水)控制室系统对水厂所有部门的运行状况进行全而的监测和控制。整个自动化系统有以下功能： 1）显示功能：该功能能够准确显示各部门运行过程主要技术参数的流动性和连续性，同时其趋势图能很好的反应各个参数的变化。2）报警功能：如果某一参数变化超过正常范围或设备出现故障，则系统会发出警报信号，并给出相关的
5、信息和画面，而且将该记录自动保存在数据库中并打印。3）控制和操作功能：经授权之后，在中控系统可对全厂所有的可控设备进行控制和人为干涉并对各子控站的 PLC 各级参数进行重新设定，必要师可直接对其的程序进行修改。4）划居库管理功能：对于各种杂乱的输出数据应该建立相应的生产数据库将其存贮以便分析、留底用，而且对于产生的事故数据，也应该建立相应数据库用来记录各类错误、事故等。5）数据处理功能:对系统的在线数据以及数据库中的原始数据计算所需指标。6）报友输出、打印功能：输出并打印公司所需要的各类报表。 建立网络服务器，这样所有实时和统计分析数据就可以直接上传到全业内部网，方便各部门的共享、查询、生产、
6、运行上而的信息。 三、污水厂 PLC 控制模式 （一）PLC 硬件选型 PLC 采用西门子的 57-300 系列，根据系统要求，PLC 总体配置如下：（1）电源模块，选用 6ES7 307-1KA02-AA0 24VDC10A；(2)中央处理模块（CPU） ，选用 CPU315-2PN/DP；（3）数字量输入模块（DI） ，选用6ES7321-1 BLOO-9AMO，处理 32 点输入信号；（4）数字量输出模块（D0） ，选 6ES7322-1 BLOO-9AMO，处理 32 点输出信号；（5）模拟量输入模块（AI） ，选用 6ES7 331-1KF02-AM0，处理 8 点输入信号；（6）模
7、拟量输出模块（A0） ，选用 6ES7 332-5HFOO-9AMO,处理 8 点输出信号。 系统的硬件构成图如下图所示： （图 2 控制系统框图） （二）PLC 控制站的控制功能 设备控制方式主要包括中央控制和就地控制两种方式。就地控制装置分别设置在各单元设备附近。通过现场开关切换为手动，设备直接由现场开关控制，这属于最高优先控制，在这种模式下，PLC 只监视运行状态。当现场开关切换到自动，就会成为中央控制方式。我们在 PLC 的运行程序中又设置了上位机控制方式和 PLC 控制方式：如果上位机切换到上位机控制方式的时候，PLC 接收上位机发出的指令就可以通过计算机对现场设备直接进行遥控，如果
8、将各类泵、风机、阀、搅拌器等直接启动或者停止；如果上位机切换到 PLC 方式，PLC 按预先设定的测量流量、液位、溶解氧等参数自动操作泵、风机等，并且对设备的运行情况进行监视。 （三）调节池单元的 PLC 控制 鼓风机房共有 12 台罗茨风机，其中有 2 台是变频风机。调节池中共设有 4 套溶解氧测试仪，其控制方法是通过计算机为 DO 仪设置一个测量范围，当进水量处于平衡状态，池中悬浮物浓度符合标准的时候，如果水中含氧超过了这个范围，PLC 就会收到现场溶解氧仪反馈回的报警信号。PLC 就可以依据现场测量值来对 N 鼓风量进行调节。鼓风机开启的台数由PLC 依据测量的溶解氧平均值来控制，PLC
9、 每隔十五分钟就会对调 y 池内的溶解氧值判断一次，如果溶解氧低于设定下限，调频风机增加 10 %，如果调频风机已经达到最大值，就需要增开一台普通分风机。如果溶解氧比设定上限高调频风机则应该减少 10 %，如果调频风机已经达到最小值，就需要将一台普通风机关闭。控制流程图如图 3： （图 3 调节池控制流程图） 四、整个项目实施 污水厂整体的系统控制就是通 PLC 控制系统对个工艺流程中的数据进行采集、监控现场设备以及数据输出这三个部分分别进行控制并整合后，会通过 IPC 程序对现场的数据进行统计分析后进入到实时数据库，最后通过 GPRS 或 Internet 网，把己经整理好的所需数据经过传输
10、送到制定城市的污水监测中心。该系统的优点为：处理能力强、规模适宜范围广、结构的选择性比较灵活，根据现场的需要可以选择不同的配置。具体分为以下几个方面： 厂内中央监控系统 中央监控系统属于整个系统的中心控制，其作用类似于人的大脑，负责集中控制、监视和管理整个污水厂各工况的运行情况，通过网络可获得将现场的控制操作信息，一般有多个电脑，可容纳多种画面，方便于中央监控系统的集中监视管理。将计算机进行编号使其分工进行，监控各流程的参数变化，这部分可以适当的安排两台及以上的计算机，比如说第一台监控 A 区的清水池、净水车间、配水泵站及相关配套设备的工艺流程及进厂、出厂水的各项工艺和参数，并将输出数据和各种
11、报表打印。通过厂内实时内部网络的共享，各部门操作和管理人员方便进行运行管理。第二台工控机监控 B 区净水车间、清水池、送水 X 站及相关配套设备的工艺流程及进厂、出厂水的各项工艺、电气等参数，还有一台作为工控机备用设备。当主站发生故障不能正常运行时，备用设备立即接管工作工控机的所有功能；在主站恢复正常工作时，应该先将故障期间备用工控机系统己经存储的数据、以及报警记录转到工作工控机上，然后再将所白了控制系统自动切换到中央监控主站，由主站继续控制整个系统，备用设备恢复备用状态，且及时的以主站为数据源同步更新所有数据。一般情况下，中央监控计算机要选择内存大、运行速度块、性能安全稳定的计算机。 （二）
12、现场监控系统 一般水厂的现场监控系统有净水车间监控站和送水泵房监控站。（1）净水车间监控站：负责管理子 PLC 控制系统。将净水车间监控站控制室设置在净水间，其中主要有两台计算机、一台打印机，带有操作显示终端。两台工控机分工合作，其中一台计算机主要实施净水车间的电控设备、工艺流程中的主要参数和自动控制的自动检测和监视等，还负责自动打印输出数据以及各种报表。另一台工控机主要负责另一部分的净水车间各项电控设备及工艺流程主要参数的自动检测、监视等。这样设置使两台工控机互为备用机。 （2）送水泵房监控站：这部分主要设在送水泵房的控制室，一般有一台工控机和一台打印机，带有操作终端显不，可以在任何时候都能
13、得到对工艺、水质、电气等主要参数和状态进行自动检测和监视的信息，并记录入库。 结语 该污水处理的 PLC 控制系统，具有结构简单、安装调试方便等特点，可广泛应用于污水处理厂及有关企业的污水处理，实现污水处理的自动化。采用 PLC 控制技术后，操作人员的工作量和劳动强度大大降低，对能源和设备的利用更加合理，解决了设备分散、复杂、难以控制的难题，实现了节约能源，降低能耗，稳定出水指标，并且达到国家一级排放标准，对改善环境水体质量发挥了重要作用。 参考文献： 1曹东朝. 西门子 PLC 在城市污水处理厂中的自动化控制系统设计J. 中国新技术新产品,2013,05:203-204. 2李博. PLC 在城市污水处理厂中的自动化控制系统J. 科技风,2013,12:9. 3金东辉. 一种污水处理厂自动化控制系统的实现J. 工业控制计算机,2012,08:54-55. 4杨泉. PLC 在城市污水处理厂中的应用J. 科技资讯,2010,16:69.
