1、城市污水处理自控技术问题的思考摘要：随着人民生活水平的提高和可持续发展战略的需要，污水处理越来越受到社会的重视、污水处理既可以起到环保作用，又可以实现水的重复利用，节约水资源。本文就城市污水处理中的自动控制要求，污水处理的问题以及应用现状进行分析，并主要介绍了泵站自动化控制系统，同时，对城市污水处理自控技术提出了一些可行性措施，最后阐述了其发展趋势。 关键词：污水处理；自控技术 中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 引言: 随着当今城市发展，环保逐渐成为一个重大议题，污水处理在这个过程中扮演着极其重要的角色，污水处理厂自动控制系统设计目的是对污水处理过程中数据采集和分析、顺序控制，以及
2、在故障情况下的紧急停车等一系列处理过程进行全自动化操作。根据目前国际国内污水处理厂建设的发展趋势和业主单位的管理需要，以完善的自控系统为基础进行污水处理厂信息化建设，提高处理自控技术，大大提高了企业的自动化管理水平。 1、污水处理中的自动控制要求 污水处理技术还处于发展工程中，其生产过程一般主要分为机械处理、生化处理、污泥处理 3 个阶段，其核心主要是“生化处理” ，根据各地情况使用工艺各有不同，现在使用较普遍的有 A/O 法、A2/O 法、SBR法、CASS 法、氧化沟法等。自动控制的设计首先必须熟悉相关的工艺流程。 污水处理系统的问题 通讯方式落后。由于部分污水系统建立较早，采用了较早的
3、CANopen总线通讯方式。该方式相比于 MODBUSTCP/IP 以太网方式具有通讯速度慢、可靠性低、拓扑结构落后等缺点。特别需要注意的是，作为总线通讯的主干线路，如果发生断路，则该断点之后的总线通路上的所有数据将无法与主站进行通讯，主站将无法对这部分子站中的设备进行监测和控制，直接影响到正常生产。 PLC 与上位软件不配套。如 PLC 采用了法国施耐德公司的产品，上位软件采用了美国罗克韦尔公司的产品，就使得他们的通讯不能采用任何一方的特有方式，不利于两种产品之间的稳定通讯，不利于日后的扩展。3、自动控制系统运用于污水处理厂 目前，常用的污水处理过程是按一定流程和顺序循环进行的，有其固有的顺
4、序性和周期性，污水处理厂各处理设备分布分散，每个工艺区段相对独立，I/O 信号点中以数字量为主，模拟量为辅。设备中存在部分智能仪表，但也有大量非智能设备。因此，如今的污水处理主要运用 PLC为基础的 DCS 系统。各 PLC 站与现场智能仪表之间通过现场总线通讯，与其他设备通过一对一的信号传输。从而实现基本的数据采集和现场控制，另外，各 PLC 站之间通过工业以太网连接，并在中央控制室实现统一的管理、调度、过程优化、故障诊断等，形成综合的自动控制管理系统。 整个控制系统大致可以分为三级：现场、PLC 站、中央控制室。这是相对比较安全、经济、实用的自动控制系统形式。 4、泵站自动化控制系统 泵站
5、自动化控制系统是根据集水井水位的变化控制泵的开、停。不出现低水位抽空泵，也不发生溢流；泵的开、停顺序：循环开停机，即先开先停，循环运行；分池的泵站，分池运行时，两池液位应能独立控制，合池运行时两池轮流开机；根据粗格栅前后液位差和时间周期控制格栅机的启停；根据需要实现闸门启闭机的控制；实现无轴螺旋输渣机与粗格栅的联动，同时实现对输渣机的工作状态的测控；最多开机台数控制：有的泵站需限制开机台数，以免造成管道溢流或泵站自回流。最多开机台数在强制自动方式，由子站 PLC 控制，在遥控方式由主站主机控制；紧急关总闸控制：当机房发生管道破裂大量漏水或火灾等紧急情况，主站可通过遥控方式关断泵站电源总闸，防止
6、事故扩大。 泵站实现自动化控制，不仅大大减轻了值班人员的工作强度，提高生产力，且为管理人员提供了科学可靠的相关管理数据依据。为污水处理厂科学管理、调度、决策打下了坚实的基础。 提高城市污水处理自控技术 5.1、提高现场 PLC 数据采集的准确性和全面性 为了解决现场 PLC 数据采集准确性和全面性问题，要按点检查，重新编制程序，画出准确竣工图，具体包括：将 MBR 系统、PLC 系统中包括故障、运行、自动和仪表信号在内的所有信号采集到中控室监控计算机，对不完善的数据点重新编制 PLC 程序和上位软件程序，实现报警信号报表、实时数据、历史数据报表和数据存储；如原系统网络采用的是星型拓扑结构，可增
7、加两条光纤，使其成为光纤环网，以增加该系统的可靠性。在中控室监控计算机实现 MBR 系统中的设备启动、停止等远程控制。经过以上一系列的措施，可以使 MBR 系统和污水系统的图纸描述准确，以便于未来进行扩建和检修等同时核对 MBR 系统中的数据点，对 PLC 编制控制程序，在上位监控软件中实现远程控制。 5.2、提高系统的完整性 系统完整性与兼容性的良好，有利于以后扩建工程的扩展。其方法主要是增加至少一台高性能工控机和一台数据服务器，增加一套第三方监控软件 KingTrolSCADA，在此基础上对上位监控系统重新设计、集成。这样就会使污水系统和 MBR 系统在统一的监控平台进行监测、控制和管理，
8、数据采集全面、存储完善、查询方便、操作简单。 5.3、加强信息化建设 根据目前国际国内污水处理厂建设的发展趋势和业主单位的管理需要，以完善的自控系统为基础，进行污水处理厂信息化建设，主要实现以下功能： （1）电能管理。将配电中心的电力数据与现有系统进行通讯和存储，以车间为单位，可对每个车间以日或月为查询统计条件，分别进行电能监测和成本核算，为管理者的优化调度管理及绩效考核提供参考。 （2）成本分析。对全厂的电费和药剂费进行统计和分析，形成全厂的运营管理成本分析系统，并且与水量结合分析，对单位污水处理成木进行监控和管理。 （3）数据仓库。为便于长时间、大容量存储运行数据，必须建立全厂的实时数据仓
9、库，采用企业版 SQLSever 实时数据库软件和 IBM 服务器相结合的方式。通过建立数据仓库，对报表进行全面改进，改变以往表格形式的报表，全部采用趋势图、柱状图、饼图等直观的、便于分析的方式进行汇总，方便管理者进行查阅。 （4）WEB 访问与管理、网站建设、为提高污水处理厂的管理效率，提高信息化水平，为管理系统建立一个网站，设置 WEB 远程访问与管理的功能，便于管理者进行远程管理，随时随地掌握污水厂的运行情况。 5.4、设备选型 自动控制运用于工业处于普及阶段，其发展相对比较全面，目前常见的产品企业主要有江森、西门子、AB、施耐德、GE 等，他们的产品系列都比较全面且各具特色。使用的时候
10、可以根据不同的环境及规模进行选择，但应注意协议统一及软件配套。 6、污水自动控制系统发展趋势 半个多世纪以来，工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS)等四代过程控制系统。当前工业自动化的主流水平即处于以 PLC 为基础的 DCS 系统阶段。 随着技术的发展，集散控制系统又增加了现场总线技术。现场总线技术将专用的 CPU 置入传统的测控仪表，使它们都具备数字计算和通讯能力，即所谓“智能化” ，然后通过统一协议的网络将测控仪表和远程计算机之间连接起来形成多种适应现实需求的控制系统，称之为现场总线控制系统(FCS)，它是 DCS 的进一步优化。随着计算机网络的普及，工业以太网成为现场总线的一个发展趋势。 结语: 日后，自控技术必将逐渐成为污水处理系统中不可缺少的一项技术。这样即可充分发挥自控系统的快速、准确、统一的协调作用，又可满足污水处理各种复杂工艺流程的要求，高质量地保证污水处理系统的可靠运转。 参考文献： 1应劭霖. 基于 PLC 的污水处理自控系统研究D.江西农业大学，2012. 2陈国章. 污水处理自动监控系统设计与研究D.山东大学，2011.
