1、污水处理自动化控制系统的设计探析摘要：在污水处理中，自动化控制系统逐渐代替了传统控制方法，因此，对污水处理自动化控制系统的设计变得日渐重要。本文即分别从设计意义、设计思路、设计要求、主要部分、存在问题及未来发展等多方面探究分析了污水处理中自动化控制系统的相关问题，希望对环保工作者有所帮助。 关键词：自动化控制系统；设计思路；设计要求；系统组成；未来展望； 中图分类号：TH165+.4 文献标识码： A 文章编号： 1、自动化控制系统设计的意义 污水处理的问题一直受到人们的关注。当今社会，随着计算机与自动化控制技术的日渐成熟与发展，人们也开始将这些新兴技术应用于污水处理这一领域并且取得了一定的进
2、展，在污水处理问题上，自动化控制技术展现出了很多优点，例如：节约能源，节约管理成本，提高净水的质量，减少人为的因素等等，所以说，研究基于计算机技术的自动化控制系统具有十分重要的意义。 2、自动化控制系统的设计思路和设计要求 2.1 自动化控制系统的设计思路 自动化控制系统的设计思路是： 1、确定整体模块：根据污水实际情况及工艺整体要求，运用特性曲线、数学模型、有关规定、测定值等对污水处理各单元作全面的整体模块化结构表达； 优化工艺过程：根据工艺的具体要求、主要干扰因素等对整体的模块化进行相应的调整。 2.2 自动化控制系统的设计要求 设计方案要在保证安全性、可行性、稳定性和方便性的基础上满足工
3、艺具体要求，并且应该尽量优化系统方案，减轻劳动强度，降低处理成本，改善操作环境，力求达到污水处理的现代化管理。具体要求如下：能够自动或者手动控制所有的设备，并且这些设备所测的数据都能反馈到中央控制室，在屏幕上显示； 通过键盘或者面板可以改变各个设定值且设定值不得随意更改； 能按设定自动控制并且全天候连续工作； 工艺参数、进/出水水质指标应能反馈，有利于改善工艺； 要实现整个系统的故障报警系统，保证安全； 满足历史趋势、实时数据趋势、历史报警记录和数据报表等统计功能。 3、自动化控制系统的组成 自动化控制系统是由中央控制系统、现场控制系统、监控系统和故障与报警系统组成的，下面逐一进行介绍： 3.
4、1 中央控制系统 中央控制系统是通过借助于不同性能的计算机操作，从而完成对污水处理各环节的集中控制和检测功能的部分，并且要配有显示器、打印机、UPS 电源等设施。它的作用为：1、对各 PLC 站和设计单元进行远程控制，监视全流程设备运行状态；2、收集实际运行中的各项参数，对数据进行处理保存，以供后来的调配使用；3、将污水处理过程中的信息（如：机器状态、设定参数、测量值、累计运行时间等）集中展现出来，为工艺调度及设备运转调度提供直观依据，优化调度计划，使工艺控制更及时，处理污水效果更好；4、对控制器的传输信号进行监视和判别，准确及时的发现故障信息并进行声光报警；5、打印报表、事故报告等。 3.2
5、 现场控制系统 污水厂的现场控制站往往选用控制器 PLC，所以我们首先来介绍一下PLC： PLC 是以计算机技术为基础的新型工业可编程控制器。它是一种局部的控制器，但是较大的控制系统可以通过多台 PLC 互联来实现，它可靠性高并且抗扰能力强，因此适合于污水处理的现场环境。 污水处理厂以中央控制室为中心，在作业现场设有多个现场控制站，中央控制室和各个控制站以及各个控制站之间都是通过网络相连接，来实现信息的相互沟通。PLC 控制系统实时对现场进行自动检测并实时传输数据，使得中央控制系统能及时有效地进行远程数据控制，并且每个 PLC控制子站都能根据自身的优化程序独立运行，调节设备，优化控制功能，所以
6、 PLC 是污水处理厂的控制核心部件，并且，PLC 均采用模块化结构，使用灵活，维修方便。 3.3 监控系统 SCADA 是污水处理的监控系统，一般采用三级控制层：1、远程监控：中央控制室通过 SCADA 系统网络对远端的设备进行监控，技术人员可以通过计算机操纵监控机，对污泥回流泵、推流器、吸刮泥机、鼓风机、提升水泵等生产设备的状态进行监控，还可以获得所需的数据和参数；2、现场监控：通过现场的 PLC 的子站执行控制设备的任务；3、手动监控：所有现场设备都能通过转换开关切换为手动模式，控制设备的开启和关闭，并且较之远程控制，具有优先控制的功能，因此即使在 PLC 发生故障的时候，也能手动控制，
7、将危险分散。 3.4 故障与报警系统 由于污水处理现场的环境恶劣，因此为防止事故发生，故障与报警系统是必不可少的一部分。故障发生的原因：恶劣的天气现象，频繁的开停大功率设备，设备安装隐患，元器件老化，浓度超标等。故障的发生对象为：受控装置，自动检测仪表，计算机系统和 PLC 方面。可见故障发生的原因和对象是多方面的，所以，必须要做好报警系统，减少不必要的损失。 4、现阶段自动化控制系统存在的问题及解决措施 4.1 自动化控制系统存在的问题 现阶段我国的污水处理的自动化控制系统存在诸多问题，现列举如下： 1、我国污水处理厂多采用国外进口设备与控制系统：因为虽然当前国内的设备发展迅猛，但是国内起步
8、晚并且集中于低端产品，生产的自动化仪表、设备的性能和可靠性不强，所以相比于国外的先进设备还相差甚远，因此国内往往成套的购进国外的进口设备，成本高并且维护困难； 2、建模不精确：国内虽然多采用国外的先进设备，但是只是硬件合格，控制技术并没有引起足够的重视，但是自动控制装置需要精确的数学模型，需要遵循严格的线性化假设，但是现实操作中，往往存在偏差，出现一些非线性的情况，所以难以获得精确的数学模型； 3、误差太大：误差即包括无法避免的客观误差-量化误差，也包括可以尽量降低的仪器误差，环境误差等。其中量化误差是不可避免的。 4.2 解决措施 基于上述问题，下面提出几点简单的对应措施： 1、增强自主创新
9、，集中智慧研究自动化控制系统的高端产品，虽然前期投入很大，但是长远看来，意义重大； 培养专业人才，深入研究自动控制装置的数学模型； 3、定时将测量值与国家标准值相比较并进行校正，尽量减小量化误差，并且注意对仪器的维护，尽量减小环境对测定的影响。 5、自动化控制系统的未来及展望 自动化控制系统的未来的方向是智能控制。智能控制用来解决传统方法难以解决的复杂系统的控制问题，它是多学科的交叉，包括：模糊控制、神经网络控制、专家控制等。 5.1 模糊控制 模糊控制是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。在传统的控制领域里。控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的因素，然而，对于复杂系统来说，由于变量
10、太多，往往难以正确的描述系统的动态，是就通过简化系统动态来达到控制的目的。其特别适合于水处理的过程并且已经应用于水处理的多个领域。 5.2 神经网络控制 神经网络控制是通过模拟人脑的神经网络而设计的控制，已经引起了很多学者的重视，因为它的优点显著，能充分逼近任何非线性的过程，并且能结合其他控制方法使用。目前已经有了一些成功的应用，例如：误差反向传播（）神经网络、径向基函数（）神经网络和自适应神经网络等。 5.3 专家控制 专家控制是一种计算机程序系统，人类专家的知识水平和一些经验被编辑成了计算机语言，从而形成了数据库，以用来处理某些特定问题。结语：与传统工艺相比，自动化控制系统具有不可比拟的优势，虽然现阶段它的设计中还存在一些问题，但是随着计算机技术和自动化技术的发展，自动化控制系统的功能一定会更加壮大。 参考文献： 1应健方.自动化控制系统在污水处理中的运用J.科技向导,2011(11):130. 2蔡环宇.污水处理控制系统的几点思考J.西南给排水,2011(33):42-44. 3朱武.污水处理厂自动控制系统综述J.环境工程,2002(20):27. 4熊伟.污水处理自动控制系统的设计研究J.中国新技术新产品,2013(1):199-200.
