PLC自动控制系统在污水处理中的应用

摘要：随着自动化技术的不断进步，自动化技术在各个领域都有广泛的应用，为了实现水资源节约的目的，污水处理系统也在广泛地应用自动化控制系统，已经取得了比较好的应用效果，文章就PLC自动化控制系统的污水处理中的应用进行简要的分析。

关键词：PLC；自动化控制；污水处理

中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0052-02

当前，自动化技术已经应用到各个行业中，污水处理系统对自动化技术的应用也在逐步的提高。随着人们的生活水平的不断提高和进步，人们的用水量也在不断的增加，随之而来的污水排放量也在急剧的增加，加快了水体富营养化的进程，水资源的短缺显得更加的突出。为了减少污水对环境造成的污染，为人们提供更多的水资源，在城市建立了大量的污水处理厂，局部完全统计，截止到2012年，全国设计污水处理能力达到了1.85亿立方米/天，污水的处理能力将会大大的增强，为减少污水对环境的污染做出了贡献。但是，随着污水处理厂的建成，在长期的污水处理过程中产生了巨大的费用，在污水处理过程中由于水质的变化和进水速度的快慢不同，造成了在污水处理过程中要不断地调整相关的数据。PLC自动化系统的使用能有效地控制出水水质的变化，提高出水水质的稳定性，能节约在污水处理过程中的运行费用，从而实现低耗、高效、稳定运行的目的。

1 国内外的发展现状

发达国家污水处理厂已经大量地使用了自动化控制系统，能够很好地实现在污水处理过程中的自动控制和数据的记录。个别地区已经实现了污水处理厂的全自动控制，在污水处理过程中执行无人值守的运行方式。如美国爱阿华污水处理，运用微机自动控制投加药剂，应用直接数字式计算机控制自动加钒，运转一年就降低钒消耗20%，并且提高了管理水平和稳定了水质。除此之外，美国加利福尼亚污水处理厂和日本的东京国立污水处理厂也先后采用了计算机自动控制技术，运行效果也比较理想，目前，国内外的绝大多数污水处理厂都在不同程度上使用了自动化控制系统，通过计算机的控制实现沉淀、过滤、药剂的投放和臭氧的处理等多个环节的多环路的控制。中央控制计算机可以从各个环节的计算机中收集大量的运行数据，通过对数据的分析和汇总，显示污水处理厂的图标和运行曲线，控制设备的运行信息，能对出现的异常情况及时进行预警和报警处理，当出现运行故障时，可以对其中的故障设备进行及时的检查和维修，提高污水处理厂的高效

运行。

2 自动化控制系统的概述

污水处理厂的自动化控制系统可分为两种情况：一种是使用数据监控采集系统，另一种是全自动的控制系统（即所谓的无人值守模式）。数据监控采集烯烃主要是通过数据采集终端对生产过程中的运行参数实时监控，能及时地发现在污水处理过程中出现的数据波动，相对来说投入的费用较少，具有的功能比较简单。全自动控制系统是当前污水处理过程中最先进的技术，其通过数据的采集对污水处理实现自动控制，能提高污水的处理质量和设备的稳定运行。污水处理厂的自动化控制系统可分为PLC可编程序控制系统、集散控制系统和现场总线控制系统三种

类型。

PLC是通过数字的运算进行设备控制的一种自动化装置，它使用可编程系统内部的储存程序，通过数字的输出执行运算，顺序控制、计时、定时等相关的指令，主要是通过模拟量和数字量的输入和输出来控制污水处理设备的运行。PLC可编程序控制系统具有较强的控制能力、简单的编程、可靠的运行、较强的抗干扰能力、有各种接口、方便设备的连接、单独的模块型结构、维修和使用方便、能实现在线维修等多种特点，在污水处理厂广泛得到使用。集散控制系统使用模块化、标准化和系列化的设计，其主要由生产过程数据采集、过程控制管理、生产管理三个级别组成的集中显示操作管理的一种手段，相关的配置比较灵活、控制比较分散的一种局域网的控制系统。其具有独立分散控制、自主性、协调性、集中性，通过共享的网络信息，能很好地协调各个工作点的工作状况，有很好的灵活性、适应性和可靠性的特点。现场总线控制系统是将现场的仪表、设备与通信网络与控制系统进行连接。其具有数据的实时采集、设备的相互连接、分散功能块、开放式总线协议等特点。

3 自动化控制系统的应用

自动化控制系统在污水处理厂内有比较强大的功能，在降低职工劳动强度的同时提高了污水的处理质量，稳定了系统的良好运行，PLC自动化控制系统在污水处理过程中具有数据的采集和管理、实时监控、管理、预警、连锁保护、自动生成报表等诸多功能，能满足在污水处理运行过程中的需要。

（1）在污水处理过程中根据控制的级别不同可以采用自动控制和手动控制两种方式，在正常的运行情况下一般选择自动方式进行控制，这样能提高设备运行的稳定性。当系统出现预警和故障时可以进行人工干扰，进行人工控制操作来保证设备的正常运行。

（2）通过对运行设备的数据采集可以实现在线监视功能，在中控室能从电脑界面上能详细准确地显示现场的智能仪表测量的数据、设备的运行状态和通过数据采集分析管理后部分工艺参数的变化，使操作人员能及时准确地掌握污水吃力过程中的参数和设备的运行状况。操作人员能根据电脑界面显示的数据变化情况，通过计算机控制系统来改变运行参数及设备的运行状况。

（3）在中控室内还可以根据参数的变化、设备的运行、阀位的开度和各种报警信号对污水处理过程实施动态的管理。通过PLC的数据采集能真正实现数据的全监控，通过对历史记录的对比和分析，能对异常的数据进行分析，查找产生异常数的原因，根据产生的原因对生产过程的运行参数进行相应的调整。

（4）通过PLC自动化控制系统能对运行的数据进行及时的采集，对采集的数据能形成很好的保存，只要能及时对保存的历史数据进行及时的备份就能实现历史运行数据的全采集，便于生产运行数据库的管理和数据的分析。

（5）当设备在运行过程中出现故障时，通过自动化程序的设置就能在中控室出现预警提示，以便操作人员能及时地发现污水处理过程中出现的故障，通过报警画面及时提醒操作人员进行相应的处理，经过和历史曲线相对比和数据分析处理完毕后，进行复位处理即能正常的工作。

（6）通过采集的数据在后台进行函数计算能对当前的运行状况进行趋势分析，提示各个设备的运行趋势，以便操作人员能根据运行趋势及时采取相关的措施进行处理。

（7）通过PLC自动化设置还能实现不同级别设备的连锁保护功能，避免一个设备的出现问题造成其他设备的损坏，提高设备的保护能力。

4 水处理自动控制的发展方向

当前，污水处理技术有两个不同的发展方向：一种是深入地研究自动化控制理论和方法，另一种是通过不同的方法进行良好的结合，使其各自发挥各自的功能，获得比较好的控制效果。污水处理控制水平的提高，主要表现在：依赖于控制技术的发展，加强自动控制在实际污水处理过程中的应用，面对污水处理中新的技术需求需要用新的方案进行解决，因此，对污水处理自动控制也相应地提出了更高的要求；依赖于对污水生物处理模型的深入研究，尤其是对污水处理微观机理模型的深入研究、开发或应用新的数学模型，解决污水处理中的复杂问题；对污水处理新的技术市场需求进行研究，并通过数学建模与仿真，将各种智能控制相结合，提出新的控制策略。

5 结语

总之，PLC自动化技术在污水处理厂的应用加快了污水处理的发展速度，提高了污水的处理质量，稳定了设备的运行，自动化技术已经成为污水处理过程中不可缺少的手段。

参考文献

[1] 郭明贤.自动化技术在污水处理过程中的应用[J].市政建设，2012.

[2] 李成俊.PLC技术在污水处理厂的使用研究[J].宁夏工程技术，2011.

作者简介：俞红光（1977—），男，绍兴市制水有限公司技术部经理，工程师，研究方向：自动化和信息化、科技创新、工程技改、设备管理等。