污水处理一体化设备控制系统PLC应用

堵胜骄

摘要：随着我国环境的日益突出，污水问题逐渐成为公众的关注焦点。PLC系统由于具有性能可靠、成本低廉、能耗较小等显著优势，被越来越广泛地应用于污水处理中。本文结合某污水处理工程的实际要求，设计了一套以PLC为控制中心的控制系统，对该系统的数据采集、系统功能以及系统方案等进行简要论述，以供同仁参考。

关键词：污水处理;PLC;功能;方案

随着我国经济水平的不断提高、城市化进程的持续推进，环境问题日益突出。作为破坏环境的重要因素之一，污水问题逐渐成为公众的关注焦点。然而，当前我国污水处理自控系统较为落后，污水处理成本较高，处理后的水质不甚稳定，迫切需要建立自动化水平较高的污水处理站。将PLC控制系统合理应用于污水处理系统中，不仅能够有效提升整个系统的准确性、可靠性，节约能源，而且能够显著降低工作人员的劳动强度，降低成本，从而取得良好的经济效益与社会效益。因此，展开有关污水处理一体化设备控制系统PLC应用的研究，对于建立高效的污水处理自控系统，提升污水处理质量与效率具有重要意义。

一、数据自动采集与检测

数据自动采集与检测主要由数字量数据和模拟量数据所组成，具体内容见表一。

表一  数据自动采集与检测分析

类型

组成

包含内容

实现途径

数据自动采集与检测

数字量数据

电机电流、水位、压力、流量等

1）以传感器为依托，PLC模拟量输入模块连续检测水位，并及时转换处理水位信号，从而实现对水泵启停的有效控制

模拟量数据

电机工作状态、电动阀工作状态

2）借助电机电流、水管流量以及压力等相应传感器与变送器，实时监测电机、水泵的运行状况，一旦超限立即报警，从而有效避免水泵与电机的损坏

3）PLC的数字量输入模块将所有开关量信号通通采集至PLC中，以此充当逻辑处理的依据，实现对水泵启停的有效控制

二、系统功能

实践证实，笔者所设计的污水处理一体化设备控制系统具有以下功能，如表二所示。

表二  系统功能分析

功能

具体表现

分段调试

PLC控制程序采用模块化结构，可实现程序模块的分段调试与分段运行

自动轮换

秉承水位与压力控制原则，系统能够实现水泵的自动轮换

自动启动

当程序设定时间内还未达到相应真空度时，系统能够实现备用泵的自动启动

动态监控

对于水泵及相应附属设备的实际运行状况，系统能够实现动态监控;

实时显示

对于水位、压力、流量、电流等参数，系统可通过触摸屏实时显示水位、流量、压力、电流、电压等参数，并具有流量保护

故障保护

对于电机、电动阀等设备，对于过载、短路及断相等现象均有相应故障保护，一旦超限立即报警，自动弹出故障画面，且故障点自动闪烁

历史查询

系统能够实现故障的及时记录，并可随时查询历史数据

通讯功能

PLC、上位监控机、触摸屏三者之间，可实现数据传送、信息交换以及远程遥控

三、系统方案

该系统方案主要包括工艺流程要求、结构组成、控制模式以及程序设计等方面内容。

（一）工艺流程要求

该污水处理工艺流程对本系统主要具有以下方面要求，如表三所示。

表三  工艺流程对系统要求

类别

具体要求

电气控制

水泵启动及运行过程中的过载、过流保护应科学合理，水泵启停不能过分频繁，兼具高水位报警和低水位保护功能

水泵启停与循环

无须水泵同时运行时，应采取某一时段分别增、减一台水泵的方式来完成一个周期性循环，从而有效预防部分机组的过度磨

水泵启动台数与运行时间

应根据具体水位与实际流量的大小合理确定启动台数和运行时间

（二）结构组成

本系统主要由PLC主控模块、电源模块、模拟量输入和输出模块等主要模块以及触摸显示屏、现场仪表等辅助设备所组成。

（三）控制模式

本系统主要采取全自动控制、就地控制与集中控制3大控制模式，其中全自动控制为主，就地控制与集中控制为辅。正常情况下，借助PLC，所有设备的启动、停止、各种模式的转换均遵照事先编制好的程序自动运行下去，无须人工干预。而当调试或者维修设备时，则采取就地控制模式与集中控制模式。

（四）程序设计

根据工艺要求与系统实际组成，本控制程序的设计主要分为粗细格栅控制、氧化沟含氧量控制、潜水泵控制、钟式沉砂池控制以及污泥回流控制等部分，前三者为主要控制回路。

1、粗细格栅的控制

实际运行时，格栅前后的液位差直接决定着粗、细格栅的启停。当实际液位差高于设定值，格栅自动启动;当实际液位差低于设定值时，格栅自动关闭。而当液位差处于设定值临界状态时，将会产生波动而导致设备启停频繁。因此，在设计程序时，要注意将启动与停止分别设置为设定值，且回差可调。

2、氧化沟含氧量的控制

作为污水处理关键任务之一，氧化沟内污水含氧量的控制是决定污水处理质量的重要因素，必须予以高度重视。因此，在程序设计过程中，相关工作人员应依据氧化沟运行阶段的不同，准确测量污水溶解氧浓度，并与设定值进行认真比较，从而实现氧化沟中曝气转刷的控制优化，实现转刷运行台数、高低速以及曝气时间的自动调整，实现进、出水堰们开启与关闭的联动控制。这样一来，不仅能够确保工艺要求的满足、出水质量的达标，还能够有效减低能耗与生产成本。

四、结语

本系统实际投入运行后，设备运行的稳定性与可靠性获得大幅提升，处理后的污水质量明显达标，实现了整个污水处理过程的集散管理与有效控制。因此，将PLC应用于污水处理过程是值得推广的。

参考文献：

[1]劉先春，李书臣，张洪林等.PLC在污水处理控制系统中的应用[J]，工业仪表与自动化装置，2006（3）.

[2]赵红霞，李育.PLC在污水处理中的应用[J]，价值工程，2011，30（6）.

[3]岳少龙.PLC在污水处理中的应用[J]，价值工程，2012，31（6）.