水电站污水处理电气控制系统设计

许朝稳

【摘要】本文结合水电站在生产过程处理混凝土骨料产生的污水处理工艺，十分有针对性的设计了一套自动化的污水处理系统，并以此为基础进行详细的介绍。此外还通过实际的应用证明该污水处理系统能够完全自主的处理污水。从而能够达到降低污染，解放劳动力的目的。

【关键词】混凝土拌和系统；高浊度废水处理；电气自动控制系统

该种高线拌和的污水处理系统能够实现整个净水过程的自动化。具体的来说，该套系统可以根据需要自动个添加净水剂，能够定时排污，能够自动维持水量的平衡。此外该系统还有以下几点明显的优势，首先，它能够节约净水剂的用量；其次，能够降低整个清污过程的人工需求；再者，还能够减少因排污不及时而导致的设备维护费用，降低生产的成本；最后，因为整个系统是自动排污的能够在极大的程度上降低人员的劳动时间和劳动强度，能够有效的提高整个工作的效率。

1、系统结构设计

文章前面提到的污水处理系统是一个小型化的工业控制系统。但是为了整个安全、可靠、高效率的运行，设计人员将整个工作系统分为了六个小型化的模块。而这样做的优点也十分的明显，在运行过程中一旦某个模块发生故障，工作人员就可以用全新的模块对其进行替代，从而保障了系统工作的连续性。在该污水处理系统中，它内部的6个子模块分别为上位机控制模块、PLC控制模块、净水剂添加模块、污水泵启动与停止控制模块、污水浑浊度采集模块、设备运行状态采集模块。

2、污水处理系统各模块功能设计

（1）高线拌和污水处理系统的监视控制模块

此个子模块是基于MCGS5.1的基础之上开发出来的污水处理过程中的上位机控制部分。此部分的功能是对整个的污水处理过程进行有效的监控，实时的对除了污水的各个环节进行监视和控制。其中通常包含有模块间的动态关系处理、设备运行状态的检验等等环节。而这也是目前工业系统的发展形势。

（2）污水处理过程中的PLC控制模块

此模块的实现方法与上一模块的实现方法基本一致，也是在开发的过程中利用到了一种名为V4.0 STEP7 Micro WIN SP4 的编写程序的软件。它根据外部传入各种数字信号实时的掌握系统的运行状态，能够在系统发生故障和不正常运行时提供实时并且准确的控制。此外，本模块还能够储存一段时间内的系统运行数据，为故障分析等过程提供了十分可靠的保障。

（3）一次污水浑浊度采集模块

本模块中包含有两个名为ZDGD-1000的实时污水浑浊度采集仪器。而这两台设备的位置安放也十分的有讲究。其中一台位于污水进水口的水泵端，而另一台位于污水处理的池的出水口。在正常工作的情况下，两台仪器会将采集到的信息以电量的方式输送给PLC控制器，使控制模块能够及时的掌握污水处理过程的实时动态，从而实现与其它的模块相互协调使整个过程实现无人控制，在一定的程度上提高了工作效率。

（4）净水剂添加与远程控制模块

此模块在整个系统中的任务是实时的接受PLC的控制，准确的进行净净水剂的添加，从而实现净水剂添加的自动化和准确化。此外，由于整个系统采用的是发电厂的厂用电作为电源，此模块在除了上述的功能以外还具备有对电气系统的不正常运行状态和故障运行状态的保护能力，使系统在各种情况下都能十分可靠的工作。

（5）一次污水抽取水泵的控制模块

此模块在开发的过程中利用了场内原有的水泵系统，技术人员在原有的水泵控制柜基础上对其进行了充分的升级和改造。除了部分的保留了原来的各种电气系统保护功能外，技术人员创造性的添加了蓄水池的液面高度采集传感器。而这个功能的添加可以使原来独立于整个系统的抽水环节融入到了中央控制单元PLC的控制过程中。从而可以利用PLC 实现对水泵抽水环节的而自动控制。

（6）设备运行状态采集模块。

本模块在整个污水处理系统中的功能是通过系统内各类传感器采集的数据，综合的将这类信号传送至PLC进行处理，对系统的运行状态进行实时的监测。以此来确保系统各个模块的安全、高效、可靠、有序进行。并能够在第一时间内将系统的故障运行状态显示出来。

3、电气控制系统设计中的主要计算过程

此水电站使用的污水处理系统的智能化程度和系统的复杂程度都比较低。因此，系统中的信息处理仅仅包括有以下两个方面。首先是对一次污水浑浊度信息的处理和计算；其次则是对整个污水处理系统工作状态的计算，在诸多的运行状态中寻求最优解。详细的内容阐述如下：

3.1 一次污水浑浊度信息的处理和计算。

上文中提到，该污水处理系统采用的原水浑浊度测量仪器使用的电信号，而不是我们常见的数字信号。并且该仪器对电信号的改变相当的敏感，能够反映4到20毫安的电流量变化。在工作的过程中，该仪器产生的电信号在传递到PLC控制单元时会被一个数模转换芯片将模拟量转换为数字量。在这个信息传递的过程中为了使信号的传递不会受到其它信号的干扰，该系统在信号的采样过程中做了额外的优化，使采样的频率更高，从而保障了整个信息采集过程的可靠性。而为了使工作人员能够有更好的人机体验，在数据显示方面也做了优化，使数据能够实时的现实出来。

3.2 启发式算法。

在此污水处理系统中，设备在运行的过程中涉及到的运行状态具有瞬时性。在不同的时间节点系统的运行状态就会发生改变，如果我们为了使系统可靠的运行则必须要对每种运行状态都制定有针对性的对策。但我们能够十分容易的发现，这是不科学的，同时也行不通。正是因为如此，我们可以将导致同一种结果的运行方式合并为一种运行方式，以此来降低方案制定的难度。同时能使制定的处理方案具有较强的通用性。

参考文献：

[1] 马宗凯，李晓燕，任正元等.A2/O工艺在高原地区污水处理工程中的应用[J].水处理技术，2012，38（5）：128-131

[2] 孟戈，沈珍，李明等.乌东德水电站移民安置区水环境保护[J].武汉工程大学学报，2013，35（7）：16-20

[3] 胡应洪，宋書军.锦屏水电站污水处理电气控制系统设计[J].人民长江，2010，41（15）：99-102