研討污水處理自動化控制系統(tǒng)

【摘 要】對污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了說明，并對自動化控制系統(tǒng)的組成、實(shí)現(xiàn)以及功能擴(kuò)展作了初步的探討，提出了自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理對環(huán)境管理和環(huán)保產(chǎn)業(yè)提升的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】污水處理 自動化控制系統(tǒng) PLC控制

近年來，隨著計(jì)算機(jī)與自動化控制技術(shù)的發(fā)展以及各種繼電器、傳感器等電氣設(shè)備的改進(jìn)和發(fā)展，采用現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于污水處理，為實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的高質(zhì)量、低消耗、穩(wěn)定可靠的運(yùn)行提供了手段，同時(shí)也使污水處理技術(shù)得到長足的發(fā)展和應(yīng)用。

一、污水處理自動化控制的作用

采用成熟先進(jìn)的自動控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域，對污水處理的整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督和控制，構(gòu)成計(jì)算機(jī)監(jiān)督、控制、管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，保證污水排放質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)少人或無人值守等目標(biāo)。同時(shí)，污水處理自動化的實(shí)現(xiàn)，也為環(huán)保部門完善在線監(jiān)控的管理提供了技術(shù)上的保障。

二、污水處理自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀

由于資金不足、技術(shù)力量薄弱等原因，大多中小型污水處理廠的自動化水平很低，污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行與管理過程中采用的檢測儀表大多為國產(chǎn)的離線儀表，監(jiān)測手段也是通過取樣后測量，以測量結(jié)果調(diào)整污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。這種非連續(xù)性監(jiān)測，設(shè)備狀態(tài)滯后調(diào)整的運(yùn)行管理方式，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效果不穩(wěn)定。

在一些大型的污水處理工程中，在資金投人保證的前提下，通常以成套引人國外先進(jìn)設(shè)備及技術(shù)或在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上自行研發(fā)等方式，實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的自動化控制，自動化程度高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠使處理效果得到保證。

三、污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)要求

（一）污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。根據(jù)污水處理的不同工藝要求，首先對污水處理各功能單元的控制要求作全面的整體模塊化結(jié)構(gòu)表達(dá)，同時(shí)根據(jù)處理工藝過程中的不同要求，確定工作內(nèi)容，調(diào)整相應(yīng)模塊，使工藝過程得到優(yōu)化和保護(hù)。各模塊之間可以相互協(xié)調(diào)，并能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的中央控制。

（二）污水處理自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。污水處理自動化系統(tǒng)不僅要求具有良好的安全性、可靠性和穩(wěn)定性等基本要求，還應(yīng)考慮系統(tǒng)操作與維護(hù)的方便性，并能在傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入以優(yōu)化處理效果和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用為目標(biāo)的優(yōu)化控制。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動化的設(shè)計(jì)模塊包括以下3個(gè)方面的內(nèi)容：時(shí)序控制模塊、反饋控制模塊、其它模塊。

四、污水處理自動化控制系統(tǒng)的組成

（一）PLC的應(yīng)用。污水處理過程的共同特點(diǎn)是開關(guān)多，模擬量少，以邏輯順序控制為主，閉路回路控制為輔?？删幊炭刂破鳎≒LC）因其可靠性和較高的性價(jià)比在各行業(yè)的控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品從可以控制幾十點(diǎn)的小型PLC到上千點(diǎn)的大型PLC，而且其總線網(wǎng)絡(luò)能力越來越強(qiáng)，可方便的與上位機(jī)組成控制系統(tǒng)。結(jié)合污水處理的特點(diǎn)，PLC控制在污水處理控制系統(tǒng)中也得到廣泛應(yīng)用。

（二）系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)組成。從污水處理的可靠性、易維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性等要求出發(fā)，根據(jù)集中管理、控制分散的原則，自動化系統(tǒng)通常采用分布式（采集型）計(jì)算機(jī)測控管理系統(tǒng)。其控制結(jié)構(gòu)由3層組成：中央控制層（遠(yuǎn)程監(jiān)控）、現(xiàn)場控制層、就地手動層。

（三）系統(tǒng)的故障與警報(bào)單元。污水處理自動化控制系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了其系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性也高。這要求系統(tǒng)能及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測、顯示故障并發(fā)出警報(bào)信號，這是自動化控制系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。

五、自動化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)的硬件。系統(tǒng)的硬件由監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）、PLC（可編程控制器）、電氣控制柜、現(xiàn)場監(jiān)測儀表等組成。監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)、不間斷電源、模擬屏、打印機(jī)、顯示器等。現(xiàn)在國內(nèi)應(yīng)用于自動化控制系統(tǒng)的PLC產(chǎn)品絕大多數(shù)采用AB、MODICON、SIEMENS3種品牌。系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)的常見設(shè)備有：計(jì)量泵、液位控制的浮球開關(guān)、電磁流量計(jì)、電動蝶閥等。在線監(jiān)測常見的儀表有：PH計(jì)、液位計(jì)、SS計(jì)、Do計(jì)、MlSS計(jì)、流量計(jì)、COD在線監(jiān)測計(jì)等。

（二）系統(tǒng)的軟件組成。目前系統(tǒng)人機(jī)界面開發(fā)軟件除了流行的INToucH、KINGVIEW（組態(tài)王）之外，還有PLC廠家開發(fā)的Rsview、winCC等。國內(nèi)自動化系統(tǒng)基本上都在Windows或NT上開發(fā)運(yùn)行，常用于Windows和NT上的數(shù)據(jù)庫引擎有sQLserver、MysQL、Intethase等。

六、自動化控制系統(tǒng)的功能擴(kuò)展

（一）上位機(jī)的功能擴(kuò)展。由于PLC存在缺乏對眾多模擬量數(shù)據(jù)采集和綜合控制的特點(diǎn)，所以單純的PLC無法實(shí)現(xiàn)污水處理的最佳控制，這為上位機(jī)的功能擴(kuò)展提供了可能。在PLC保證基本控制功能的同時(shí)，運(yùn)用歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過將模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對比分析，可以獲得污水處理工藝的優(yōu)化參數(shù)，用上位機(jī)將現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)開發(fā)擴(kuò)展成為一個(gè)包含動態(tài)模擬與優(yōu)化控制的模擬優(yōu)化系統(tǒng)，進(jìn)一步提高處理的自動化水平，達(dá)到最佳控制狀態(tài)。

（二）系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)展。由于PCL模塊化的功能，軟件又采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，若處理規(guī)模加大，只需增加相應(yīng)的功能模塊，增加適當(dāng)?shù)能浖δ芫涂梢栽谳^少的投人下，很方便地實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)展。

（三）遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的功能擴(kuò)展。利用自動化控制系統(tǒng)采用以數(shù)據(jù)庫為核心的特點(diǎn)，利用目前流行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如ASP、PHP等），可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基于Intemet的遠(yuǎn)程自動化控制，這為環(huán)保職能部門實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控提供了技術(shù)上的可行性。

我國的污水處理領(lǐng)域還處于初級階段，自動化程度低是一個(gè)主要的原因。隨著我國生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，國家和地方政府在環(huán)保方面的相關(guān)投人的不斷加大，提高污水處理的自動化程度已成為污水治理工程中一個(gè)廣闊的拓展領(lǐng)域，也成為提高污水治理水平的一個(gè)重要組成部分。污水處理自動化控制系統(tǒng)的完備有利于環(huán)保部門的污染源監(jiān)控與管理，提高環(huán)保執(zhí)法效率。應(yīng)提高相關(guān)自動化設(shè)備國產(chǎn)化率和自控軟件的自主研發(fā)，從而節(jié)省因進(jìn)口國外產(chǎn)品而花費(fèi)的大量資金，降低污水處理的投資成本，提高污水處理工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，同時(shí)也為國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)提供了巨大的商機(jī)，推動我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)向高水平、高層次發(fā)展。

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