自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

郭鍶華

摘 要：隨著國(guó)家城市化進(jìn)度的日益推進(jìn)，生活用水和工業(yè)用水量增加，讓人們?cè)絹?lái)越注重污水排放和治理問(wèn)題。在污水處理廠組織污水治理時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用多種高科技設(shè)施與系統(tǒng)來(lái)輔助，由此提高污水治理效率和效果。其中，自動(dòng)控制技術(shù)是大量污水處理廠正在采用的控制方式之一，該技術(shù)在保證污水治理順利進(jìn)行方面起到了十分關(guān)鍵的作用。文章首先介紹了污水治理的特征，然后詳細(xì)闡述了污水治理中自動(dòng)控制技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù);污水治理;運(yùn)用分析

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科技水平的提高，自動(dòng)化系統(tǒng)的研究也獲得了明顯發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸被用于人們的工作生活中，在污水治理中也開始引入自動(dòng)化系統(tǒng)。隨著國(guó)家城市化進(jìn)度的推進(jìn)，污水治理已變成一個(gè)急需處理的難題。目前，污水治理的重要目標(biāo)已不再是污水治理排出合格，而是要實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境的再生與使用。隨著國(guó)家人口的增多，工業(yè)化進(jìn)度的推進(jìn)，人民的日常生活與工業(yè)生產(chǎn)階段形成的許多污水，已嚴(yán)重威脅到人民的身體健康。因此，要通過(guò)科學(xué)運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)改善人民的居住環(huán)境，保證人民的身體健康。

1、污水治理方面自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用

水治理的基本特征是周期長(zhǎng)、參數(shù)有明顯的離散性以及很難采取自動(dòng)控制技術(shù)得到無(wú)人值守。所以，必須注重污水治理方面自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用，由此提高污水治理效果及效率。

1.1控制基本標(biāo)準(zhǔn)

（1）提升泵房

污水通過(guò)污水管網(wǎng)進(jìn)入污水廠后，需先經(jīng)過(guò)粗格柵過(guò)濾后進(jìn)入提升泵房，其重要設(shè)備包含如下幾種：兩臺(tái)粗格柵機(jī)、一臺(tái)進(jìn)水流量計(jì)、一臺(tái)液位計(jì)、兩臺(tái)進(jìn)水電動(dòng)閥門、兩臺(tái)出水提升泵。其控制需求是：格柵機(jī)要可以實(shí)現(xiàn)在線控制和遠(yuǎn)方控制，同時(shí)上位機(jī)能夠顯示具體狀態(tài)。電動(dòng)閥門要可以實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)控制、遠(yuǎn)方控制與智能控制，同時(shí)上位機(jī)要可以顯示具體狀態(tài)。上位機(jī)對(duì)液位進(jìn)行顯示。若液位大于10米時(shí)，其進(jìn)水閥門將智能閉合，而液位低于6米時(shí)，其進(jìn)水閥門智能啟動(dòng)。出水提升泵要可以實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)控制和遠(yuǎn)方控制，同時(shí)上位機(jī)應(yīng)顯示具體狀態(tài)[1]。若液位小于3米，則提升泵智能閉合;兩臺(tái)抽水泵同步應(yīng)用一臺(tái)進(jìn)水流量計(jì)，進(jìn)水流量計(jì)對(duì)應(yīng)的上位機(jī)能夠顯示進(jìn)水流量和總的累計(jì)流量;針對(duì)多個(gè)模擬量，均要有歷史發(fā)展方向相應(yīng)的曲線圖。

（2）細(xì)格柵、沉砂池與精細(xì)格柵

污水通過(guò)粗格柵過(guò)濾掉大塊垃圾后，由提升泵輸送到細(xì)格柵、沉砂池與精細(xì)格柵，其重要設(shè)備包含如下：兩臺(tái)細(xì)格柵、兩臺(tái)攪拌器、兩臺(tái)精細(xì)格柵、四臺(tái)清洗格柵泵、一臺(tái)液位計(jì)。細(xì)格柵機(jī)、精細(xì)格柵機(jī)以及清洗泵要可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)方控制與智能控制，同時(shí)上位機(jī)能夠顯示具體狀態(tài)。需要能夠時(shí)序管理，且具體運(yùn)行時(shí)間與停止時(shí)間要可以調(diào)整;攪拌機(jī)也一樣，要具有現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)方控制與智能控制的操作開關(guān)，且上位機(jī)能夠顯示具體狀態(tài)以及液位顯示。若液位低于1米，那么攪拌機(jī)能夠智能停止，而液位大于1.5米時(shí)，智能開始運(yùn)轉(zhuǎn);針對(duì)多個(gè)模擬量，均要有歷史發(fā)展方向相應(yīng)的曲線圖。

（3）厭氧、缺氧階段

厭氧、缺氧階段的控制需求是：包括攪拌機(jī)、推流泵與回流泵等各種設(shè)備均可以實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)控制和遠(yuǎn)方控制，且在上位機(jī)呈現(xiàn)具體狀態(tài)數(shù)據(jù);還有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)ORP值，在上位機(jī)顯示實(shí)際數(shù)值;針對(duì)每個(gè)模擬量，均要有歷史發(fā)展方向相應(yīng)的曲線圖。

（4）好氧階段與膜過(guò)濾

好氧階段與膜過(guò)濾的控制需求是：包括攪拌機(jī)、曝氣、排泥泵、電動(dòng)閥門以及膜組等各種設(shè)備都實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)控制與遠(yuǎn)方控制，且可以在上位機(jī)上顯示具體狀態(tài)數(shù)據(jù);時(shí)序管理攪拌機(jī)，能合理調(diào)節(jié)啟動(dòng)時(shí)間。膜池進(jìn)出水的電動(dòng)閥門均與膜池液位聯(lián)動(dòng)，以膜池位具體狀況為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或閉合[2]。各個(gè)閥門均可以現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)方以及智能操作，當(dāng)膜池液位低于6.7米時(shí)，上位機(jī)報(bào)警且低于6.55米時(shí)，膜池產(chǎn)水泵停止工作，當(dāng)膜池液位6.75米時(shí)，膜池產(chǎn)水泵才自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)膜池液位高于7.05米時(shí)上位機(jī)報(bào)警，且在高于7.15米時(shí)，膜池進(jìn)水閥門自動(dòng)關(guān)閉。膜池內(nèi)所有產(chǎn)水泵均采用時(shí)序管理，可以調(diào)節(jié)啟動(dòng)以及停止時(shí)間。所有產(chǎn)水泵分別對(duì)應(yīng)一個(gè)流量計(jì)，在總出水管上還應(yīng)有一個(gè)匯總出水流量計(jì)，它們具體的出水和累計(jì)總流量均要顯示于上位機(jī)。上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氧化溝與膜池的溶解氧數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)曝氣量;針對(duì)每個(gè)模擬量，均要有歷史發(fā)展方向相應(yīng)的曲線圖。

1.2智能控制

針對(duì)污水治理來(lái)說(shuō)，其控制目標(biāo)除了包括開關(guān)量之外，還有模擬量，除了開環(huán)管理外，還有閉環(huán)管理;系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，有大量參數(shù)要得到檢測(cè)和管理，系統(tǒng)總控計(jì)算機(jī)，借助監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)治理廠的設(shè)備，并記下全部的水質(zhì)信息，最后形成報(bào)表;在自動(dòng)控制技術(shù)內(nèi)，自動(dòng)控制柜是重點(diǎn)所在，不管是工藝管理、邏輯皮暖段，或者各控制站通訊，都由該自動(dòng)控制柜處理;系統(tǒng)總控計(jì)算機(jī)各種信息通過(guò)PLC在以太網(wǎng)上傳輸，通過(guò)總控計(jì)算機(jī)管理現(xiàn)場(chǎng)全部設(shè)備時(shí)，也重點(diǎn)依靠PLC實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)控制作用時(shí)，系統(tǒng)總共計(jì)算機(jī)會(huì)向PLC傳出信號(hào)，然后由PLC判定，確定是否要求執(zhí)行這個(gè)控制，如果條件成立，那么立刻執(zhí)行，如果條件不成立，那么拒絕。

經(jīng)過(guò)上述分析發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)控制技術(shù)全部功能都有PLC實(shí)現(xiàn)，該種狀況下，就算網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常，PLC依舊可以按照預(yù)設(shè)流程進(jìn)行控制。以控制技術(shù)具備的工藝特征為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，該自動(dòng)控制技術(shù)重點(diǎn)把S7300PLC用作主站。在軟件研發(fā)方面，具體包括以下兩點(diǎn)：第一，對(duì)于PLC實(shí)施的流程規(guī)劃;第二，對(duì)上位機(jī)監(jiān)控頁(yè)面予以開發(fā)[3]。其中，對(duì)于PLC實(shí)施的程序規(guī)劃，重點(diǎn)是依靠編程軟件實(shí)現(xiàn)，以迎合所有控制需求;針對(duì)上位機(jī)監(jiān)控，重點(diǎn)采用的是國(guó)產(chǎn)組態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)科學(xué)使用組態(tài)軟件，現(xiàn)場(chǎng)所有工作人員都可以在控制室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并采集相關(guān)信息。

1.3系統(tǒng)完善

以上是比較常規(guī)且完善的自動(dòng)控制發(fā)展思路，但也有許多缺點(diǎn)，如成本很高，模式僵化以及性價(jià)比很低等。由此，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善。

（1）除了收集脈沖量、開關(guān)量和模擬量之外，還應(yīng)對(duì)其他種類的信號(hào)進(jìn)行收集，包含視頻、聲音與圖像。

（2）除了輸出脈沖量、開關(guān)量和模擬量之外，還應(yīng)對(duì)其他種類的信號(hào)完成輸出，包含視頻、聲音與圖像。

（3）擴(kuò)展系統(tǒng)邏輯處理性能。

（4）完成各種運(yùn)算，包含整數(shù)，、實(shí)數(shù)、二進(jìn)制與浮點(diǎn)型等。

（5）在得到延時(shí)和定時(shí)控制的基礎(chǔ)上，讓時(shí)間計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)。

（6）完成技術(shù)管理目標(biāo)，且迅速計(jì)數(shù)的頻率應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)百赫茲。

（7）實(shí)現(xiàn)內(nèi)部、外部斷開，保證對(duì)全部輸入與輸出的實(shí)際響應(yīng)速率和精度。

（8）擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，讓信息在斷電后不會(huì)遺失。

（9）設(shè)立開放式網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，讓遠(yuǎn)程控制更加可靠。

2、結(jié)束語(yǔ)

總之，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)觀念，突出PLC各種功能，替代原來(lái)的控制器，讓結(jié)構(gòu)更為開放，減少開發(fā)時(shí)間，節(jié)約成本，在目前表現(xiàn)出良好前景。針對(duì)嵌入式系統(tǒng)，不但體積較小，成本較低，并且功能專一，其會(huì)在工控方面得到更為普遍的使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周麗琴，葉遠(yuǎn)堅(jiān).S7-400PLC與WinCC在造紙污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2019（08）：122-124.

[2]黃書恒.自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用探討[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2019（04）：135-136.

[3]安思恒.西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2019（03）：58.