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摘要：现代污水处理厂采用计算机控制日益普遍，在污水处理中采用可靠的PLC作为控制单元，运行先进的控制算法，实现现场设备的实时控制显得越来越重要。本文介绍了常用城市污水处理工艺利用PLC全自动化的污水处理控制系统，经过处理之后的水质能够达到国家规定的排放标准。
关键词：PLC控制系统；污水处理
1前言
国外污水处理厂的自动控制系统技术发展的比较早，污水处理厂工业化程度高，发达国家在污水处理控制系统上基本都实现了自动控制，可视化监控。PLC在污水处理厂的应用能大大改变污水处理的传统面貌，提升污水处理的技术水平，有效提升污水处理的效率和质量。凭借丰富的硬件供应和软件设计，PLC能发挥更大的潜力和优势。近年来，随着我国自动化控制的发展，大部分大型污水处理厂通过控制系统的监控软件都实现了远程控制和自动控制检测，完全可以实现机房内的无人值班，能做到完成对污水控制系统的远程监控、数据显示、报警处理及打印等功能的需求。
2PLC控制系统原理
PLC（ProgrammableLogicController）全称为可编程控制器，是一款专为工业生产中用到的数字运算操作的电子式的装置。PLC主要是用能够编写程序的存储器来实现一系列的可操作运算，包含逻辑、数字和算术运算等，输入和输出由数字化和模拟化两种方式实现，能够控制生产过程和生产中的各类机械。PLC控制系统能够实现对污水处理厂实现“集中管理、分散控制”的监控模式，使得局部故障不影响主体正常运行，将风险分散，确保系统的可靠性。系统内部的配置和调整灵活，构建弹性化，可根椐不同工艺处理要求及用户需求进行优化。并具备很好的开放性、兼容性和扩展性，可应用不同品牌的软硬件进行整合，可无缝的把分期建设的系统融为一体。
3污水处理厂工艺流程介绍
污水处理技术虽然发展比较快，但是污水处理的工艺流程变化不是很大，都有很多相同的地方。最普遍的污水处理工艺流程如：污水预处理系统（粗格栅）→污水提升泵→细格栅→除砂池→氧化池(包括厌氧池、缺氧池、好氧池等重要污水处理工艺)→沉淀池→消毒出水池→污泥外运和排放清水。
4PLC控制系统设计
根据污水处理工艺及控制要求采用“集中监测、分散控制”的原则，主要采用计算机、PLC、现场仪表组成多级、开放、模块化、实时多任务、集散、可扩展的数据采集和监控系统。PLC集散控制层和电气设备执行层组成现场控制层。现场控制层采用FX2N系列的PLC作为核心控制部件，现场控制层共有3个PLC控制站，每个PLC控制站链接现场的各类传感器、阀门、泵、搅拌机等现场设备。其中PLC1控制站和PLC2控制站主要负责对污水处理过程中物化反应阶段各类信号的监测和执行设备的控制；PLC3控制站主要负责对污水处理过程中生化反应阶段的监控。每个控制站均可独立完成各自的控制任务，也可通过RS-485总线结构将PLC组网，通过用户编写的组态软件，实现远程监控功能。
5PLC系统对设备的控制设计
污水处理厂的设备均采用三级控制方式，即现场控制方式、MCC控制方式和微机控制方式。目前，以MCC控制为基础，PLC控制为主导的控制方式始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。
对工艺专业要求检测的各种工艺参数，水泵、闸门、粗格栅、细格栅、排砂装置等设备的运行状态、故障状态进行监测和控制。通过网络把信号送中央控制室计算机操作站完成指示、记录、报表和报警打印等监控管理功能。
粗格栅、细格栅的控制分为现场控制和远程控制两种模式。远程控制模式由PLC和上位机实现，它包括微机手动和微机自动，而微机自动控制方式为：（1）水位差控制方式，通过格栅机运行液位差计的测量值用来反映格栅阻塞程度，并传输到PLC控制器，进行分析计算。当液位差超过预设的数值，控制格栅运行；（2）时间设置控制方式，在上位机的INTERACT组态软件中设置格栅机运行时间和停机时间，经PLC控制器的程序运算指挥MCC对格栅机进行控制。
沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓风机房的设备控制：沉砂池搅拌器的自动运行通过进水电磁流量计控制，而抽砂泵的运行状态是由微机对其开、停时间的设置控制的。生化池厌氧区的搅拌器、沉淀池的吸刮泥机、污泥回流泵房的阀门和回流泵都是由微机触发指令通过PLC控制。
6污水处理自动控制的难点
污水处理所涉及的控制系统规模较大，系统工艺流程复杂，各工艺过程地理位置较为分散，是一个多变量、多回路、大滞后、非线性的复杂系统。由于污水处理是一个批次生产过程，废水分批进入反映池中发生反应，给控制系统带来较大的超调量，而且控制过程比较短暂。污水处理的前后工序之间存在互锁关系，而某些检测在线参数的检测仪器存在滞后、误差等问题，从而导致控制的实时性和精度难把握。为此需要研究污水控制对象的特性，选择合适的控制参数，保证其控制质量。污水处理涉及到一些生化反应过程，如污水的曝气过程，是一个大滞后的过程，选择既保证控制效果又不能太过于复杂的控制策略是一个重要的研究问题。污水处理厂的设备都是大功率、大能耗的设备，在实际的设计过程中应充分考虑设备的保护和合理配置使用，以及节能的问题。在污水处理的控制系统中存在网络通信，如何实现较高的通信速率和通信质量，开放性的通信接口，建立完整、可靠的综合自动化系统，也是有待研究发展的问题。
7小结
PLC的特点是：可靠性高；控制能力强；编程方便，易于使用；适用恶劣工业环境，抗干扰能力强；具备各种接口，与外部设备连接方便；采用积木式或模块式结构，具有较大的灵活性和可扩展性；维修方便，可在线修改程序等。PLC控制程序可变，具有很好的柔性，所以它在污水处理处理中占有极其重要的地位，而且所占地位越来越高。污水处理系统自动化程度越高，越能提高污水处理的效率。污水厂自控系统的运行，将实现车间无人值守，提高全厂生产组织和调度指挥水平，促进设备完好，保证出厂水质，降低制水消耗，为水厂带来显著的社会效益与经济效益。
参考文献
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