污水處理廠PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用探索

馬洪濤+張子良+張福超+李璽梅

摘 要：近年來污水處理工程和信息化技術(shù)高速發(fā)展，自動(dòng)化也被廣泛運(yùn)用于在污水處理中。眾所周知生活污水處理屬于變化多端且繁瑣的過程，過去大多數(shù)使用的是儀表控制，手動(dòng)控制方式為主，這就要求工人擁有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的常識(shí)，該方法造成生產(chǎn)效率不高，且處理污水質(zhì)量穩(wěn)定性極差，甚至信息分散。想要提升工作質(zhì)量，減小成本投放，就一定要使用領(lǐng)先的技術(shù)和一流的設(shè)備，建造PLC自動(dòng)化污水處理廠。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；污水處理廠

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.021

由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展日新月異，城市化進(jìn)程大幅度加深，污水問題日趨嚴(yán)重，在這樣的大環(huán)境下，污水處理引發(fā)社會(huì)各界的熱議，于是污水處理廠應(yīng)運(yùn)而生且層出不窮，成為現(xiàn)代都市中一項(xiàng)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。污水處理廠的營(yíng)業(yè)要求具備較高的自動(dòng)化控制狀態(tài)，因此，需要根據(jù)在PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)上完成分析研究，從而達(dá)到對(duì)污水處理整個(gè)流程的全面、自動(dòng)化控制。PLC技術(shù)是運(yùn)用可編程邏輯控制器的內(nèi)存功能，來完成整個(gè)計(jì)算和調(diào)控，并按時(shí)和核算，然后借助信息或數(shù)字模擬式輸入或傳輸控制一系列機(jī)械或生產(chǎn)過程的技術(shù)。

1 污水的三級(jí)處理

在污水處理流程，由于處理程度存在區(qū)別，大致可分為三級(jí)處理：所謂“一級(jí)處理”，就是借助有關(guān)物理處理用于去除污水中置于懸浮狀態(tài)的固態(tài)污染源。收到該級(jí)處理信號(hào)后，禁止直接排放；那么二級(jí)處理，指的是去除以膠體或溶解狀態(tài)存在的有機(jī)污染源，一般能實(shí)現(xiàn)臨近100%，使得這一指標(biāo)全面符合排放標(biāo)準(zhǔn)；三級(jí)處理，主要就是去除2種污染物，其一是難降解的有機(jī)物，其二是以氮與磷為主的可溶性無機(jī)物。常用的處理方式包括混凝沉淀法、砂濾法和離子交換法等[2]。

污水處理流程概述。首先，讓污水通流經(jīng)水管道匯集到污水池，利用格柵電機(jī)完成設(shè)備提前處理，過濾其中的漂浮物和顆粒狀的固體；其次，運(yùn)用重力原理把污水運(yùn)送到預(yù)曝氣池，完成沉積環(huán)節(jié)；最后，使用離心泵把水運(yùn)送到生物接觸氧化池完成生物氧化工作，將其中的一些化學(xué)污染物排凈，最終實(shí)現(xiàn)清液和污泥兩種，第一種被傳輸?shù)叫惫艹练e池，而第二種就被輸送到脫水機(jī)為了實(shí)現(xiàn)固體和液體的有效隔離，而且放入對(duì)應(yīng)的化學(xué)物品使污泥迅速凝結(jié)成塊，分離水循環(huán)到沉積池執(zhí)行后續(xù)處理，然而脫干后的污泥要進(jìn)行消毒后才能會(huì)被輸送出。

2 基于PLC的污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 可編程控制器

根據(jù)污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，選用三菱可編程控制器，它屬于模塊化中小面積的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)之一，普遍運(yùn)用在污水處理行業(yè)，系統(tǒng)具備優(yōu)秀的穩(wěn)定性和安全性，操作簡(jiǎn)單，方便調(diào)試，安全程度高，且運(yùn)行效率超乎想象，在提高和確保勞動(dòng)生產(chǎn)效率方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，此外，因?yàn)檐浻布玫亩际悄K化構(gòu)造，因此給裝置、調(diào)試和維修工作都帶來了一定的便利性。

2.2 傳感器設(shè)備

在系統(tǒng)粗、細(xì)格柵的地方各裝一臺(tái)超聲波液位差計(jì)，用于測(cè)量格柵前后對(duì)應(yīng)的液位差，為了更清晰地知道格柵的是否阻塞，并把該數(shù)據(jù)提交到PLC控制器，實(shí)施分析和精準(zhǔn)計(jì)算。一旦液位差比開始設(shè)置的數(shù)字大了，就會(huì)給格柵發(fā)出一個(gè)運(yùn)行訊號(hào)，及時(shí)清理垃圾，令過水環(huán)節(jié)一直處在常規(guī)狀態(tài)，同時(shí)防止設(shè)置過度損毀。

為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制進(jìn)水提升泵的目標(biāo)，在進(jìn)水泵井地方裝上2臺(tái)超聲波液位計(jì)，為完成對(duì)其水位的實(shí)時(shí)獲取，并借助在線傳送的方法提交到PLC 控制器，實(shí)施相應(yīng)的系統(tǒng)分析。在測(cè)量值開啟相應(yīng)的控制程序基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)提高泵目前運(yùn)行組合的自動(dòng)化控制。這樣操作，能通過考慮廠外來水量的精準(zhǔn)數(shù)值，用實(shí)時(shí)、規(guī)范地調(diào)節(jié)整泵工作情況，即能處理裝置過度問題，又能減少大量人力資源。

3 電氣控制電路

3.1 格柵電機(jī)的電路設(shè)計(jì)

借助于格柵電機(jī)來完成對(duì)格柵工作狀態(tài)的自動(dòng)化控制，留住那些個(gè)體十分龐大的懸浮物或漂流物，繼而為后續(xù)的每一個(gè)工藝段緩解不少工作量。關(guān)于格柵電機(jī)其基礎(chǔ)的控制原理主要有兩種：一種是電控柜就地控制，另一種是PLC 遠(yuǎn)程控制，通過雙向開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)選擇，如果被撥向二檔時(shí)，那么就需要按下起動(dòng)按鈕，因?yàn)橐馕吨C(jī)按鈕與代表的是熱繼電器按鈕屬于一直關(guān)閉狀態(tài)，電路連接后后，交流接觸器將會(huì)開始通電，調(diào)節(jié)到導(dǎo)通狀態(tài)，如這樣操作，電機(jī)就能極快地開始運(yùn)轉(zhuǎn)。停機(jī)過程中，按下電氣系統(tǒng)中按鈕開關(guān)，因?yàn)殡姎獍粹o處于常閉狀態(tài)，所以按下后能直接切換到斷開，交流接觸器便會(huì)馬上開始進(jìn)行自動(dòng)斷電動(dòng)作，使電機(jī)進(jìn)行停運(yùn)狀態(tài)。如果電機(jī)工作是在 超負(fù)荷情況下，過段時(shí)間后，才能開始執(zhí)行命令動(dòng)作，然后才能切斷電源，電機(jī)完全停止動(dòng)作后，而且無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)。

電機(jī)遠(yuǎn)程控制指的是，把直流繼電器視作對(duì)象，控制其吸合動(dòng)作，以完成控制的目的。如果雙向開關(guān)被撥向，電機(jī)馬上開始啟動(dòng)工作模式，當(dāng)交流接觸器進(jìn)行斷路動(dòng)作時(shí)，同樣會(huì)實(shí)施自動(dòng)停機(jī)動(dòng)作。處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，PLC能夠檢測(cè)到與之對(duì)應(yīng)的信號(hào)，可理解成電機(jī)處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài)之中。如果PLC給出電機(jī)應(yīng)起動(dòng)的判斷，便會(huì)向24伏 繼電器產(chǎn)生指令，使KA1吸合，從而使KM1 吸合，使電機(jī)開始切換到工作狀態(tài)。關(guān)于工作信號(hào)將會(huì)通過KM1的一個(gè)處于敞開狀態(tài)的觸點(diǎn)提供給PLC所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)輸入端。

3.2 曝氣機(jī)電路的設(shè)計(jì)

對(duì)于曝氣池處理段，其重點(diǎn)的原理是，借助變頻器實(shí)時(shí)調(diào)整羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣池含氧量的有效控制，從而確保微生物能夠高效地發(fā)揮自身降解有機(jī)污染物的作用，最終完成凈化污水的目的。按下時(shí)電機(jī)執(zhí)行起動(dòng)動(dòng)作，松開時(shí)則執(zhí)行停止動(dòng)作，通常被用來測(cè)試電機(jī)工作狀態(tài)是否正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于PLC的污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)，投資成本低，能耗小，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單方便，能很好地實(shí)現(xiàn)污水處理廠的當(dāng)前需求。重要的是當(dāng)系統(tǒng)硬件組成未發(fā)送大范圍調(diào)節(jié)的狀態(tài)下，可利用改變軟件設(shè)置來達(dá)到各類運(yùn)行方式的有機(jī)轉(zhuǎn)換目標(biāo)，出現(xiàn)更加完美的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉昌鶴.PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用[J].科技信息，2011（27）：174.

[2]俞紅光.PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013（20）：52-53.

[3]杜康.探討污水處理廠PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用[J].現(xiàn)代婦女（下旬），2013（09）：190.