PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應用

孫娜

摘要：隨著我國科學技術的不斷更新發(fā)展，特別是信息化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、自動化技術的發(fā)展進步，越來越多的科學技術應用到各行各業(yè)中，極大地倪鳴時了我國各行業(yè)的生產(chǎn)質量和效率的發(fā)展。由于我國環(huán)境污染問題日益嚴重，為了保證我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，我國越來越重視綠色環(huán)保的工作。為了更好地實時監(jiān)測我國水資源水質情況，我國積極推廣發(fā)展PLC自動控制系統(tǒng)，保證污水處理系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效、低耗運行。

關鍵詞：PLC自動控制系統(tǒng);污水處理;綠色環(huán)保;應用

引言

科學技術水平的不斷提高，互聯(lián)網(wǎng)技術的快速進步，對于我國的各個行業(yè)都產(chǎn)生了比較大的沖擊，這一影響在自動化控制行業(yè)表現(xiàn)的尤為明顯?，F(xiàn)今，越來越多的行業(yè)開始使用自動化控制技術，而這一技術的應用也使得自動化控制工作的水平有了顯著的提升，在污水處理廠內部實現(xiàn)了全方位的信息化管理。水資源短缺始終是我國重點關注的問題之一，為了保證水資源的充分利用，應加大對污水處理的重視，進而實現(xiàn)水資源再生及利用的目的，是解決水資源短缺問題的關鍵。為了實現(xiàn)理想的污水處理成效，則應充分利用PLC這一自動控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)作用下，能促使污水處理各個環(huán)節(jié)主動進行，有利于提高污水處理效率，避免由于污水問題對城市建設及人們生活帶來不利影響，是污水處理中PLC控制系統(tǒng)應用價值的重要體現(xiàn)。

一、自動化控制技術的原理與作用

1.1自動化控制技術的工作原理

污水處理系統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)的主要構成有：現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構、信號采集、人機界面等四個部分，而自動控制系統(tǒng)也是由其他三個部分組成的，并且需要建立好工藝曲線，將這一曲線與人工輸入、進出水控制系統(tǒng)結合起來，通過對COD、色度、磷等指標及濃度、溶解氧、回流比等指標進行檢測以獲得污水處理的規(guī)律，在此基礎上更好的提升污水處理的工藝。工藝控制系統(tǒng)包括上位工控機、PLC、電控機構三個部分，這其中的其核心部分是上位機智能控制系統(tǒng)。使用自動化控制系統(tǒng)開展工作時，需要先使用上位機控制應用軟件，然后再開展智能化控制工作，這樣才能夠保證多重范圍下良好的自動化控制水平。

1.2自動化控制技術的作用

一般條件下，污水處理主要由承包商、提供商和運營商共同來完成，而后再根據(jù)污水的污染程度開展相應的處理，需要結合污水的具體性質選擇相應的處理方法，一般會將生活廢水直接排進城市污水管道內，而工業(yè)廢水則必須經(jīng)處理消除有毒物質后才可以排進城市污水管道內。對于城市污水管道中的廢水，一定要再次處理保證其不會危害環(huán)境后才可以排入自然環(huán)境內，這樣能夠保證水資源的良好循環(huán)。

二、PLC的概念及工作原理

PLC一般在工業(yè)控制的精密計算設備中有著較為廣泛的應用。之前的PLC一般是代替各種電氣發(fā)揮邏輯性控制功能。社會的不斷發(fā)展進步，人們對于PLC也有了更高的要求，現(xiàn)今的PLC都是可編程的，在經(jīng)過一系列的改進后，形成現(xiàn)今的可編程邏輯控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的主要工作內容有如下三個環(huán)節(jié)：

2.1采樣錄入工作

需要使用掃描的方式來掃碼分析各個樣本數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)錄入I/O映像區(qū)完成儲存，當進行其他的操作時，樣本數(shù)據(jù)便會產(chǎn)生較大的變動，不過通過錄入儲存在I/O儲存器中的數(shù)據(jù)始終不會產(chǎn)生改變，會保持其原有的狀態(tài)。如果把脈沖信號當做代表，則I/O儲存器的寬度應該超過一個掃碼周期，這樣才能夠確保掃碼數(shù)據(jù)得到正確的錄入和儲存。

2.2執(zhí)行操作環(huán)節(jié)

這一環(huán)節(jié)需要落實好使用者的各項指令，PLC需要按照固定的順序來執(zhí)行指令，可以是從上到下、從左至右等各種方式，還必須科學的確定執(zhí)行后的結果，保證準確完成了使用者的指令。

2.3刷新完成環(huán)節(jié)

PLC在這一環(huán)節(jié)需要完成各項用戶指令的刷新和輸出，并且需要將結果錄入I/O映像區(qū)予以儲存，最后再由輸出程序完成最后的數(shù)據(jù)輸出。

三、PLC控制系統(tǒng)組成結構

3.1硬件構成

通常將PLC自控系統(tǒng)分成上位監(jiān)視以及下位控制等兩個層級，其中監(jiān)視級主要由打印機以及工控機共同組成的，在這類構件作用下，能做到對污水處理現(xiàn)場的實時監(jiān)控以及隨時將運行數(shù)據(jù)通過打印機打印出來，從而為工作人員相關作業(yè)的開展提供數(shù)據(jù)支持，使得他們在對污水處理設施運行狀況有所了解的條件下，有效制定污水處理方案及維護工序等。而控制部分一般由可編程控制器組成，在多個控制裝置分別安裝在鼓風機房、進水泵房、污泥泵房以及處理車間等施工環(huán)節(jié)中，能進一步實現(xiàn)對各污水處理階段的自動化控制。硬件構成是影響污水處理階段PLC自控系統(tǒng)運行成效的主要因素，因此，有必要加大對硬件構成的掌握，以便為自控系統(tǒng)穩(wěn)定運行加以保障。

3.2軟件構成

污水處理中使用的自控系統(tǒng)離不開可編程控制器作用，在進行控制器編程時，通常采取Wondware軟件，能實現(xiàn)程序編輯、在線命令以及編譯與反編譯等功能。這一系統(tǒng)軟件主要體現(xiàn)出開發(fā)環(huán)境良好的優(yōu)勢，具備強大的通信及信號接口功能，可為系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的實時傳遞提供多種渠道，這些特點使其在PLC自控系統(tǒng)建立中取得了較好運用。

四、污水處理中PLC系統(tǒng)的應用優(yōu)勢

在污水處理工作開展上，通過PLC控制系統(tǒng)的引入，能確保污水處理目標的達成，實現(xiàn)更為出色的污水處理效果。

4.1充分實現(xiàn)在線監(jiān)控功能

通過在污水處理工作開展上引入PLC系統(tǒng)，確保充分達成相應數(shù)據(jù)信息的及時采集，并針對污水處理的情況進行實時監(jiān)控。在進行污水處理工資開展上，所需要涉及到的環(huán)節(jié)較為復雜，通過PLC系統(tǒng)的引入，可以實現(xiàn)對污水處理不同環(huán)節(jié)進行智能化、實時的管控。一旦在過程中出現(xiàn)問題，就可以結合實時監(jiān)控的結果快速進行問題的處理和解決。而且借助實時監(jiān)控系統(tǒng)，還可以確保相應的工作人員能對系統(tǒng)整體的運行狀態(tài)有所了解，并合理地進行相應參數(shù)變化的判定，這對于確保系統(tǒng)的順暢運行也有積極價值。

4.2達到污水處理的動態(tài)管理目標

污水處理的環(huán)節(jié)相對復雜，過程中涉及到不同的管控要求。通過PLC系統(tǒng)的引入，確保在進行污水處理工作開展上，相應的工作人員可以借助系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)結果，針對污水處理不同環(huán)節(jié)的表現(xiàn)進行動態(tài)的管理，并結合獲取的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對污水處理效果的分析。如果在進行污水處理工作開展上，過程中出現(xiàn)突發(fā)情況，也可以基于動態(tài)數(shù)據(jù)進行相應問題的快速排查和處理，針對問題的成因進行相應分析，并完成相應解決對策的規(guī)劃和制定。

借助PLC系統(tǒng)，確保實現(xiàn)污水處理的東臺話管控，規(guī)避在污水處理上出現(xiàn)的不利情況，通過實施合理的對策，實現(xiàn)問題的快速解決。

4.3實現(xiàn)污水處理數(shù)據(jù)的采集和分析

PLC系統(tǒng)在運用上，其中一個突出的特點在于可以進行相應污水處理數(shù)據(jù)的有效采集，并基于系統(tǒng)內置的數(shù)據(jù)分析軟件實現(xiàn)相應數(shù)據(jù)的快速分析。

在進行污水處理工作開展上，通過PLC系統(tǒng)的引入，能針對污水處理不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行相應采集，結合對采集數(shù)據(jù)的分析，明確污水處理的情況。通過這種方式，可以實現(xiàn)對污水處理工作的有效監(jiān)管，確保在進行污水處理工作開展上，能嚴格按照預期的目標進行相應工作開展。通過結合數(shù)據(jù)分析結果，能針對污水處理的效果做出相應的判定，并及時進行過程中問題的妥善處理和解決，這對以后提升污水處理工作的開展效果起到積極的推動作用。

4.4快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)自身故障

由于PLC系統(tǒng)自身搭載故障報警系統(tǒng)，所以在系統(tǒng)使用過程中，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，借助PLC系統(tǒng)的故障報警，可以告知相應運維人員故障所在位置，確保運維人員可以在第一時間獲取故障信息，并快速完成故障的排除。

五、PLC自控系統(tǒng)功能

將PLC自控系統(tǒng)結合運用到污水處理過程中，能起到降低工作人員勞動強度、提升污水處理效率等作用，在實際處理時，自控系統(tǒng)可實現(xiàn)實時監(jiān)控、在線數(shù)據(jù)傳輸、故障報警以及數(shù)據(jù)生成等功能。從控制方式角度出發(fā)，可將系統(tǒng)設計成站點控制以及中心控制兩種，在這兩類系統(tǒng)中能對其中的運行設備進行自動選擇，可確保設備運行狀態(tài)滿足污水處理需求。而對于自控系統(tǒng)的在線監(jiān)視功能來講，能做到對污水處理各個流程的有效監(jiān)控，旨在對現(xiàn)場處理參數(shù)、設備狀態(tài)等信息進行監(jiān)測及記錄。例如，在自控系統(tǒng)應用下，能實現(xiàn)對污水處理工序的自動監(jiān)測，與傳統(tǒng)工作流程控制手段不同，工作人員可利用計算機設備來控制各項處理參數(shù)，同時能獲取系統(tǒng)反饋的處理信息，從而做到對設備運行狀態(tài)的合理調整，對提高污水處理質量有重要意義。

六、污水處理中PLC控制系統(tǒng)的應用分析

6.1細格柵裝置的自動控制

在進行污水處理時，需要借助細格柵裝置作用，起到過濾污水的作用，將自動控制系統(tǒng)運用在這一處理環(huán)節(jié)上，能實現(xiàn)合理控制水位差以及處理時間等，以便充分利用細格柵裝置運用效果，做到對過濾流程的實時監(jiān)控及控制。當系統(tǒng)自動啟動除污設施時，則在系統(tǒng)指令驅動作用下，輸送機以及脫水機將開始運轉，對污泥進行有序處理。當細格柵停止運轉后，需要延遲一段時間才能按停輸送機和脫水機，主要是為了保證污水處理的完整性。污水處理過程中管理工作的開展可借助監(jiān)控系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)來完成，在對自控系統(tǒng)運行信息加以收集及分析后，能做到結合污水處理現(xiàn)場狀況有針對性地實施管理操作，并通過控制屏落實各項管理措施。如通過利用計算機設備，可進行水位差值設定、細格柵運行時間調整等，有利于提高管理效率，并能確保污水處理過程中的管理工作全方位開展。

6.2泵房自動控制

為了加大對污水處理質量及效率的控制，則應在進水泵房裝置上運用自動化控制系統(tǒng)，以便確保進水泵房相關性能的有效發(fā)揮，保證進水速度以及進水量等滿足污水處理要求，在此基礎上，達到較好的污水處理成效。對于進水泵房裝置來講，其對應的自控流程主要是對水位值進行測定的基礎上，根據(jù)測定數(shù)據(jù)自動執(zhí)行進水控制操作。當水位升高至正常處理量時，則PLC自控系統(tǒng)將觸發(fā)控制按鈕，促使進水泵房裝置開始運行，需要嚴格按照水泵運行時間來合理控制水泵啟動順序，以便保證污水處理能在各裝置良好運行的前提下，達到水資源回收利用的水質標準。在水位降低的情況下，水泵控制按鈕將依次停止，標志著進水環(huán)節(jié)的完成。通過利用自控系統(tǒng)來記錄水泵運行時間，能促使水泵根據(jù)時間信息自動輪值，發(fā)揮其在污水處理中的作用，并且有利于保障水泵裝置始終處于良好的運行狀態(tài)。在進水泵房實際運行過程中，可能出現(xiàn)水位下降至最低保護水位，這種情況下裝置將停止運作，需要重新設定水位值。由以上闡述可知，將自控系統(tǒng)應用到污水處理中的水泵控制上，可確保有關操作行為的自動執(zhí)行，有利于提高污水處理自動化，并能做到對進水量的控制。

6.3沉砂池自動控制

沉砂池主要是用來沉淀污水的一類裝置，在進行污水沉淀處理時，該裝置上的攪拌葉輪將始終處于運行狀態(tài)，在PLC自控系統(tǒng)作用下，可定時啟動排砂裝置，使得污水處理過程高效開展，避免由于沉砂堆積造成裝置運行故障。同時控制系統(tǒng)還將對污水沉淀處理階段運用到的設備進行啟動控制，將自動控制貫穿在裝置運行各個環(huán)節(jié)，從而促進整體自控效果的提高。例如，沉砂池裝置運行時，其中的自控系統(tǒng)可對排沙泵、沉砂池以及沖洗水等設施進行控制，根據(jù)污水處理系統(tǒng)具體運行狀態(tài)，針對性地采取裝置控制行為，保證裝置運行狀態(tài)符合污水處理要求。

6.4氧化溝曝氣量的自動控制

污水處理階段需要向其中輸入適量氧氣，對污水處理效果有直接影響。為了加大氧氣輸入控制程序的應用靈活性，需要將自控系統(tǒng)結合到控制體系中，并能做到根據(jù)污水處理對氧氣的需求以及系統(tǒng)負荷情況等，嚴格控制污泥中的氧氣輸入量，是確保污水處理效果滿足工業(yè)生產(chǎn)要求的關鍵。利用PLC自控系統(tǒng)，旨在為曝氣機運轉速度控制提供新途徑，通過采取自動控制的技術手段，能確保氧氣輸入量滿足污水處理要求。如通過自控系統(tǒng)來收集污水處理系統(tǒng)的氧氣量需求信息，在對信息進行分析的情況下，自控系統(tǒng)可調節(jié)裝置轉速，在氧氣量較少時，可通過調整轉速來適當增加氧氣量。自控系統(tǒng)進行曝氣機轉速調節(jié)的指標包括污水中溶解氧濃度以及氧化還原電位等，借助上述信息能保證污水處理系統(tǒng)高效運行。另外，自控系統(tǒng)運用優(yōu)勢還體現(xiàn)能源節(jié)約上，自控系統(tǒng)主要是根據(jù)污水處理時產(chǎn)生的信息執(zhí)行控制行為，因此可做到充氧量和污水處理實際需氧量的完全匹配，進而避免能源浪費。

6.5污泥回流量的自動控制

實際開展污水處理作業(yè)時，還應借助污泥脫水系統(tǒng)在污泥量控制上的作用，是保證污泥處理質量達到預期標準的重要環(huán)節(jié)。將自控系統(tǒng)運用到脫水系統(tǒng)中，可采取時間控制以及手動控制這兩種方式，來實現(xiàn)對污泥回流量的自動控制，避免由于回流量控制不佳造成污水治理效果較差。污水處理系統(tǒng)內的設備將在接收到控制指令后執(zhí)行相應操作，通常按照輸送機、脫水機、加藥泵的順序啟動。而在處理系統(tǒng)存在運行故障后，自控系統(tǒng)將停止運行。例如，在藥液制備環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)液位低或者進泥流量低等問題后，PLC自控系統(tǒng)將檢測其中故障信息并停止運行。

七、結束語

綜上所述，隨著時代的快速發(fā)展，水資源在社會進步及人們生活實際中的重要性越加凸顯出來。目前我國水資源短缺問題較嚴重，部分地區(qū)水資源供應不足，是阻礙區(qū)域經(jīng)濟增長的主要因素，因此，應做好污水處理工作。通過將PLC系統(tǒng)結合到污水處理中，則系統(tǒng)能實現(xiàn)自行收集、分析及記錄污水處理過程中產(chǎn)生的信息，從而為工作人員提供相關數(shù)據(jù)，保證污水處理工作的高效開展，為我國水資源保護作出貢獻。

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