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摘要：近几年来，在环境保护力度逐渐增大、人们物质生活要求逐渐提升的同时，提升污水处理技术水平发挥着非常重要的作用。为了紧跟时代的发展，污水处理厂不仅要不断的优化其污水处理工艺，还要不断的优化污水处理设备的性能与功能。基于此，本文重点针对城镇污水处理厂自动化控制设计进行了详细的分析，以供参考。
关键词：城镇，污水处理厂，自动化控制，设计
近几年来，在我国社会经济发展速度越来越快的背景下，水污染问题也越来越严重。为了有效改善水污染问题，除了制定出明确的污水排放标准，保证污水排放标准的落实之外，还需要加大城镇污水处理厂的扶持力度，促进城镇污水处理厂的现代化发展。而为了保证城镇污水处理厂的稳定运行，减轻厂内工作人员的工作强度，改善工作人员的工作环境，实现污水处理厂的现代化发展，必须要结合先进的科学技术，加强其自动化控制设计。
一、城镇污水处理厂的污水处理工艺与自动化控制设计原则
与工业污水相比，城镇污水的水质变化更小，所以其城镇污水处理工艺一般使用三级处理体制，具体如图1所示。
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图1：城镇污水的三级处理体制
为了提升城镇污水处理厂的自动化控制水平，必须要结合污水处理厂的实际情况，遵循一定的原则来进行自动化控制系统的设计。第一，要遵循实用性原则，确保自动化控制系统可以满足污水处理厂的实际运行需求，可以为污水处理厂的经营管理与服务提供有效的服务。第二，要遵循经济性原则，即既要设计出一个安全、运行，能够满足污水处理厂运行需求的自动化控制系统，又要保证其设计成本。第三，要遵循先进性原则，即在设计过程中要尽量使用先进的科学技术，确保自动化控制设计顺应未来的发展趋势。第四，要遵循可靠性原则，即为了保证自动化控制系统的稳定运行，一定要加强关键部门的安全措施。第五，要遵循可扩展性原则，为后期更好的优化和改进自动化控制设计打好基础。第六，要遵循开放性原则，即要严格按照国际性标准进行自动化控制系统的设计，提升其开放性。第七，要遵循易用性原则，确保工作人员可以快速的掌握自动化控制系统的操作技巧，满足污水处理厂的实际运行需求。第八，要遵循可管理性原则，并将此原则贯穿于自动化控制设计的全过程中[1]。
二、城镇污水处理厂自动化控制设计
（一）自动化控制系统的具体构成
分析污水处理厂的生产设备、生产管理的实际情况，在把握污水处理厂实际工艺流程与构筑物位置分布特点的情况下，按照“分散控制、集中管理”的原则，可以明确自动化控制系以可编程序控制器（PLC）构成的集散型控制系统为主。其具体的构成主要包含以下五部分。
1.现场层
现场层的主要作用就是将现场检测到的信号传输到PLC控制站中，并根据PLC控制站中发出的控制指令开展工作。其主要构成主要包含以下几部分：第一过程检测及控制仪表、第二远程输入/输出I/O、第三相关执行机构[2]。
2.控制层
在城镇污水处理厂的自动化控制系统中，控制层，即PLC控制站是最核心的存在。PLC现场控制站配置了独立运行的CPU处理器，不仅可以进行相关数据的独立采集，还可以对本分站内的设备运行逻辑关系进行独立编制。除此之外，它还可以对现场信号和厂级管理层的指令进行有效的接收，并进行数据的处理和传输。从整体上分析，分站控制层的主要作用主要包含以下四方面。首先，分析工艺过程的控制程序，并以此为基础有效控制相关区域内的电气设备。其次，对所辖区域内的电气参数、工艺参数以及电气设备运行情况的相关数据进行有效的采集。再次，除了PLC系统程序的自动运行之外，分站控制层的工艺设备的相关操作人员也可以在自己拥有的操作权限下在操作员终端上对设备的运行状态进行调整，并对相应的控制参数进行修改。最后，分站控制层还可以通过监控系统，将重要数据传输到监控管理系统中，并有效接收监控管理层的指令[3]。
3.厂级管理层
在城镇污水处理厂的自动化控制系统中，厂级监控中心，即中央控制室可以对人机界面进行操作，并以此为基础对各个分站控制层的具体工作进行指导与协调，确保厂级各项管理功能的有效实现。其具体的功能主要包含以下几点。第一，数据采集功能，可以对整个污水处理厂生产过程中的工艺过程数据、电气参数、电气设备运行状态数据等进行有效的采集；第二，图形功能，可以将整个污水处理厂的工艺总流程图、局部工艺流程图、电气参数、工艺参数、设备运行数据等清晰的显示到彩色监视器上；第三，控制功能，可以通过人机对话的方式，直接在操作站进行工艺参数的远程设定以及电气设备的远程控制；第四，报警功能，可以及时发现设备以及工艺运行过程中出现的性能故障，并向工作人员发出报警提示，并根据实际情况进行故障信息的如实记录以及有效反应；第五，数据管理功能，可以对采集到的各种数据进行有效的整合，并进行相关数据信息库的创建，并自动生成工艺参数的趋势曲线，管理人员只需要分析工艺曲线，就可以确定出污水处理厂的最佳运行规律，从而提升污水处理厂的生产效率；第六，自动生成报表功能，例如可以直接生产生产运行报表、报警数据报表、事故报表等，为污水处理厂的实际生产管理工作提供方便；第七，联网功能，即可以与工厂管理系统进行联网，实现资源共享[4]。
4.公司调度层
在城镇污水处理厂的自动化控制系统中，公司调度层的设计可以有效协调并调度污水处理厂的各厂级管理层，对管理功能进行提高和优化。
5.网络通讯系统
PLC计算机控制系统的网络主要分为两大类：一种是现场总线，主要负责PLC控制站、现场智能仪表、智能设备以及各个控制子系统之间的有效通信，双绞屏蔽电缆是最主要的传输介质；另一种是工业以太网，可以实现分站控制层和厂级管理层之间的有效通信，在城镇污水处理厂中有着广泛的应用，包含无线传输和有限传输两种介质。
（二） PLC控制站的设置
一般情况下，城镇污水处理厂的控制系统主要是对过程进行控制。所以这对PLC控制站的设置，必须要对结构和组态的设计引起足够的重视，即结合现场I/O的分布来确定PLC控制站点的具体位置和数量。与此同时，还要遵循以下几种原则进行PLC控制站点的设置。首先，为了实现大量信号电缆的节约，降低电缆过长而产生的干扰，需要确保各站点的I/O点的地理位置集中。其次，为了保证整个控制系统的可靠性，要尽量确保工艺上联系密切的I/O点都在同一个站点上集中，且计算机测控系统中的各站点可以保持独立自主的运行。最后，每个PLC站的I/O点数量需要在300点以内，避免某一站点负荷过大，而影响整个控制系统的反应速度[5]。
结语：
综上所述，通过城镇污水处理厂对城镇污水进行拓展的处理，使之形成一种相对可靠、稳定的水资源，可以有效缓解我国当前水资源日益紧缺的状态。而通过先进的科学技术对自动化控制系统进行优化设计，加强城镇污水处理厂的自动化控制设计，可以有效提升我国各大城镇污水处理厂的生产经营效率，将城镇污水处理厂的污水处理作用发挥到极致。
参考文献：
[1]张飞杰.污水处理自动化控制系统的设计研究[J].科技风,2020(08):157.
[2]李晶.地下式污水处理厂建设中自动化控制系统的设计与应用[J].地产,2019(18):49.
[3]刘芹.城镇污水处理厂自动化控制设计[J].电子技术与软件工程,2019(14):127-128.
[4]高玮寅.地下式污水处理厂自动化控制系统的设计与应用[J].中国设备工程,2019(13):191-193.
[5]葛广进.自动化控制系统在污水处理中的应用设计[J].现代制造技术与装备,2019(02):190-193.