邹宏飞 王连军
杭州崇实自动化系统工程有限公司,浙江 杭州 310000
摘要：目前城市生活污水排放已是我国城市水的主要污染源，城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重，这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓。为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行，需要建立一套集管理和控制为一体的智能控制系统。近几年来，我国部分城市的污水处理厂开始使用方便高效的PLC自动控制系统，并且，取得了不错的成效。
关键词：PLC自动化控制系统；污水处理厂；应用
1 PLC自动控制系统的概念
1.1 PLC的概念
PLC从根本上说，系统是一种存储器，但是除了最基本的存储功能外，它还可以完成时序，逻辑运算，基本运算等操作。可编程性的特殊性使用户可以通过数字编程输入指令，并有效地控制机械设备和生产过程。
1.2 污水处理厂自动控制系统的设计原理
为了达到受控对象的工艺要求，提高生产效率和污水质量，污水处理厂的自动控制系统在控制系统的设计中应遵循以下基本原则：
（1）可靠性原则：污水处理涉及城市居民的健康和投资环境，因此设计的可靠性原则是首要原则。
（2）技术成熟度原则：在设计中，不仅要满足设计的需要，而且要使用成熟，先进，便捷的设备和技术进行以后的维护。
（3）技术经济原则：关注当前和未来技术发展的需要，选择实用性强，兼容性好，性价比高的方案和设备配置。
1.3 PLC自动控制系统的工作流程
PLC自动控制系统在进行运用中主要是通过采样录入、执行操作、完成刷新这三个阶段组成。在采样录入过程中，PLC自动控制系统主要是通过扫描条形码的方式来采集数据并且完成最基本的分析工作，之后在将采集到的信息录入到影像中保存下来。若是在此过程中PLC自动控制系统完成其它的操作，其内部的数据系统也会因此发生变化，但是录入并存储在影像中的数据不会受到干扰。在执行操作过程中，PLC自动控制系统将执行用户的命令，但是与其它自动空号只系统不同的是PLC系统可以结合输入的数据来自动调节顺序的状态并执行，在完成执行任务后能够直接验证结果，便于确定用户的命令。而完成刷新是PLC自动控制系统对执行命令之后产生的结果进行刷新处理，并且由输出程序就爱那个执行的结果输出。
2 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。
3 PLC自动化控制系统在污水处理厂中的应用
自动化控制系统在污水处理厂内有比较强大的功能，在降低职工劳动强度的同时提高了污水的处理质量，稳定了系统的良好运行，PLC自动化控制系统在污水处理过程中具有数据的采集和管理、实时监控、管理、预警、连锁保护、自动生成报表等诸多功能，能满足在污水处理运行过程中的需要。
3.1 细格栅自动控制
细格栅自动控制采用水位差控制和时间控制。启动除污耙时，运行螺旋式输送机和栅渣压实脱水机，格栅停止后延迟一段时间再停运螺旋式输送机和栅渣压实脱水机。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏可以设定水位差值、格栅距上次运行的时间间隔及格栅的运行周期。
3.2 进水泵房的自动控制
在污水处理过程中，需要借助外来设备进行污水的持续供应，进水泵便是重要装置，主要用于控制污水流量、进水速度等。PLC系统在此过程中，会对污水厂水位值进行设置，如果水位超过该水位值，那么位于不同位置的进水泵开始工作，在运行一段时间后，如果水位出现了降低的情况，此时进水泵会逐步停止运行，其关闭顺序与一开始的开启顺序相反，从而确保进水泵的运行效果。同时系统还会设置最低水位，如果污水位置已经低于该临界值，那么所有进水泵都会暂停工作，等到水位恢复正常后再进行工作，从而有效提升水泵运行的可靠性。
3.3 集水池控制
污水泵的运行与集水池的水位高低直接相关，集水池内有三类选择模式。第一是正常模式，通过PLC实现自由控制，集水池自动选择“正常-白天”和“正常-夜间”。另外两类为雨天和暴雨，该两类模式不能进行自动控制，必须由人工进行控制，一般剩余一台污水泵作为备用，其余均投入污水处理中，以便污水过量影响处理速率。集水池面临的控制问题为泵数确定，为保障集水池的处理质量，需要执行加泵或减泵，此时污水泵根据集水池的水位，向PLC传输控制信号，PLC分析信号后传输到相关控制中心，如需加泵由PLC协助选择无故障的污水泵，迅速转为开启状态，减泵时则需停止运行时间比较长的污水泵，PLC在控制加减泵时，需保持间隔启动的时间保持在20秒以上，防止污水泵由于集中运行干扰集水池的信息传输。
3.4 氧化沟曝气量自动掌控
要想最大化体现程序的机敏性，可根据现实需氧量以及承载条件协调动力输入。系统可利用更改曝气机的转速来协调整体冲氧量。把现实检测的DO（溶解氧）浓度和氧化还原电位等当做提高、降低氧化沟曝气量的指标，调节曝气机的转速来掌控协调充氧效果。利用这种形式，让现实需氧量和充氧能力的保持一致，进而节约大量能源消耗。
3.5 在沉砂池的应用
砂池内的风机、混合器和砂水分离器为独立设备，由控制箱控制。可由现场控制箱手动启动和停止，也可由PLC控制。可实现设备按预设程序自动运行，各设备之间有机协调，实现连锁功能。砂泵将根据定时控制模式,启动/停止和循环泵根据时间优先的原则,每个泵的启动时间和总操作时间将累积的维护计划,这样每个泵的操作时间大约是相等的。砂水分离器和砂泵连锁。通过调整浆体旋转的近似速度，可以有效去除0.1mm以下的砂粒。这些装置通过污水处理系统中的处置环节和处理条件进行自动控制，确保装置处于运行或休息状态。
4 结语
综上所述，目前，我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高、安全性低、管理不当，效率普遍低于世界先进水平。污水处理系统中的设备启停控制、数据通信和监控管理是急需解决的主要问题。中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，污水厂排放的处理过的污水的水质不稳定，所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，减少运行费用，具有重要意义。
参考文献：
[1]杨永军.污水处理厂自动化控制系统的建立与应用[J].中国高新技术企业，2013（34）：91-92.
[2]何家明.自动化控制系统在小榄污水处理厂中的应用[J].给水排水，2007（11）：102-104.