污水處理控制系統(tǒng)
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污水處理控制系統(tǒng)范文第1篇
［關鍵詞］自動控制系統(tǒng)；污水處理；故障
0引言
隨著近年來我國的工業(yè)化發(fā)展進程不斷推進，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以應對資源與環(huán)境問題成為我國現(xiàn)代化建設的主題。在這樣的背景下，面對我國水資源緊張的不利形勢，如何做好污水處理控制引起了國家和有關單位的高度重視。另外，計算技術和自動化的管理控制系統(tǒng)逐步發(fā)展，污水處理自動控制系統(tǒng)正被越來越多的污水處理廠開發(fā)使用，這一自動控制系統(tǒng)具有節(jié)約能耗、降低成本、提高水質(zhì)等優(yōu)點，可以說，這種污水處理自動控制系統(tǒng)對于我國目前的污水處理行業(yè)來說有著十分重要的意義。
1自動控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和應用現(xiàn)狀
污水處理的自動控制思想最早可以追溯到20世紀70年代的美國，伴隨第三次科技革命的興起，美國不少污水處理工程將計算機控制模式引入到加藥環(huán)節(jié)，這種自動化的操作模式流程簡易、釩用量控制精確等優(yōu)點使其獲得了良好的應用效果。因而自動控制系統(tǒng)在污水處理中得到了推廣使用，德國、日本等國也先后開展相關研究并最先實現(xiàn)計算機控制。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，今天的污水處理自動控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步發(fā)展完善，自動化程度也有了大幅度提升。污水處理中的自動控制系統(tǒng)，其工作原理是利用網(wǎng)絡通信依靠主計算機對控制設備、執(zhí)行器件、檢測元件實行整體管控，實現(xiàn)污水處理的集中調(diào)控、集成分析和數(shù)據(jù)集中處理。目前我國的污水控制系統(tǒng)在經(jīng)過初期的引進和中期的消化吸收環(huán)節(jié)后，已經(jīng)取得了長遠發(fā)展，工業(yè)Ethernet配合FCS、PLC控制構(gòu)成了我國最新一代的污水處理自動控制系統(tǒng)。在我國目前的污水處理自動控制系統(tǒng)中，主要應用FCS、PLC、DCS等控制系統(tǒng)進行綜合管理。其中FCS又稱現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem），其最大特點莫過于以先進的網(wǎng)絡傳輸取代傳統(tǒng)硬件傳輸，F(xiàn)CS利用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)了處理現(xiàn)場控制器、傳感器和執(zhí)行器的關聯(lián)。PLC則被稱為可編程控制系統(tǒng)（ProgrammableLogicControlSystem），通過計算機數(shù)據(jù)處理以加強控制執(zhí)行中的可靠性和抗干擾性，實現(xiàn)開關量的邏輯控制。DCS，又稱集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem），作為最新的4C控制技術，DCS能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)性的物理量監(jiān)控調(diào)節(jié)，并能與PLC技術實現(xiàn)相互協(xié)調(diào)處理。
2自動控制系統(tǒng)構(gòu)成及控制方式
2．1硬件系統(tǒng)
（1）中央監(jiān)控系統(tǒng)。顧名思義，利用中央計算機對污水處理的每一個環(huán)節(jié)進行總體把控。中央監(jiān)控系統(tǒng)不但要分析大量數(shù)據(jù)，還要兼?zhèn)錂z測和調(diào)配工作，所以系統(tǒng)運行時要配備相應的顯示輸出設備。中央監(jiān)控系統(tǒng)能夠在第一時間將各項參數(shù)、機器運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息在顯示屏上展現(xiàn)出來，能夠更合理地處理污水，反映故障信息。（2）現(xiàn)場控制系統(tǒng)。對于污水處理的自動控制系統(tǒng)而言，現(xiàn)場控制無疑是十分重要的。因此在污水處理廠，PLC更多地被用作現(xiàn)場控制系統(tǒng)的控制器。正如上文所述，PLC是一種新型的可編程控制系統(tǒng)。它將計算機技術應用到系統(tǒng)控制中，因此不少大型處理控制系統(tǒng)需要多臺PLC進行連接工作。PLC的廣泛應用離不開它的穩(wěn)定的抗干擾性。在復雜的污水處理現(xiàn)場，以中央控制為核心，作業(yè)現(xiàn)場一般設置多個控制站以加強各部分間的控制，并以網(wǎng)絡作為信息連接的橋梁。PLC可以在復雜的環(huán)境下實現(xiàn)高效率的環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸，模塊化的管理方式也使其更容易優(yōu)化運行。（3）模擬顯示系統(tǒng)。在自動化的控制系統(tǒng)中，反映數(shù)據(jù)往往要通過計算機控制下的顯示設備進行輸出顯示，因此，模擬顯示系統(tǒng)也是硬件系統(tǒng)中的重要部分。其主要作用就是輸出動態(tài)數(shù)據(jù)，進而幫助工作人員依據(jù)污水處理的實際狀況進行對應的監(jiān)控管理，并對系統(tǒng)異常等問題進行及時反應，幫助工作人員采取相關措施。
2．2軟件系統(tǒng)
污水處理的自動控制系統(tǒng)中主要配備三個種類的軟件，主要為系統(tǒng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件和應用軟件。下面就對這三種軟件進行詳細分析：（1）系統(tǒng)軟件。以MicrosoftWindowsNT操作系統(tǒng)為主，配有開放性接口，能夠應對多用戶、多任務的處理工作。（2）數(shù)據(jù)庫軟件。其作用是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的第一時間監(jiān)控，并生成相關操作記錄以供數(shù)據(jù)分析，此外，數(shù)據(jù)庫管理軟件還能夠進行清晰的數(shù)據(jù)梳理工作。（3）應用軟件。在污水處理的整體控制中，應用軟件可起到十分重要的作用，具體包括生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)查詢圖形、完善日常設備管理等。相應的管理者可以輕松便捷地實現(xiàn)管理。2．3控制方式污水處理的自動化系統(tǒng)控制方式可以分成三方面：（1）遠程監(jiān)控。即對中央控制室運用網(wǎng)絡技術對各個分散終端進行實時監(jiān)管，遠程監(jiān)控的廣泛使用讓技術人員可以便捷地獲取吸刮泥橋、曝氣機、水泵等設備的運轉(zhuǎn)信息進而開展控制。（2）現(xiàn)場監(jiān)控。即利用PLC系統(tǒng)完成對現(xiàn)場的設備管控，將設備情況通過網(wǎng)絡傳輸及時有效地提供給PLC總站進而實現(xiàn)監(jiān)督管理。（3）手動監(jiān)控。處理現(xiàn)場的各個設備在進行開關轉(zhuǎn)換時都需要進行人為的手動控制和操作，較之遠程管理，手動控制更具優(yōu)先性，且在應對可編程控制系統(tǒng)的突發(fā)故障時，能夠更易于控制操作，降低風險。
3自動控制系統(tǒng)存在的問題和改進建議
盡管近年來自動控制系統(tǒng)在我國的污水處理實踐中得到了廣泛應用并取得了長足進步，但不可否認，相關發(fā)展還十分不完善，自動化系統(tǒng)控制在具體操作中依然存在著十分明顯的問題。本文接下來就對這些問題予以列舉總結(jié)。
3．1自動控制系統(tǒng)存在的問題
3．1．1自動控制系統(tǒng)缺乏線上穩(wěn)定性
在污水處理自動控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)以及集散控制系統(tǒng)正不斷發(fā)展完善，系統(tǒng)的穩(wěn)定性始終是發(fā)展的重點所在。污水處理實在是一個極為復雜的過程，系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)種類繁多且往往處在不斷變化中，無疑在一定程度上增加了污水處理系統(tǒng)的控制難度。因此多數(shù)污水處理廠在應用自動控制系統(tǒng)的同時，同樣需要工作人員在現(xiàn)場進行操作管理，并針對分析結(jié)果進行對應的管理工作進而保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。
3．1．2自動控制系統(tǒng)受制于多種限制因素
在我國，不少已經(jīng)建成投用的污水處理廠存在著設備、人員方面的限制性因素。其中，不少污水處理廠自控技術落后，處理效能與管控權(quán)責不明，配套設施匱乏，設備管理漏洞百出。隨著對應的排放標準提高，污水處理自動控制設備的知識儲備出現(xiàn)了明顯不足，工作人員無法掌握引進設備的操控技巧，而單一的培訓方式也不能從根本上解決內(nèi)部員工的問題。
3．1．3自動控制系統(tǒng)控制力缺失
我國目前的污水處理廠中普遍設置了監(jiān)視措施，但實際的管理效力卻往往不能達到預期要求。一方面，相關工作人員數(shù)據(jù)分析能力有限，當工作人員不能處理好相關數(shù)據(jù)時，自動控制系統(tǒng)也就失去了其原有的控制執(zhí)行效率。工作人員的疏忽還體現(xiàn)在污水處理中的節(jié)能減耗問題上，有關人員往往不能認識到能源與經(jīng)濟效益的關系，這種不合理的操作也造成了對于污水處理廠的風險投資被限制。另一方面，經(jīng)管自動控制系統(tǒng)在處理污水時能夠保障一定的排放標準，但相關管理部門卻不能產(chǎn)生足夠的重視，與風險投資者也缺乏必要的溝通，因而各種各樣的限制因素造成了不利于污水處理自動控制系統(tǒng)的推廣和使用。
3．1．4自動控制系統(tǒng)本身的缺陷
盡管近年來污水處理的自動化控制系統(tǒng)進步迅速，但許多技術方面的缺陷不可避免。例如自控技術及相關軟件存在缺陷、儀器設備不規(guī)范等。由于許多關鍵技術由國外引進，因而工作人員在處理過程中很容易出現(xiàn)操作不當?shù)膯栴}。以污水處理的探頭控制為例，相關數(shù)據(jù)的采集很有可能會因為污水的淹沒而出現(xiàn)問題，且污水中的成分構(gòu)成十分不規(guī)則，導致探頭被纏等情況影響最終的數(shù)據(jù)分析，情況嚴重時還有可能造成設備損壞。
3．2自動控制系統(tǒng)今后的改進建議
針對上文所述的污水處理自動控制問題，本文在進行分析總結(jié)后提出了相應的改善思路以供相關行業(yè)研究者參考借鑒。（1）保障自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，由于污水處理的自動化控制系統(tǒng)依靠總線控制因而尚存在線上的不穩(wěn)定性。因而污水處理廠應當對系統(tǒng)的穩(wěn)定性管理足夠重視，加派必要的工作人員參與到污水處理系統(tǒng)的管理中是十分必要的，依此來彌補系統(tǒng)不穩(wěn)定性所造成的數(shù)據(jù)誤差。（2）重視工作人員的技能素養(yǎng)構(gòu)建，加強專業(yè)人員的培訓指導，并通過專業(yè)人員對廠區(qū)的工作人員進行必要的技術引導，進而完善設備的使用，規(guī)避因為工作人員操作不當而產(chǎn)生的事故。（3）要不斷拓展智能控制在污水領域的管理深度，完善配套的管理措施。避免出現(xiàn)模糊操作、理論控制等。同時，利用仿真建模的手段，針對市場化需求改革污水處理技術，并與其他控制應用相結(jié)合，從而提升系統(tǒng)的管理控制效率。最后是將污水處理與信息技術相結(jié)合，將數(shù)字網(wǎng)絡技術應用到自動控制中，應用最新的遙感控制技術，完善機械化的操作流程，為現(xiàn)場工作人員減輕工作壓力與負擔。
4結(jié)語
綜上所述，隨著我國的工業(yè)化發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正越來越多地被應用到污水處理領域，并取得了十分顯著的成績。與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比，自動化的控制系統(tǒng)污水處理效率更高，污染物排放更少，資源利用率也得到了大幅度提高，社會效益和環(huán)境效益得到了保證，因而在污水處理中應用自動化的控制系統(tǒng)是有積極意義的。但與此同時，我國的污水處理自動控制系統(tǒng)也存在著許多問題。首先是我國的技術起步晚，核心科技多由國外引進，自主研發(fā)能力弱，因而實際操作效率要明顯落后于西方發(fā)達國家。其次是相關技術配備缺失，污水處理儀器精度低，因而國家和相關領導企業(yè)應當加強投入力度，推動核心技術的研習進而縮小與世界先進水平的差距。隨著我國科學技術的發(fā)展，應當抓住現(xiàn)代系統(tǒng)的核心技術，推動科學與信息的一體化進程，使自動管理系統(tǒng)更好地為污水處理系統(tǒng)服務，這樣我國的污水處理行業(yè)將會取得更大的進步。相信經(jīng)過不懈的努力，自動控制系統(tǒng)將會在污水處理中發(fā)揮更加重要的作用。
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污水處理控制系統(tǒng)范文第2篇
關鍵詞：污水處理；自動控制系統(tǒng)；PLC
中圖分類號： U664 文獻標識碼： A
引言
伴隨著科技的迅猛發(fā)展和人們生活環(huán)境的改善，人們對于潔凈水源也提出了更高的要求。水是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾Y源，水處理自動化系統(tǒng)是否可靠穩(wěn)定已經(jīng)成了當前城市水資源管理部分重點關注的問題。信息技術和自動化控制技術的發(fā)展，提高了水處理控制的智能化程度，因為PLC和3C技術相結(jié)合具有較強的抗干擾性、穩(wěn)定性、靈活性而成了水處理自動化系統(tǒng)中的主要控制部件，并有效提高了水處理自動化系統(tǒng)的智能化程度，減少了人力資源的投入。
一、污水處理廠自動控制系統(tǒng)設計原則污水處理廠自動控制系統(tǒng)為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提升生產(chǎn)效率和出水水質(zhì)，在對控制系統(tǒng)進行設計時應遵循以下幾項原則：(1)可靠性原則：污水處理與一個城市居民的身體健康和居住投資環(huán)境息息相關，所以設計的可靠性原則為所有原則之首。(2)技術成熟性原則：在設計的適合，不但要考慮滿足設計的需要，還要重視使用較為成熟、先進、方便后期維護的設備和技術。(3)技術經(jīng)濟性原則：重視當前以及未來技術發(fā)展的需求，選擇實用性強、兼容性好、性價比高的方案和設備配置。
二、污水處理控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
（一）污水處理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
依據(jù)污水處理工藝過程要求，為了使自動控制實現(xiàn)可靠性，系統(tǒng)采用分層控制結(jié)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)分三層結(jié)構(gòu)和二級網(wǎng)絡。三層結(jié)構(gòu)有：設備層、數(shù)據(jù)采集層和監(jiān)控層(中心控制室) 。其中，設備層主要由設置在各污水處理單元內(nèi)的COD 監(jiān)測儀、氨氮監(jiān)測儀、PH 計、電流傳感器等等設備組成；數(shù)據(jù)采集層由設置在現(xiàn)場的PLC 數(shù)據(jù)采集單元(下位機) 組成；監(jiān)控層由設置在中心控制室內(nèi)的操作站計算機(上位機) 及組態(tài)軟件組成。現(xiàn)場每一種數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊采集，并通過Profibus DP 現(xiàn)場通訊總線傳送至中央控制室操作站進行集中監(jiān)視和管理。二級網(wǎng)絡主要有： PROFIBUS－DP 現(xiàn)場通訊總線和以太網(wǎng)。PROFIBUS－DP 現(xiàn)場通訊總線負責設備層和數(shù)據(jù)采集層之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸；以太網(wǎng)負責數(shù)據(jù)采集層和監(jiān)控層之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
（圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 ）
（二）PLC的選擇
污水處理自動控制系統(tǒng)要求PLC 的性能較高，首先，PLC是污水處理自動控制系統(tǒng)的核心，需具備穩(wěn)定可靠的特點，可以預處理數(shù)據(jù)并進行集中傳輸，故障保護能力高；其次，控制分站中的控制器要具備可以獨立控制分區(qū)各項任務的功能，如果監(jiān)控站或者監(jiān)控中心意外停止運行，相鄰區(qū)域控制器也能進行數(shù)據(jù)信息交換；再次，如果某控制站中的控制量出現(xiàn)變化，就要根據(jù)預定方案采取措施，相應的調(diào)整相關區(qū)域設備。因此，必須要具備實現(xiàn)集中或獨立工作方式，尤其是能在獨立控制時實現(xiàn)與相鄰控制器進行數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)采集存儲處理、容錯等功能。綜合考慮整個監(jiān)控系統(tǒng)性能及運營周期等因素之后再選擇適宜的設備，尤其在氣候環(huán)境條件惡劣的情況下及規(guī)模相對較大的污水處理廠，必須選用性能更高的雙機熱備冗余PLC。
一般環(huán)境下或規(guī)模較小的污水處理廠，通常多使用SIMATIC S7系列標準機型作為現(xiàn)場控制器，對工業(yè)以太網(wǎng)與多種現(xiàn)場總線的支持性、系統(tǒng)開放性及兼容性都很好，采取遠程智能分布式結(jié)構(gòu)控制方式，可以符合污水處理自動控制系統(tǒng)對信號處理的不同需求。
（三）系統(tǒng)軟件設計
1、PLC 程序設計
Step7 v5.4 是西門子S7－300 系列PLC的編程軟件，支持梯形圖編程、STL 語句表編程、I /O 模塊布局配置、數(shù)據(jù)庫編輯，且能進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試。PLC 具體程序控制流程圖如圖2所示。
（圖2 PLC 程序控制流程圖 ）
（三）組態(tài)軟件設計
上位工控機軟件運用北京亞控公司的組態(tài)王V6．55版本。組態(tài)王是專門為過程控制和現(xiàn)場監(jiān)控而開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件，具有很好的數(shù)據(jù)處理能力和友好的用戶界面，并提供了大量的數(shù)據(jù)庫功能和在線幫助功能，因為它簡單易學，具有豐富的工具箱、圖庫和操作向?qū)В缑鏋槿形?，所以深受國?nèi)廣大用戶的青睞，在電力、制冷、化工、機械制造、交通管理等領域已經(jīng)被廣泛應用。在任何應用場合，都能使用組態(tài)王快速構(gòu)造出美觀的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?，F(xiàn)場生化曝氣池運行工藝畫面和日報表畫面分別如圖3、圖4所示。
（圖3現(xiàn)場生化曝氣池運行工藝畫面）
（圖4 日報表畫面）
三、污水處理廠的自動化系統(tǒng)中的問題
1、不能夠精確地對程序進行控制，且運行人員的工作量沒有減少。污水處理工藝較為復雜，一般是由多個子系統(tǒng)完成不同的過程,然而現(xiàn)行的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的控制只是針對某一個工藝過程,缺乏完善的聯(lián)動程序?qū)崿F(xiàn)多個工藝過程的控制，且沒有實現(xiàn)其自動控制過程。
2、沒有研制出具有人性化的計算機監(jiān)控程序，所以缺乏操作性，使得自動化系統(tǒng)的效率未能提高。
網(wǎng)絡設計滯后，缺乏可靠性，使得生產(chǎn)無法正常進行。現(xiàn)行的網(wǎng)絡基本都屬于星型網(wǎng)絡，如果一個節(jié)點割斷，就會影響到其他子系統(tǒng)的運行。
四、解決措施
1、在計算機的監(jiān)控系統(tǒng)中需要研發(fā)出可以把多個工藝過程相連接的聯(lián)動程序。比如自動控制格柵間及進水泵房；格柵間實現(xiàn)螺旋輸送機先于格柵機打開,滯后于格柵機停，并能在監(jiān)控軟件中設定啟停的間隔時間。
2、開發(fā)出具有人性化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，便于操作人員的工作，能夠促進多個指定畫面的研發(fā)。
3、對污水處理廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行改善,可采用光纖環(huán)網(wǎng)，這樣則可以避免星形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)引發(fā)的問題，增強其可靠性。
五、污水處理過程的單元控制
（一）提升泵房運行以及控制
由于排水管網(wǎng)的實時調(diào)度難度比較大，所以要提高泵房就應運用合理的編組策略，要主動適應管網(wǎng)的淶水流量進行變化。泵選型的提升直接影響著編組策略，需要綜合的考慮控制流量與能源效率的關系。在確定提升泵以后，其提升水量還要與提升出口液位、集水井液位以及格柵前液位具有一定的函數(shù)關系。提升泵的編組數(shù)學含義就是需要采用不同的編組的數(shù)字含義，就是要運用不同的編組形成的流量分段函數(shù)接近于連續(xù)變化的管網(wǎng)來水流量。
在工程施工過程中，一般情況下要依據(jù)集水井液位進行模糊的控制和分段控制，控制的效果會受到提升泵選型以及排水管網(wǎng)特性等一些因素的影響。 （二）初沉池的運行以及控制
初沉池的運營會極易受水量波動的影響，從而使泥層的厚度以及初沉出水的水質(zhì)發(fā)生改變。初沉池的控制參數(shù)也主要是排泥量及其停留時間，降低排泥量、延長停留的時間有對于難降解有機質(zhì)在初沉池的泥層中進行水解以及發(fā)酵反應有幫助，可以提升初沉池的出水有機質(zhì)的濃度以及易降解組分的比例，大部分都是被應用在進水碳源含量相對較低的情況。
（三）生化處理單元的運行以及控制
生化處理單元的過程參數(shù)主要有內(nèi)回流以及曝氣量等，過程的主要特征是滯后性明顯、慣性較大，很難精細的對其進行控制。目前，較成熟的對策就是以曝氣量以及管道壓力作為中間變量的串級反饋的控制算法。串級反饋結(jié)構(gòu)主要是分離了相對較快的曝氣過程以及相對緩慢的氧傳質(zhì)以及消耗的過程，而且還能夠較好的實現(xiàn)溶解氧濃度的穩(wěn)定控制情況。此外，還有很多關于模糊控制、專家系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡等溶解氧的控制算法的研究成果，還可以在工程的實踐過程中進行嘗試以及完善。
內(nèi)回流的控制與水負荷情況息息相關，依據(jù)進水的水質(zhì)和水量情況特點，對內(nèi)回流泵進行動態(tài)的調(diào)節(jié)，可以在一定的條件下對其總氮的去除效果進行改善。
（四）二沉池的運行以及控制
二沉池的控制過程主要包含外回流、泥位以及排泥量?？刂贫脸氐哪辔贿M行可以獲取較為穩(wěn)定的泥水分離的效果，可以對二沉池出水的水質(zhì)量進行改善。對外回流的控制可以對系統(tǒng)內(nèi)的活性污泥濃度進行改變和控制，從而獲取穩(wěn)定的污泥負荷或者是生物量。對排泥量的控制可以考慮改變系統(tǒng)的污泥齡。
同時二沉池的控制還需要綜合、統(tǒng)一的和生化單元的控制進行考慮，可以依據(jù)進水流量的整體變化，時的預警和判斷泥位，對于排泥泵和回流泵進行及時和有效的控制。
（五）化學除磷過程的運行以及控制
由于生物的除磷過程有一定的局限性，污水的處理廠還常常需要增加化學的除磷單元對出水的總磷進行控制實現(xiàn)達標。目前，一般所采用恒量的投加化學除磷藥劑的方式和方法，極易導致藥劑的浪費或者是影響污泥的活性等?；瘜W除磷的控制技術通常都包含磷符合前饋控制技術以及出水磷濃度的反饋控制技術等等。在進行控制的策略方面，可以依據(jù)有關工藝的特點選擇合適的加藥點，分析化學藥劑的性能，從而再依據(jù)磷的濃度或者是符合的變化對藥劑的投加量進行動態(tài)的控制。
（六）深度處理單元的運行以及控制
深度的處理單元主要包含過濾、消毒以及高級氧化等其他工藝，一般都是成套化的設備，具備獨立的控制系統(tǒng)。目前，深度處理單元的水力學控制技術相對較為成熟，然而在水質(zhì)學的控制方面還有很多不足之處，還不對污染物的去除量進行準確的估計此外，要是還需要在整個工藝過程中只能對污染物的去除比例進行合理的分配，這就需要統(tǒng)籌的對整個流程進行考慮。
六、污水處理工藝的整個流程控制策略
為了可以實現(xiàn)對整個流程的控制，需要有效的對以下問題進行解決。
（一）進一步發(fā)展和完善單元的控制技術
單元的控制技術是整個流程控制的基礎。目前，提升泵房控制以及溶解氧等控制單元的過程控制技術，紫外線消毒以及深度處理濾池等設備控制技術也已經(jīng)在大型的污水處理廠有了較為廣泛的應用。其他的單元控制技術還是需要進一步結(jié)合工程的實際情況加以完善，從而提高技術的使用性。
（二）提高在線儀表的可靠性
要開發(fā)新型的過程類儀表。在線的水質(zhì)測量儀表的價格比較昂貴，維護起來也有些困難，而且其可靠性不足，這些都對我國城市污水處理廠實現(xiàn)實時控制技術形成了制約。因此，這就需要可以提高在線水質(zhì)儀表的質(zhì)量以及國產(chǎn)化的水平，從而改變運行人員對在線所測定的水質(zhì)數(shù)據(jù)的信心不足問題。此外，由于水質(zhì)參數(shù)主要是狀態(tài)變量，還不可以快捷和直觀的對過程特征進行反映，因此還需要推廣在線沉降速率儀、在線呼吸速度儀等價格低廉的新型過程類的儀表，進而適應過程控制的需要。
（三）對不同系統(tǒng)便捷的工藝優(yōu)化運行策略進行研究
污水處理系統(tǒng)的控制對策主要可以分為生化單元控制、廠網(wǎng)聯(lián)合優(yōu)化運行以及污水處理工藝優(yōu)化運行三個層次。不同的系統(tǒng)邊界所產(chǎn)生的優(yōu)化結(jié)果往往不同，因此，就需要詳細的對工藝進行分析，從而得到主要矛盾選取合適的邊界進行研究以及示范。
結(jié)束語
伴隨信息技術的發(fā)展，我國污水處理廠的程序開始大量引進自動化技術。通過運用自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)污水處理的無人無人值守全自動控制。因此自動化系統(tǒng)也就成了現(xiàn)在污水處理的關鍵，需要注重研制出有效的、科學的、合理的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，使污水處理可以更加有效。
參考文獻：
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污水處理控制系統(tǒng)范文第3篇
關鍵詞：PLC；MCGS；污水處理
中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0070-02
前言
隨著人口的增長，污水的產(chǎn)生越來越多，污水處理技術越來越重要。目前我國很多污水處理系統(tǒng)中都使用了PLC和MCGS的污水處理控制系統(tǒng)。這樣能夠達到更好的污水處理效果，同時還能提升處理效率。
1 污水理系統(tǒng)的基本要求
1.1 明渠內(nèi)的格柵
成組的平行金屬柵條做成了格柵，通常情況下，格柵呈傾斜狀態(tài)放置在污水提升泵到集水池的主要渠道上面，對污水里含有的大塊固體廢棄物進行攔截，例如生活垃圾等，這樣能夠有效保證閥門、管道及相應的處理設備處于正常的工作狀態(tài)，防止受到這些物體的損壞。一般來說，污水通過格柵的速度越緩慢，所對應的攔截廢棄物的效果越顯著，但是如果速度太過于緩慢，那么會對格柵造成阻塞的情況，這樣就會減少過水面積，從而導致水流速度加快。所以要確定污水通過格柵的速度，就要做全方位綜合性的考慮，污水的主要組成、污水含有泥沙的百分比。對于格柵的間距也由污水的性質(zhì)來決定，使其技能滿足水泵的要求，同時還能滿足后續(xù)設備的要求。
1.2 平流隔油池
在平流隔油池里面，通常都裝有很多設備，通常會有鏈條式刮泥、刮油機，廢水從池子的一邊進入，從另外一邊向外流出。在池子里的污水水平方向的流動速度非常小，包含在水中的油滴會在水中上下浮動，之后在表面進行聚集，由池子配套的集油管和刮油機把它們收集起來。如果密度較大，那么會下沉到底下，最后收集排出。
1.3 SBR反應池
對于SBR法來說，其處理污水的運行方式是間歇式操作，對污水進行分批處理，在每一個池子里面都會有曝氣池和二沉池，在處理系統(tǒng)中，不進行二沉池的單獨設置，污泥回流設備也不會單獨設置，對于污水的均質(zhì)調(diào)節(jié)池也不進行設置。許多的反應器組合在一起構(gòu)成了SBR法，污水是按照一定的順序進入到反應池中，在整個污水處理的過程中，其反應工序都是按照一定的順序進行排列的。
2 污水處理系統(tǒng)的工藝要求
2.1 提升泵啟閉控制
在整個對污水進行處理的系統(tǒng)中，設置有6臺泵，把其兩兩歸為一組。在安裝有污水提升泵的池子達到所需要的液位時候，污水提升泵開始工作，如果水位達不到要求，泵不發(fā)生運行。
2.2 除污機控制
在污水處理系統(tǒng)里面除污機的安裝非常重要，在明渠里面的粗、中格柵上都要進行安裝。如果在格柵的前后會形成一定數(shù)值的液位差，那么除污機處于正常運行狀態(tài)，除此之外，都是處于關閉狀態(tài)。
2.3 刮油、刮泥機控制
在污水處理系統(tǒng)里面，刮油、刮泥機通常只設置一套，在平流隔油池里面。在它處于正常工作狀態(tài)的時候是進行連續(xù)式作業(yè)，只有進行維修時候才停止。
2.4 曝氣機控制
在每一個反應池里面都需要配備有曝氣機，通常該設備采用變頻電機進行啟動的控制，通過PLC編寫程序，完成對曝氣機的自動控制。在不同的反應周期中，曝氣機完成相應的運轉(zhuǎn)，并根據(jù)實際情況進行自動的調(diào)節(jié)，達到節(jié)能的效果。
2.5 潷水器控制
和曝氣機的設置一樣，潷水器也是分別存在于反應池中，通過PLC的編程實現(xiàn)自動控制過程。當反應池的各個條件都滿足其要求時候，潷水器開始正常運行。
3 污水處理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成
在污水處理控制系統(tǒng)中，工控機IPC、PLC+相關外設電路板、模擬開關量輸入輸出控制板三大部分組成了主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在進行污水處理的時候，對水壓和水流量都有要求，需要兩者都保持恒定，要對動態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，用來分析。如果壓力和流量都采用人工手動控制，那么就會產(chǎn)生很大的工作量，還會給結(jié)果帶來較大的誤差，一定程度上給能源造成浪費。所以在污水處理控制系統(tǒng)中，采用PLC和MCGS方法就能有效對這些問題進行解決，達到工藝上的要求。在控制系統(tǒng)中現(xiàn)場的控制單元選擇PLC，把PLC作為控制單元來控制污水處理具有很顯著地特點，首先職能分配合理并且清晰，對于現(xiàn)場控制、操作控制、數(shù)據(jù)管理都有不同的站點與之對應，其次控制功能非常強大、并且具有很高度的可靠性，最后，PLC控制的抗干擾能力明顯優(yōu)于STD等常用控制裝置。
4 控制系統(tǒng)軟件設計
對于控制系統(tǒng)來說，軟件的設計至關重要，主要包括 PLC下位機程序的設計和上位機組態(tài)軟件的設計。PLC程序的編寫是為了功能行的實現(xiàn)，對于編譯完成后的梯形圖程序借助通訊電纜傳輸?shù)絇LC里。
通過雷達液位計對混合沉降罐的液位信號進行采集，之后將結(jié)果送到處理器，處理器進行分析并且與預先設定數(shù)值進行比較，利用PID對信號進行控制調(diào)節(jié)，從而改變變頻器的輸出情況，達到控制水泵的效果，通過這個過程，能夠有效保證混凝沉降罐的液位處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)。對于流量泵來說要使用變頻器，從而實現(xiàn)泵對流速的控制，從而對整個系統(tǒng)處理污水的速度進行控制。運用雷達液位計對粗?；薜囊何贿M行采集，將結(jié)果傳輸給處理器，處理器把分析結(jié)果和預定值進行比較，控制變頻器的輸出情況，實現(xiàn)對泵的控制，使得粗?；薜囊何灰蔡幱谙鄬Ψ€(wěn)定的狀態(tài)。在對排污泵的控制上，在上位機監(jiān)控過程中選用MCGS組態(tài)軟件，這一軟件的應用能夠快速完成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)的構(gòu)造與生成。這一系統(tǒng)能夠完成從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案。
5 控制系統(tǒng)設計
5.1 上位機設計
在污水處理控制系統(tǒng)中，上位機的設計包括三個環(huán)節(jié)，污水處理遠程計算機控制系統(tǒng)、整個工程的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程、擬定組建工程的總體規(guī)劃和設想。
首先，污水處理遠程計算機控制系統(tǒng)使用的是MCGS組態(tài)軟件進行控制和管理的，它的作用是構(gòu)造以及生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)，它的運行平臺限制較小，能夠在Microsoft的各種32位Windows平臺上使用，它能夠?qū)ΜF(xiàn)場情況進行監(jiān)控采集，采集F場數(shù)據(jù)，對異常情況進行報警，對全部工藝流程進行控制，對統(tǒng)計報表進行輸出，能夠給客戶提供解決問題的可行性方案。
其次，整個工程的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程，根據(jù)被監(jiān)控對象特征，找到最重點的監(jiān)控要求以及相關技術要求。
最后，擬定組建工程的總體規(guī)劃和設想，這里面包括了系統(tǒng)的具體職能，控制流程具體的實現(xiàn)方式，用戶所要使用的窗口界面的顯示方式，動畫效果的實現(xiàn)方式，在進行實時數(shù)據(jù)庫的各種環(huán)節(jié)時候如何定義，與此同時，對于工程中設備的數(shù)據(jù)采集以及相關的定義關系都要進行詳細的分析，要對設備與對應變量的關系仔細分別認清，對于對應變量的軟件所需要傳遞的數(shù)據(jù)能夠通過動畫形式進行顯示。對工程設計里面的整體規(guī)劃工作要認真完成，這樣能夠有效避免做一些項目組態(tài)過程中的無用功，讓工程項目能夠快速有效的完成。
5.2 下位機設計
通常情況下機位使用的是日本OMRON公司的C200H系列PLC。它的具體結(jié)構(gòu)是模塊式，對于一個單元系統(tǒng)來說它的核心是CPU，包含電源、微處理器、系統(tǒng)存儲器等，能夠提供現(xiàn)場輸入的設備是基本I/O單元以及智能I/O單元，對輸出進行控制的設備以及和CPU進行連接的電路。結(jié)合具體對系統(tǒng)進行設計中的功能要求環(huán)節(jié)，對于下機位來說，通常選擇使用的設計程序是模塊化的程序，這種程序設計的本質(zhì)就是依照不同的功能，把下位機的程序分解成具有功能性的一系列模塊，當這些模塊所具有的功能都能得到實現(xiàn)之后，依照系統(tǒng)的要求，把這些具有不同功能的模塊按照一定方式進行連接，經(jīng)過調(diào)試之后，就形成了最終的程序。通過這樣的方法進行程序編寫具有很明顯的優(yōu)勢，編制的程序具有很多特性，能夠進行擴展同時還能進行移植，此外它的通用性非常良好，在任何一種系統(tǒng)定的功能模塊都能夠進行運用。針對不一樣的污水處理系統(tǒng)來說，對于硬件設計也是不盡相同的，在具體的功能特性上也有一定的差異。在編程中應用模塊化的思想，如果要對具有特定功能的污水進行處理，在這個系統(tǒng)中要實現(xiàn)功能就很容易，只需要對相關功能的模塊進行選擇，之后把它們按照一定順序進行組合就能夠?qū)崿F(xiàn)它的功能。這樣的軟件結(jié)構(gòu)類似于積木的拼裝，具有很好的使用效果，在軟件編程和調(diào)試階段都能夠簡化具體工作，從客戶的角度來說，設備改造能夠帶來開發(fā)周期以及經(jīng)濟效益兩方面的好處。
6 結(jié)束語
綜上所述，隨著PLC和MCGS的污水處理控制系統(tǒng)的使用，使得污水處理過程變得更為簡單有序。在進行污水處理的時候，每一道工序都能準確完成，減少了人工操作所產(chǎn)生的誤差。對于污水處理控制系統(tǒng)設計來說，要對上機位和下機位分別進行合理的設計，要對系統(tǒng)功能進行全面把握，使得設計的控制系統(tǒng)簡單易操作。通過這樣方式處理之后得到的中水具有更好的回用指標。
參考文獻：
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污水處理控制系統(tǒng)范文第4篇
關鍵詞：污水處理；自動控制系統(tǒng)設計
中圖分類號：U664.9+2 文獻標識碼：A 文章編號：
一、污水處理的意義及現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代工業(yè)和城市建設的發(fā)展, 我國水污染問題日趨嚴重; 同時我國是一個水資源極其匾乏的國家, 水污染嚴重和水資源的短缺已經(jīng)成為嚴重制約我國社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展、影響人民生活和身體健康的突出問題。國家和各級政府對環(huán)境保護重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。降低運營成本，提高污水處理率，一直是污水處理行業(yè)面臨的最現(xiàn)實的問題。因此建設污水處理自動控制系統(tǒng)對改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會、繁榮經(jīng)濟都具有重要意義。
二、研究的目的和意義：
本文研究的目的就是充分利用各種最新的工業(yè)計算機網(wǎng)絡技術、中控制計算機管理軟件硬件技術、PLC集散控制技術、現(xiàn)場總線技術、在線監(jiān)測的儀器儀表設備、防雷系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)等設計并應用于藁城市水處理中心，形成一套穩(wěn)定的自動控制系統(tǒng)，從而保障全廠生產(chǎn)設備安全穩(wěn)定的運行，保障全廠排水的各項指標合格. 采用計算機技術、跟蹤經(jīng)常變化的水處理情況，檢測不同時間的水質(zhì)指標數(shù)據(jù)，在計算機上動態(tài)現(xiàn)實，對這些數(shù)據(jù)進行分析處理，并記錄下來，以備在需要的時候查閱。通過分析數(shù)據(jù)趨勢走向，隨時調(diào)整個設備及工藝過程參數(shù)，使其達到優(yōu)化控制狀態(tài)，經(jīng)濟運行，節(jié)省能耗。采用計算機代替人工操作，減少事故，保證安全，降低勞動強度，節(jié)約人力，甚至可以完成許多人工難以完成的任務，提高運行的可靠性。隨著污水處理工藝的不斷改進，工程的復雜程度也越來越大，傳統(tǒng)的依靠人員操作工藝運行的方式也遠遠不能滿足污水處理的要求，因此，應用和開發(fā)先進的自動控制系統(tǒng)，不僅可以提高污水處理和監(jiān)控的自動化程度、減輕監(jiān)測人員于現(xiàn)場人員的勞動強度，也提高了對排污企業(yè)的監(jiān)測的連續(xù)性，其意義是十分明顯的。
三、污水處理工藝過程 ：
污水處理是將污水中的污染物質(zhì)分離去除，使有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)、有用的物質(zhì)，水得到凈化，并使資源得到充分利用。城市生活污水處理工藝按流程和處理程序劃分可分為預處理工藝、一級處理工藝、二級處理工藝、深度處理工藝和污泥處理工藝，以及最終的污泥處置。
預處理工藝：主要是物理處理，通過格柵、沉砂池等將污水中大塊污物攔截出來，保證后續(xù)單元的正常運行。預處理過程就去除污染物質(zhì)而言，可能不起關鍵作用，但是至關重要。預處理不好，對一級處理影響水質(zhì)均勻及管道暢通、潛水泵的運轉(zhuǎn)；對二級處理，沙粒進入曝氣池，在池底沉積，減少有效容積，增大曝氣阻力；對污泥處理，極易從格柵流走的一些破布條、塑料袋等雜物，進入濃縮池后將在濃縮機柵條上纏繞，影響排泥均勻。一些破布片、毛發(fā)有時會塞滿污泥泵螺桿泵定子與轉(zhuǎn)子之間的空間，使設備過載。污泥處理，主要包括濃縮、消化、脫水、堆肥或者農(nóng)用填埋等。
四、污水處理自動控制過程
近年來隨著計算機技術的飛速發(fā)展 工業(yè)控制也逐步由傳統(tǒng)的單機控制走向網(wǎng)絡化，工業(yè)控制中多采用 PLC來實現(xiàn)自動控制。
我國城市污水處理廠一般都采用活性污泥法。其自動控制系統(tǒng)一般由污水提升泵房控制站、鼓風機控制站、一級污水處理控制站、污泥回流泵房控制站、污泥脫水間控制站、等幾個 PLC控制站組成，其自動控制過程描述如下：
污水提升泵房控制站 PLC 要對進水井 、粗格柵間 、污水提升泵房內(nèi)的設備 進行監(jiān)測和控制。粗格柵間是根據(jù)設定的柵前柵后液位差如H=10cm或定時 如T=5min 開停機泵房內(nèi)水泵的開啟臺數(shù)以及變速泵的轉(zhuǎn)速都是由 PLC 根據(jù)集水池液位自動控制。另外還可以利用 PLC的計時計數(shù)功能，記錄每臺泵的工作時間，然后自動切換運行泵和備用泵 使各泵運行時間基本一致，延長泵的使用壽命
在一級污水處理階段 PLC 主要控制設備有初沉池的刮泥機、 排泥泵、排泥閥、 沉砂池的刮砂機、洗砂設備、細格柵間的細格柵以及輸送帶當沉砂池采用曝氣沉砂池時，
還應控制鼓風機、初沉池排泥泵根據(jù)污泥井中液位計來控制。排泥閥定時開啟，排渣閥根據(jù)連續(xù)運行的刮泥機周期定期開啟。一般應在刮泥機行進至排渣閥前一段距離時開啟 然后延時一段時間關閉。格柵的運行仍根據(jù)柵前 、柵后的水位差或時間間隔來控制。輸送帶與柵格聯(lián)動，格柵不停輸送帶就不停， 沉砂池的刮砂機需要定時啟動。
鼓風機房控制站 PLC 主要用于風機和風量的控制與調(diào)節(jié)，一般根據(jù)曝氣池中溶解氧的濃度來自動調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速或風機出口擋板的角度進而改變供風量。 另外通往每個池子的空氣干管上應設置電動控制閥門 以保證送往各個池子 中的空氣量平衡對于 A/O 工藝AB 工藝等非均勻供氧曝氣池 應通過溶解氧 量的測定開閉帶電動執(zhí)行機構(gòu)的電動調(diào)節(jié)閥 實現(xiàn)對曝氣池不同部位進氣量進行 控制的目的
污泥泵房控制站 PLC 主要用來控制二沉池的刮吸泥機，剩余污泥泵和回流泵等，刮吸泥機按貯泥時間確定連續(xù)運行速度，排泥泵一般為連續(xù)排泥。剩余污泥泵依時間程序定時開機， 每次抽送設定體積的污泥， 備用泵根據(jù)累計工作時間自動切換回流污泥泵。一般連續(xù)運行 ，一些特殊工藝也可以間歇運行 ，由污泥井中的液位計控制，同時也受進水流量大小變化控制。
污泥處理系統(tǒng)控制站 PLC 控制的主要設備有 ：污泥濃縮池刮機及排泥閥 ，污泥脫水機、脫水車間自動加藥系統(tǒng)、污泥投配泵等。 污泥脫水機每臺自帶一小型 PLC控制器，用來控制脫水機、污泥投配泵 、反沖洗泵 污泥傳送帶等 并與污泥處理系統(tǒng)。 PLC子站相互交換信息，脫水機和投配泵均根據(jù)流量采用變頻，調(diào)速控制，濃縮池刮泥機按設定的速度連續(xù)運行。排泥閥根據(jù)污泥貯存池的液位來進行控制。加藥系統(tǒng)中的加藥泵根據(jù)流量和設定的加藥比控制，溶藥攪拌設備的運行根據(jù)時間控制。
四、污水處理自動控制系統(tǒng)設計要求
系統(tǒng)控制設計采用近控/遠控方式，方式選擇通過提升泵控制箱中的二次回路、接觸器、中間繼電器、選擇開關等的切換實現(xiàn)。正常情況下，選擇開關置于遠控位置，當遠程控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，需到現(xiàn)場切換為近控方式。遠控包含兩種控制方式：中控軟手動（點動）和自動，切換方式在中控監(jiān)控畫面中點擊點動/自動按鈕。每臺設備的控制方式都可以單獨選擇。
根據(jù)污水處理廠實際的控制情況及要求，自動控制方案參考模型見圖 3-1 整個污水處理自動控制系統(tǒng)從下到上可劃分為三個控制管理層次： 控制層 監(jiān)控層 管理層
圖 3-1 污水處理自動控制系統(tǒng)層次圖
1 控制層
控制層是污水處理控制的最低層 是污水處理各生產(chǎn)單元實際控制執(zhí)行部分由若干 PLC 控制站組成負責對處理設備及相關監(jiān)測點進行控制監(jiān)測采集信號 控制生產(chǎn)設備控制層主要按照污水處理工藝要求 實現(xiàn)開關量模擬量控制，完成數(shù)據(jù)采集計算和邏輯運算執(zhí)行閉環(huán)控制對多樣化的污水處 理工藝設備泵站系統(tǒng)和排泥設備能夠根據(jù)實時處理情況和要求控制設備的啟停和工作強度達到設備的最優(yōu)化調(diào)度節(jié)約藥劑的投加量保證污水處理效果。
2 監(jiān)控層
監(jiān)控層就是指各生產(chǎn)單元的中控室。 監(jiān)控層的主要功能為根據(jù)自身的優(yōu)化程序， 實現(xiàn)本工藝單元的設備調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制功能，實現(xiàn)工藝及電氣模擬圖動態(tài)顯示，及檢測量實時顯示。采集輸送本工藝單元的各種信號接收管理層的指令， 完成局部生產(chǎn)過程的控制。監(jiān)控層通過工業(yè)組態(tài)軟件實時監(jiān)控 PLC子站間接， 實現(xiàn)對工藝單元的生產(chǎn)設備運行狀態(tài)的控制。
監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級的微型計算機和工作站為主由安裝在計算機上的工業(yè)組態(tài)軟件通過通信網(wǎng)絡實時對控制層的 PLC子站直接監(jiān)測控制以實現(xiàn)對工藝單元的生產(chǎn)設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控 監(jiān)控層設計的關鍵在于組態(tài)軟件的使用現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集以及不同控制設備的集成OPC 應用）
3 管理層
管理層的作用主要是監(jiān)視或控制遠方各個現(xiàn)場污水處理廠的生產(chǎn)運行。 同時將各向企業(yè)領導和各職能部門生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù) ，為企業(yè)的決策提供依據(jù)并接受企業(yè)的指令等。
五、污水處理自動控制系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)采用目前國內(nèi)外污水處理廠廣泛應用并取得良好效果的基于可編程邏輯控制器(PLC)的集散型控制系統(tǒng)，以及監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)。集散型控制系統(tǒng)的特點是將管理層和監(jiān)控層分開。管理層主要是對全廠的生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲和分析; 監(jiān)控層主要是通過現(xiàn)場PLC或計算機完成各自轄域內(nèi)工藝過程和工藝設備的自動控制，同時在傳統(tǒng)控制的基礎上，提供了智能控制的可能性。SCADA系統(tǒng)通過現(xiàn)場檢測儀表和網(wǎng)絡設備完成對主要工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集并對生產(chǎn)流程進行監(jiān)控。通信網(wǎng)絡采用100Mbps工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。系統(tǒng)除具備對生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制功能外，數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡通信功能也很強大，對運行階段的生產(chǎn)管理、調(diào)度以及科學分析都具有十分重要的意義。本系統(tǒng)考慮到遠期污水廠擴大規(guī)?；蜻M行改造，自控設備、通信網(wǎng)絡及上位機管理系統(tǒng)都有可擴展的特點，為了保證正常生產(chǎn)，系統(tǒng)要具備極高的穩(wěn)定性和可靠性。
控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)包括下位機PLC 程序設計和上位機監(jiān)控界面的開發(fā)。PLC 程序設計與開發(fā)是在編程軟件STEP7 環(huán)境下實現(xiàn)的, 主要完成系統(tǒng)工藝的控制要求。
1. PLC 控制程序的開發(fā)
1.1 PLC 的工作原理
PLC 的工作過程可分為建立I/0 映像區(qū)、循環(huán)掃描。I/O 映像區(qū)的大小由用戶程序確定, 對于系統(tǒng)的每一個輸入或輸出點總有輸入或輸出映像區(qū)的某一位與之對應, PLC 在執(zhí)行用戶程序時所需要的外部信息取自于I/O 映像區(qū), 而不直接與外部設備發(fā)生關系。I/O 映像區(qū)的建立, 使PLC 工作時只和有關地址單元內(nèi)所存信息狀態(tài)發(fā)生關系, 系統(tǒng)輸出也是只給內(nèi)存某一地址單元設定一個狀態(tài)。
PLC 上電后在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下, 周而復始地按規(guī)定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務進行查詢、判斷和執(zhí)行, 用戶程序執(zhí)行、輸入/輸出信息處理。
1.2 PLC 控制程序開發(fā)
下位機是整個控制系統(tǒng)的核心部分, 負責完成所有的控制功能和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集功能?？刂破骺刂瞥绦蚓幹频暮脡? 直接影響到控制速度和控制效果, 也同時將影響到以后的維護工作。按照污水處理的工藝流程, 將程序分成若干個子程序模塊和公用子程序模塊, 各個工藝段之間的控制程序互相不影響, 獨立運行, 各模塊相互獨立, 分別控制著某一操作單元, 各操作單元有自動與手動兩種運行方式, 當某一操作單元選用手動時, 相應的程序模塊不予運行, 這樣, 當某一單元操作出現(xiàn)故障時, 可及時從整個系統(tǒng)中脫離,增加了系統(tǒng)的可靠性。PLC 控制程序的算法如下:
(1)首先, 判斷粗格柵是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行粗格柵自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
(2)判斷沉砂池是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行沉砂池自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
(3)判斷細格柵是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行細格柵自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
(4)判斷初沉池是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行初沉池自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
(5)判斷纖維濾池是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行生物濾池自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
(6)判斷提升泵房是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行提升泵房自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
(7)判斷曝氣池是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行曝氣池自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
(8)判斷二沉池是否自動控制, 若為自動控制, 則執(zhí)行二沉池自動控制程序, 否則, 則執(zhí)行手動控制;
2. 上位機監(jiān)控軟件開發(fā)
上位機監(jiān)控界面采用組態(tài)軟件WinCC 進行開發(fā), 完成對系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集以及控制工藝流程的實時監(jiān)控。西門子視窗控制中心SIEMENS WinCC 是一個集成的人機界面(HMI)系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)。WinCC 提供各種PLC 驅(qū)動程序, 因此使PLC 與上位機聯(lián)接變得非常容易。
由于監(jiān)控系統(tǒng)要求覆蓋幾乎整個工藝流程, 因此在結(jié)構(gòu)規(guī)劃時緊緊圍繞合理地安排信息反映形式, 既要實現(xiàn)所有的功能模塊又要保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運行。根據(jù)污水處理廠的自身工藝和控制系統(tǒng)對上位機軟件的要求, 上位機監(jiān)控軟件主要由登錄管理模塊、預測模塊、監(jiān)控界面、趨勢、報警、報表、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)幫助等模塊組成。
3．該系統(tǒng)具有的功能
該系統(tǒng)上位機控制系統(tǒng)具有以下功能該系統(tǒng)上位機控制系統(tǒng)具有以下功能該系統(tǒng)上位機控制系統(tǒng)具有以下功能該系統(tǒng)上位機控制系統(tǒng)具有以下功能：1、對整個系統(tǒng)內(nèi)的設備及運行結(jié)果（泥位、液位、流量）具有控制、監(jiān)視、參數(shù)設定、故障報警、故障診斷功能。2、根據(jù)污水處理工藝和邏輯的要求，嚴格執(zhí)行設備開啟、停止、故障或緊急停機等控制。3、系統(tǒng)動態(tài)顯示，畫面將各個工藝流程直觀的顯示在屏幕上，可以實時監(jiān)控系統(tǒng)設備的工作狀態(tài)和參數(shù)。4、選擇合理的自動運行模式，使整個系統(tǒng)的運行處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，并能達到污水處理的工藝要求。5、當設備或控制參數(shù)接近非正常狀態(tài)時，界面有報警提示，并伴有聲音報警。6、進行報警歷史記錄，將故障分類整理歸檔，且報警記錄不可刪除，用于事故分析和追憶。7、歷史數(shù)據(jù)通過歷史庫進行存儲，操作人員可以方便的生成重要設備和監(jiān)測指標的運行報表和曲線，并具有隨時進行調(diào)用、打印功能。8、系統(tǒng)具有用戶權(quán)限管理功能，對工程各關鍵操作都設有不同級別的權(quán)限，以保證系統(tǒng)的安全性。
結(jié)束語： 水是經(jīng)濟發(fā)展和社會可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素，而城市污水則成為制約許多城市可持續(xù)發(fā)展的主要原因之一。到目前為止，世界各國已經(jīng)研究出不同的污水處理方法，我國環(huán)保理論和工藝研究與國外的差距不大，差距比較大的是環(huán)保單元設備和自動控制系統(tǒng)。污水處理自動控制系統(tǒng)是一項綜合的系統(tǒng)工程，具有長期性和復雜性，利用自動控制系統(tǒng)處理好污水，在一定程度上可以避免環(huán)境惡化和經(jīng)濟資源的損失。關于污水處理控制系統(tǒng)的設計，應符合國家相關部門的電氣設計基本要求，并結(jié)合具體情況綜合考慮，選取設計成本較低，維護費用較少，可靠性較較強的污水處理自動控制系統(tǒng)設計，只有這樣，才能保證水資源的持續(xù)再生功能的發(fā)揮，進而改善水環(huán)境污染的現(xiàn)狀。
參考文獻：
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污水處理控制系統(tǒng)范文第5篇
關鍵詞：自動控制；污水處理；應用；優(yōu)化
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
引言
隨著科技水平的進步，城市工業(yè)迅速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，使得生活用水和工業(yè)廢水逐漸增加，這就需要加快城市污水處理工程的建設，減少對環(huán)境的污染。然而，整體來說，我國目前的處理技術與國際水平相比還較落后，水質(zhì)也得不到有效提高，不能充分利用。所以，急需優(yōu)化設計出一套先進的控制系統(tǒng)，提高污水處理效率，節(jié)約能源。
一、自動控制在污水處理中應用的必然性
目前污水處理常用的方法就是生物處理法，該方法是一種具有非常高難度的非線性系統(tǒng)。而目前我國各企業(yè)在污水處理方面無論是對其設計還是運行都沒有足夠的經(jīng)驗，還不能很好的運用在試驗上，因此，在污水處理效果上還存在著很大的誤差，所以說，必須在一些高效的污水處理系統(tǒng)上實現(xiàn)自動化控制，促使其能夠更好地發(fā)揮出其應用的作用，提高污水處理的工作效率，所以說污水處理實現(xiàn)自動化是社會發(fā)展的必然選擇。
二、自動控制系統(tǒng)的組成以及特點
1、自動控制系統(tǒng)的組成
自動控制系統(tǒng)有很多部分組成包括自動控制、數(shù)據(jù)采集、信號處理多方面的內(nèi)容。利用這些部分的協(xié)調(diào)工作，可以實現(xiàn)自動對污水進行處理。在進行污水處理的過程之中，系統(tǒng)能夠自動進行控制，并且對系統(tǒng)以及污水的處理情況進行檢測，一旦出現(xiàn)問題可以進行故障報警，這樣就可以達到更好的處理效果了。
2、自動控制系統(tǒng)的特點
自動控制系統(tǒng)主要是分為軟件以及硬件兩個部分，對于該兩個部分來說，其都有自身的特點。軟件部分的特點是其可以在進行操作的過程之中結(jié)合功能塊圖編程，讓操作人員控制更加的方便，同時也可以利用高級語言完成數(shù)學的復雜算法，這樣用戶在進行工作的時候不但方便，而且可以利用特定以及自定義的功能塊多次的進行工作，有助于功能塊嵌套。硬件方面也就是所選擇的計算機以及網(wǎng)絡等等，在其必須要保證所選擇到的計算機能夠快速的處理信息，同時要提供開放、標準以及有效的工業(yè)網(wǎng)絡，這樣在進行控制以及管理的過程之中效果就會更好。
三、自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應用現(xiàn)狀
1、曝氣池控制
污水當中含有大量的微生物，這些微生物具有不同的生活特性，譬如存在耗氧代謝的過程，而只有合理的曝氣方式，才能夠?qū)⒀鯕庥行Чo微生物，從而起到良好的曝氣效果。首先是好氧處理，在污水和曝氣池已馴化的活性污泥混合之后，污水當中某些容易降解的有機物，會以“吸附”的方式儲存于細胞當中，并發(fā)生氧化反應，而曝氣池中的好氧速率提高之后，微生物就會發(fā)生好氧代謝，進而趨近于微生物的最佳狀態(tài)。其次是根據(jù)污水當中氧氣的濃度變化狀態(tài)，對進水有機物含量進行推測，實行曝氣量的模糊控制，以及結(jié)合模糊控制系統(tǒng)，建立控制的推理合成規(guī)制和控制規(guī)則。再次是建立動態(tài)數(shù)學模型，仿真研究各種操作狀態(tài)中的氧氣傳遞速率，通過系統(tǒng)的優(yōu)化控制，有效節(jié)約曝氣的能耗水平。最后是采用模糊控制計算方式，控制污水中的溶解氧，采用多元模塊的組合在線控制模式，形成溶解氧模糊閉環(huán)反饋控制的效果，其中需要控制好溶解氧的濃度和鼓風機的風量。
2、PH控制
污水的進水時，PH變化幅度很大，為提高污水處理效果，要求將PH值控制在規(guī)范范圍內(nèi)，以滿足污水物理處理、化學處理、生物處理等所需。首先是針對酸性的污水，采用仿人智能模糊控制手段，輸入PH偏差和偏差變化率，計算得出堿液閥門的開度增量，并以此作為控制變量確定閥門的實際開度，提高閥門開度控制的效果。其次是根據(jù)PH的曲線特征，采用非線性增益補償?shù)姆椒?，補償PH靜態(tài)增益的變化，并建立非線性控制模型，閉環(huán)精確控制污水的PH值。最后是在污水處理雙反應的過程中，將污水注入到PH控制器當中，估計污水正時滯的放大系數(shù)和轉(zhuǎn)換正時滯模型，從而計算出污水處理的滯后時間系數(shù)等。
3、DCS控制系統(tǒng)分析
目前污水處理廠普遍使用集散（DCS）控制系統(tǒng)[2]，這種控制體系結(jié)構(gòu)分為三級：分散過程控制級，集中操作監(jiān)控級和綜合信息管理級，各級之間由通信網(wǎng)絡連接。通信網(wǎng)絡是DCS的神經(jīng)中樞，它將物理上分散配置的多臺電腦有機連接起來，實現(xiàn)相互協(xié)調(diào)、資源共享的集中管理。其中分散控制級是直接面向生產(chǎn)過程的，控制單元與現(xiàn)場各種裝置如測量儀與變送器、執(zhí)行器、記錄儀表等直接相連，完成數(shù)據(jù)的采集與控制、設備運行狀況的監(jiān)測與故障診斷等。集中操作監(jiān)控級以監(jiān)視為主要任務，兼有部分管理功能，它是面向操作員與控制系統(tǒng)工程師的，所以這級需要配備先進技術、功能強大的計算機系統(tǒng)及各類外部裝置，當然還需要軟件支持，確保工作人員的監(jiān)視與操作。綜合信息管理級是實現(xiàn)整個工廠的綜合信息的管理，主要執(zhí)行污水處理量、成本核算等信息匯總、綜合、協(xié)調(diào)等管理功能，為實際處理過程提供決策指導，以保工廠的最佳經(jīng)營狀態(tài)。整個操作過程理論上貌似很完善，但實際中存在很多問題，如隨著企業(yè)規(guī)模的擴大，現(xiàn)場的控制單元由原來處理幾個設備，現(xiàn)在可能要增加到幾十個，控制儀表的功能和精度可能還完不成這么多任務，而且一個設備出現(xiàn)故障就會導致現(xiàn)場多處設施不能正常運行甚至停轉(zhuǎn)，這就嚴重影響污水處理的效率。因此，需要對現(xiàn)有的控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，以解決其運行過程中存在的問題。
四、城市污水處理控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計
1、DCS系統(tǒng)的改進
用FCS（即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）代替DCS控制系統(tǒng)，將控制站化整為零，分散分布到各臺現(xiàn)場總線儀表中，現(xiàn)場總線上構(gòu)成分散的控制回路，實現(xiàn)了徹底的分散控制。相比較DCS控制系統(tǒng)，F(xiàn)CS優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾方面：（1）用一對通信線連接多臺數(shù)字儀表；（2）用多變量、雙向、數(shù)字式的傳輸方式；（3）現(xiàn)在儀表用多功能的；（4）虛擬控制站用分散式；（5）改變了傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準；（6）從自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、設計方法和調(diào)試安裝方法方面進行了改革。這樣就使得，生產(chǎn)現(xiàn)場，當一臺設備出現(xiàn)故障，并無影響其他設備的正常運行，解決了同一級相互影響的缺點。
2、提高檢測設備的精度
在進行污水處理的過程之中，關鍵的目的是要保證經(jīng)過處理以后的污水可以達到排放標準，不對環(huán)境造成任何的傷害。由于檢測設備的精度不夠，就會導致自動控制系統(tǒng)在進行控制的過程之中會遇到問題，檢測之中存在的誤差導致自動控制系統(tǒng)在工作的過程之中就會按照檢測的結(jié)果來進行，這樣就會導致自動控制系統(tǒng)所處理的污水不能達到排放標準，雖然其提高了工作效率，不過并不能保證工作的效果，所以污水處理在引進自動控制系統(tǒng)的同時，也要注意對檢測設備的精度提高，這樣才可以保證檢測結(jié)果的準確，使自動控制系統(tǒng)在工作的過程之中可以達到更好的工作效果。
3、曝氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計
把曝氣控制系統(tǒng)由原來的單回路控制改為串級回路控制，也就是再增加一套副控制回路，即增加對鼓風機的自動控制，進而控制曝氣量，加快控制速度，經(jīng)濟而高效。串級控制回路中，把曝氣池內(nèi)溶氧量DO作為主調(diào)參數(shù)，把鼓風機的壓力作為副調(diào)參數(shù)，以便快速穩(wěn)定DO。在正常情況下，曝氣池內(nèi)的需氧量恒定，曝氣量保持不變，DO與設定值相等。事實上，在操作過程中，不可避免地要受到各種干擾，大致可以分為三種情況：（1）干擾進入副回路；（2）干擾進入主回路；（3）干擾同時進入主、副回路；但不管干擾進入哪個回路，通過副回路的粗調(diào)和主回路的細調(diào)，都能使DO快速恢復到設定值，調(diào)節(jié)速度明顯要快于單回路的控制。
結(jié)束語
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，污水處理面臨著更多、更新的問題，實現(xiàn)自動化控制是必然的選擇，這將會在最大程度上降低事故發(fā)生的概率，從而提高企業(yè)的管理效率和經(jīng)濟效益。
參考文獻
