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第1篇：污水處理控制系統范文

（貴州電子信息職業技術學院，貴州 凱里 556000）

【摘　要】結合污水處理控制系統的實際情況，以貴州某一污水處理廠的污水處理自動控制系統為主要研究對象，結合現場的實際情況和具體的控制要求，闡述了基于DCS的污水處理自動控制系統的應用

關鍵詞 污水處理；集散控制系統；應用

作者簡介：楊德校（1983.11—），男，侗族，研究生，講師，研究方向為自動控制。

1　污水處理概述

目前污水處理的方式有多種多樣，采用工業控制技術的越來越多，我國很多地方的污水處理廠都采用集散控制系統來進行控制，把廠區內的各個站點設置現場計算機和PLC，對污水處理實行自動化控制，包括污水過濾（粗格柵、細格柵）、化學反應池（絮凝劑、氯氣等的投加）、沉淀池、污泥壓縮、泵房機組控制等等。

1.1　污水處理技術介紹

1.1.1　手動控制

這樣的污水處理方式成本較低、難度小，在一些規模不大的污水處理場所有應用；

1.1.2　半自動控制

由于成本問題等，目前中型、小型污水處理廠采用這種方式的較多；

1.1.3　全自動控制技術

這種控制方式是目前應用較為廣泛的方式，也是自動控制技術的發展方向。

1.2　污水處理自動控制技術的難點

1.2.1　系統規模大

污水處理廠的規模一般都比較大，污水處理工藝相對較復雜，每個工藝站點的位置相對分散，變量多、大滯后、多回路的大系統。

1.2.2　超調量大

由于污水處理是一個批次生產的過程，污水分成批次進入化學反應池里，每一批次進水，給控制帶來了一定的困難，每一次進水都有一個切入問題。每一個批次的控制過程時間相對較短，系統剛剛穩定，控制過程就結束了。

1.2.3　連鎖控制

污水處理工藝中，前后每一道工序間存在著互鎖關系，有的傳感器存在較大誤差、之后以及價格較貴等一系列問題，這些問題都會影響控制系統的實時性和精度。

1.2.4　高能耗問題

污水處理廠所使用的設備都是高能耗、大功率的設備，在設計控制系統時需要考慮設備的合理配置使用、設備的保護以及節能問題。

1.2.5　其他問題

除了上述難點外，還有工作環境惡劣、大滯后問題、網絡通信等問題。

2　集散控制系統

DCS即集散型控制系統（distributed control system），主要技術基礎是4c技術即：計算機技術（computer），通信技術（communication），控制技術（control）圖形顯示技術（CRT）。其有一個工程師站，至少有一個操作員站，至少一個現場控制站，一條系統網絡。DCS系統是通過某種通信網絡將分布在工業現場附近的現場控制站和控制中心的工程師站及操作員站等連接起來，以完成對現場生產設備的分散控制和集中管理。

3　集散控制系統在污水處理中的應用

3.1　污水處理集散控制系統的組成

項目污水處理廠DCS系統的設計主要考慮以下兩個方面：

（1）根據污水處理設計工藝的相關參數、數學模型、控制目標、測量值與設定值等等來對系統各處理單元的功能和工藝控制過程進行詳細系統的分析，然后根據分析來對系統中各單元以及工藝控制過程進行分解，從而得到處理工藝過程控制的整體構想；

（2）根據干擾源的振幅來確定對于的工藝過程控制任務，包括工藝過程穩定、工藝過程優化以及工藝過程保護，協調好各個單元相互之間的關系，以便于確定整個處理工藝的控制過程，從而實現對整個處理系統的控制。

圖1所示的DCS系統由兩臺上位機、兩個遠程I/O口以及三個下位現場控制站組成。系統采用的監控軟件是西門子公司的WINCC組態王軟件。硬件部分采用西門子公司的S7-300系列的PLC。DCS系統主要由以下幾個部分組合而成：FCU（現場控制單元）、人機接口、通信技術。

3.2　污水處理系統

項目系統污水處理廠第一步采用通用的格柵加上旋流沉砂的工藝，用于去除掉待處理污水中的泥沙和雜質；第二步的生化處理則采用奧貝爾氧化溝的污水處理工藝，第三步的污泥處理我們采用先加藥后用帶式壓濾機壓縮脫水的工藝，其系統工藝的流程如圖2所示。

項目系統污水處理廠的污水處理預處理段分為四部分，第一為粗格柵井、第二為污水提升泵房、第三為細格柵井、第四為旋流沉砂池，通過預處理，可以把待處理污水中的塑料袋、砂粒、果皮紙屑和樹枝等雜物去除掉。

進入處理區的污水經過粗格柵后，較大的塑料袋、水瓶、樹枝和泡沫塊等雜物會被粗格柵去除掉，這些雜物送到壓榨機壓榨后外運，經過初次過濾的污水就進入下一階段：污水提升泵房。

污水提升泵房里面安裝有超聲波液位計，用于測量液位高低，有液位高低來確定污水泵的工作狀況。從污水提升泵房提升出來的污水流入細格柵井，進行進一步處理。

從污水提升泵房出來的污水進入細格柵井，細格柵井設置有兩條柵道，相對于粗格柵，細格柵的間距和寬度都要小很多，污水流經細格柵后，較小的紙屑、樹葉等就被攔截住。細格柵還配套設置了液位差傳感器，用于測量柵前柵后的液位高低，并由此來控制設備的運行。

細格柵井出來的水進入兩座旋流沉砂池，旋流沉砂池與細格柵配套。旋流除砂機安裝在對應的旋流沉砂池里，旋流除砂機把砂水進行分離，這樣就把污水中的砂粒給去除掉，更進一步的把水清潔。

本項目系統分成三個控制層：遠程監控層、集中控制層和現場控制層三個部分。現場控制層主要包括現場的控制電柜、傳感器和儀表等等設備。現場控制層在整個系統中處于最底層，主要負責控制現場設備的運行以及監控和檢測信號等工作，同時與集中控制層通信，把采集到的信息及時傳遞到集中控制層，集中控制層把控制指令傳送到現場控制層，實現對現場設備的遠程監控。

4　結束語

本項目所采用的DCS系統自動化程度很高，但與實際的控制要求相比還是存在一些不足之處，隨著社會的發展，控制要求以及工藝操作的要求進一步提高，在自控系統方面的自動化程度的設計還需要進一步加強，本文還存在以下一些問題需要進一步改進。

（1）系統的整體性能需要進一步完善，提高控制的精度和管理的工作效率，創造良好的條件來增強污水處理的自動化水平。

（2）本系統能夠及時發展問題并能夠迅速報警，但對于系統的少數故障不能進行正確有效的判斷，需要加入人工元素，在以后的類似的系統設計中需加強，這樣使得系統的可靠性更高。

（3）對系統的網絡擴展力度還有待進一步加強。

參考文獻

［1］伊學農．污水處理廠運行與設備維護管理作[M]．化學工業出版社,2011,02.

［2］何衍慶.集散控制系統原理及應用[M].化學工業出版社,2009,06.

［3］唐磊.DCS系統在污水處理裝置自動化控制中的應用[D].濟南:山東大學 ,2010,03.

第2篇：污水處理控制系統范文

關鍵詞：污水處理 S7-300PLC 軟件仿真

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）11-0002-03

1 引言

隨著工業的不斷發展和城市人口的急劇增加，大量工業和生活污水未經處理流入江河湖海，使環境和飲用水被嚴重污染。因此，建立高度自動化的污水處理廠是解決水污染問題的有效途徑。為確保污水處理工藝和設備能長期安全可靠地運行，采用西門子S7-300PLC1可編程控制器和智能檢測儀表組成下位機，上位機采用工業計算機，實現對現場設備的監控。該系統集過程控制和科學管理于一體，具有可靠性高、控制性能優越、管理功能完善等優點，對指導工藝及設備的正常運行，提高自動化控制和管理水平發揮了重要作用。

主要工作是通過PLC的編程完成整個污水處理過程的自動高效運行，通過PLC與上位機以及現場的布線使其能根據污水處理每個階段的控制理量的變化自動完成相應的處理動作，從而保持污水處理的各項指標達到用戶設定的要求。

2 污水處理工藝流程

污水處理廠從主污水管道而來的污水進入格間，由粗格柵和細格柵將污水中體積較大的污物除去。進而流入進水泵房，該處應為全廠區標高的最低處，進水泵房底部放置大功率潛水泵，主要用于將污水提升到高處的旋流塵沙池，以使污水只靠重力作用流經其余的處理階段。旋流塵沙池將污水中的砂子分離出來，經過旋流砂池的污水靠重力進入生物池，生物池為厭氧/好氧生物反應池，經過生物的作用，將有機物質分解。然后污水通過污泥泵池進入二級沉淀池，經過刮泥橋的運動，池上面的浮渣進入浮渣井中，池下部的污泥由真空泵吸出并送到污泥均質池。經過二次沉淀處理后的污水通過管道自流到消毒渠道，經紫外線消毒達到標準，經過處理的污水經管道自流到附近的河流。污水處理的工藝圖如（圖1）。

3 控制系統總體方案

各個控制池之間采用分布式I/O ET200進行通信連接，并由PROFIBUS總線連接至單片機的CPU模塊。CP342-5是S7-300系列的PROFIBUS通信模塊，可以作為DP主站或從站，但是不能同時作為主站或從站，且只能在S7-300的中央機架上使用。CP342-5與CPU上集成的DP接口不一樣，其對應的通信接口區不是I區和Q區，而是虛擬的通信區，需要調用CP通信功能FC1和FC2。系統各部分之間的連線以及通信線路連接如（圖2）所示。

4 控制系統硬件設計

本設計選用西門子的S7-300PLC進行污水處理的控制。通過對設計要求分析得到需要的數字量輸入為65；數字量輸出為65；模擬量輸入為38；模擬量輸出為24。基于此選擇CPU型號為CPU314。CPU314使用于要求高速處理和中等I/O規模的任務。它可以裝載中等規模的程序，其每1KB二進制語句執行的時間為0.3ms。CPU314內置24KB的RAM，其裝載存儲器為內置40KB的RAM，可用擴展卡擴展裝載存儲器，最大容量可為512KB。最大可擴展512點數字量I/O或64路模擬量通道。

CPU314的操作系統是事件驅動的用戶程序掃描過程。CPU響應事件，操作系統自動調用該事件的組織塊OB。CPU314可以調用128個功能塊FB，128個功能調用塊FC，127個數據塊DB，OB、FB、FC、DB的容量均不大于8KB。此外，有34個系統功能塊SFC集成在操作系統中供用戶調用，有9個系統數據塊SDB裝載S7-300的系統參數，這些參數可用STEP7組態軟件輸入。

4.1 I/O模塊的選擇

由于CPU314型PLC主機不存在數字量的輸出模塊，因此需要擴展數字量的輸出模塊。由于數字量輸出的點數為65，因此選用3個數字量輸出模塊SM322。SM322將S7-300內部的信號電平轉換成過程所需要的外部信號電平，同時有隔離和功率放大的作用。可以直接驅動電磁閥、接觸器、小型電機、燈和電機啟動器等，輸出的電流的典型值為0.5～2A，負載由外部現場提供。其主要的技術特征為：額定電壓24 V DC；輸出點數32點晶體管；與總線采用光耦合隔離；最小輸出電流5mA；功率9W。

4.2 硬件組態及參數設置

在PLC控制系統設計的初期，首先應根據系統的輸入、輸出信號的性質和點數，以及對控制系統的功能要求，確定系統的硬件配置。對于S7-300來說，如果SM、FM和CP的塊數超過8塊，除了中央機架外還需要配置擴展機架和接口模塊。本設計利用SIMATIC管理器STEP7進行硬件的配置工作（圖3）。

5 程序設計及仿真

以污水處理的應急池為例說明設計過程：

（1）顯示要求：①COD：顯示范圍2000～8000mg/L，監測頻率2小時/次；由于傳感器采集的COD數值為模擬量，需要模擬量輸入模塊SM331；顯示的數值同樣為模擬量因此需要用到模擬量輸出模塊SM332。監測頻率為兩小時，需要用到保持型延時接通定時器SS_ODTS。COD的數值顯示范圍在2000～8000范圍內，8000的對應的二進制數值為“1111101000000”共13位，因此選用的模擬量輸入模塊的類型為AI8×14Bit，表示8通道的14位二進制輸入；同樣輸出模塊選擇類型為AO4×16Bit。②氨氮：顯示范圍0～200mg/L，監測頻率2小時/次；同樣需要模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332，以及保持型延時接通定時器SS_ODTS。③PH值：顯示范圍0～14，需要模擬量輸入/輸出。

（2）控制要求：根據PH計顯示數據，控制加堿量，調節應急池出水PH在6～9。需要用到比較器，當PH值小于6時接通控制電機往應急池中加減；當PH值大于9時控制電機往應急池中加水。

5.1 程序設計

設計說明：COD的輸入數據存放在PID256中，輸出數據存放在PQD260中；氨氮的輸入數據存放在PIW264中，輸出數據存放在PQW266中；PH值輸入值存放在PIB268中，輸出值存放在PQB269中。

（1）程序結構

OB1為主程序，負責調用控制程序FB1，FB2。DB1、DB2、DB3為FB1型數據塊，DB1為COD顯示控制的數據塊，DB2為氨氮顯示的控制數據塊，DB3為PH值顯示的數據塊。FB2為PH控制的功能塊（圖4）。

（2）OB1程序設計（圖4）

5.2 控制系統仿真

仿真界面如（圖5）所示。選擇RUN-P模式，為可編程運行方式，CPU掃描用戶程序，既可以用編程裝置從CPU中讀出，也可以由編程裝置裝入CPU中。用編程裝置可以監控程序的運行。

在仿真界面插入IB0、QB0、IB268。其中IB0表示可以設置節點I0.0-I0.1的值；QB0表示Q0.0-Q0.3對應的輸出值；IB268用以設置PH值，以二進制形表示。如（圖5）所示，假設PH值為13（對號表示導通），則Q0.0與Q0.2接通。

當定時器計時時間達到2小時時刻，COD和氨氮的數據傳輸到輸出設備（綠線表示導通，下同）（圖6）。

當MW200的值即PIB268中的值也就是檢測的PH值設置為4時，由于小于6則Q0.3控制的電機轉動向應急池中加堿（圖7）。

當MW200的值即PIB268中的值也就是檢測的PH值設置為13時，由于大于9則Q0.2控制的電機轉動向應急池中加水。以保證PH值控制在合理的范圍內（圖8）。

6 結語

本文在研究污水處理的基本工藝流程的基礎上，設計了以PLC為主控制器的污水處理控制系統。針對某種控制要求編寫了相應的程序段，對控制系統進行軟件設計并仿真，結果表明PLC的控制過程的優越性。PLC控制系統可靠性高，抗干擾能力強；功能完善，適用性強；維護方便，易于維護等一系列特點使其在更多場合得以應用。

參考文獻

[1]劉栓，王太通.PLC控制系統在污水處理過程中的應用[J].礦山機械，2003.6.

第3篇：污水處理控制系統范文

關鍵詞：自動化控制系統；設計思路；設計要求；系統組成；未來展望；

中圖分類號：TH165+.4文獻標識碼： A 文章編號：

1、自動化控制系統設計的意義

污水處理的問題一直受到人們的關注。當今社會，隨著計算機與自動化控制技術的日漸成熟與發展，人們也開始將這些新興技術應用于污水處理這一領域并且取得了一定的進展，在污水處理問題上，自動化控制技術展現出了很多優點，例如：節約能源，節約管理成本，提高凈水的質量，減少人為的因素等等，所以說，研究基于計算機技術的自動化控制系統具有十分重要的意義。

2、自動化控制系統的設計思路和設計要求

2.1自動化控制系統的設計思路

自動化控制系統的設計思路是：

1、確定整體模塊：根據污水實際情況及工藝整體要求，運用特性曲線、數學模型、有關規定、測定值等對污水處理各單元作全面的整體模塊化結構表達；

優化工藝過程：根據工藝的具體要求、主要干擾因素等對整體的模塊化進行相應的調整。

2.2自動化控制系統的設計要求

設計方案要在保證安全性、可行性、穩定性和方便性的基礎上滿足工藝具體要求，并且應該盡量優化系統方案，減輕勞動強度，降低處理成本，改善操作環境，力求達到污水處理的現代化管理。具體要求如下：

能夠自動或者手動控制所有的設備，并且這些設備所測的數據都能反饋到中央控制室，在屏幕上顯示；

通過鍵盤或者面板可以改變各個設定值且設定值不得隨意更改；

能按設定自動控制并且全天候連續工作；

工藝參數、進/出水水質指標應能反饋，有利于改善工藝；

要實現整個系統的故障報警系統，保證安全；

滿足歷史趨勢、實時數據趨勢、歷史報警記錄和數據報表等統計功能。

3、自動化控制系統的組成

自動化控制系統是由中央控制系統、現場控制系統、監控系統和故障與報警系統組成的，下面逐一進行介紹：

3.1中央控制系統

中央控制系統是通過借助于不同性能的計算機操作，從而完成對污水處理各環節的集中控制和檢測功能的部分，并且要配有顯示器、打印機、UPS電源等設施。它的作用為：1、對各PLC站和設計單元進行遠程控制，監視全流程設備運行狀態；2、收集實際運行中的各項參數，對數據進行處理保存，以供后來的調配使用；3、將污水處理過程中的信息（如：機器狀態、設定參數、測量值、累計運行時間等）集中展現出來，為工藝調度及設備運轉調度提供直觀依據，優化調度計劃，使工藝控制更及時，處理污水效果更好；4、對控制器的傳輸信號進行監視和判別，準確及時的發現故障信息并進行聲光報警；5、打印報表、事故報告等。

3.2現場控制系統

污水廠的現場控制站往往選用控制器PLC，所以我們首先來介紹一下PLC：

PLC是以計算機技術為基礎的新型工業可編程控制器。它是一種局部的控制器，但是較大的控制系統可以通過多臺PLC互聯來實現，它可靠性高并且抗擾能力強，因此適合于污水處理的現場環境。

污水處理廠以中央控制室為中心，在作業現場設有多個現場控制站，中央控制室和各個控制站以及各個控制站之間都是通過網絡相連接，來實現信息的相互溝通。PLC控制系統實時對現場進行自動檢測并實時傳輸數據，使得中央控制系統能及時有效地進行遠程數據控制，并且每個PLC控制子站都能根據自身的優化程序獨立運行，調節設備，優化控制功能，所以PLC是污水處理廠的控制核心部件，并且，PLC均采用模塊化結構，使用靈活，維修方便。

3.3監控系統

SCADA是污水處理的監控系統，一般采用三級控制層：1、遠程監控：中央控制室通過SCADA系統網絡對遠端的設備進行監控，技術人員可以通過計算機操縱監控機，對污泥回流泵、推流器、吸刮泥機、鼓風機、提升水泵等生產設備的狀態進行監控，還可以獲得所需的數據和參數；2、現場監控：通過現場的PLC的子站執行控制設備的任務；3、手動監控：所有現場設備都能通過轉換開關切換為手動模式，控制設備的開啟和關閉，并且較之遠程控制，具有優先控制的功能，因此即使在PLC發生故障的時候，也能手動控制，將危險分散。

3.4故障與報警系統

由于污水處理現場的環境惡劣，因此為防止事故發生，故障與報警系統是必不可少的一部分。故障發生的原因：惡劣的天氣現象，頻繁的開停大功率設備，設備安裝隱患，元器件老化，濃度超標等。故障的發生對象為：受控裝置，自動檢測儀表，計算機系統和PLC方面。可見故障發生的原因和對象是多方面的，所以，必須要做好報警系統，減少不必要的損失。

4、現階段自動化控制系統存在的問題及解決措施

4.1自動化控制系統存在的問題

現階段我國的污水處理的自動化控制系統存在諸多問題，現列舉如下：

1、我國污水處理廠多采用國外進口設備與控制系統：因為雖然當前國內的設備發展迅猛，但是國內起步晚并且集中于低端產品，生產的自動化儀表、設備的性能和可靠性不強，所以相比于國外的先進設備還相差甚遠，因此國內往往成套的購進國外的進口設備，成本高并且維護困難；

2、建模不精確：國內雖然多采用國外的先進設備，但是只是硬件合格，控制技術并沒有引起足夠的重視，但是自動控制裝置需要精確的數學模型，需要遵循嚴格的線性化假設，但是現實操作中，往往存在偏差，出現一些非線性的情況，所以難以獲得精確的數學模型；

3、誤差太大：誤差即包括無法避免的客觀誤差-量化誤差，也包括可以盡量降低的儀器誤差，環境誤差等。其中量化誤差是不可避免的。

4.2解決措施

基于上述問題，下面提出幾點簡單的對應措施：

1、增強自主創新，集中智慧研究自動化控制系統的高端產品，雖然前期投入很大，但是長遠看來，意義重大；

培養專業人才，深入研究自動控制裝置的數學模型；

3、定時將測量值與國家標準值相比較并進行校正，盡量減小量化誤差，并且注意對儀器的維護，盡量減小環境對測定的影響。

5、自動化控制系統的未來及展望

自動化控制系統的未來的方向是智能控制。智能控制用來解決傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題，它是多學科的交叉，包括：模糊控制、神經網絡控制、專家控制等。

5.1模糊控制

模糊控制是利用模糊數學的基本思想和理論的控制方法。在傳統的控制領域里。控制系統動態模式的精確與否是影響控制優劣的因素，然而，對于復雜系統來說，由于變量太多，往往難以正確的描述系統的動態，是就通過簡化系統動態來達到控制的目的。其特別適合于水處理的過程并且已經應用于水處理的多個領域。

5.2神經網絡控制

神經網絡控制是通過模擬人腦的神經網絡而設計的控制，已經引起了很多學者的重視，因為它的優點顯著，能充分逼近任何非線性的過程，并且能結合其他控制方法使用。目前已經有了一些成功的應用，例如：誤差反向傳播（BP）神經網絡、徑向基函數（RBF）神經網絡和自適應神經網絡等。

5.3專家控制

專家控制是一種計算機程序系統，人類專家的知識水平和一些經驗被編輯成了計算機語言，從而形成了數據庫，以用來處理某些特定問題。

結語：與傳統工藝相比，自動化控制系統具有不可比擬的優勢，雖然現階段它的設計中還存在一些問題，但是隨著計算機技術和自動化技術的發展，自動化控制系統的功能一定會更加壯大。

參考文獻：

[1]應健方.自動化控制系統在污水處理中的運用[J].科技向導,2011(11):130.

[2]蔡環宇.污水處理控制系統的幾點思考[J].西南給排水,2011(33):42-44.

第4篇：污水處理控制系統范文

關鍵詞：工業控制系統；自動化系統污水處理

Abstract: this paper mainly introduces the present sewage disposal automation the composition of the system, analyzes the core of as the PLC controller and communication network selection and overall solutions, specified the sewage treatment plant automation system application, and finally analyses the sewage treatment plant automation system of improvement and development.

Keywords: industrial control system; Automation system sewage treatment

中圖分類號： U664.9+2文獻標識碼：A文章編號：

引言

人類對水資源的需求以驚人的速度擴大和日益嚴重的水污染蠶食大量可供消費的水資源。目前城市生活污水處理已經受到各地政府和許多研究人員的關注。為了提高污水處理的效果和管理，實現污水處理自動化控制是關鍵。當前我國污水處理自動化控制還比較初步，有待于迸一步的提高和完善。

1.污水處理的意義及現狀

中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業化的加速，同時近年來江南水鄉出現嚴重干旱，水資源的需求缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理行業成為新興產業，目前與自來水生產、供水、排水、中水回用行業處于同等重要地位。雖然由于國家和各級政府對環境保護重視程度的不斷提高，中國污水處理行業正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮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面臨的最現實的問題。

采用計算機技術、跟蹤經常變化的水處理情況，檢測不同時間的水質指標數據，在計算機上動態現實，對這些數據進行分析處理，并記錄下來，以備在需要的時候查閱。通過分析數據趨勢走向，隨時調整個設備及工藝過程參數，使其達到優化控制狀態，經濟運行，節省能耗。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。

3.工業污水處理系統特點：

3.1高可靠與高穩定性：環形冗余以太網方案的出現則保證了系統更高的可靠性，單一點的鏈路中斷不會造成網絡通訊的中斷；而控制器網絡作為OMRON專用的，能在CS系列PLC或上位工控機之間建立靈活方便的傳送和接收大量數據的工廠自動控制網絡，與自控系統在通訊方面有極高的穩定性。充分體現了集中管理分散控制的原則，也保證了高可靠與高穩定性。與此同時，omron基于工業以太網的FINS（FactoryInterfaceNetworkService）通訊服務（FINS通訊服務功能），即使在通訊負擔較大的環境下，仍可保持高穩定性的通訊效果。除網絡部分外，自控系統通過下列技術與工程措施，也確保了系統的長期穩定可靠運性：整個系統選用符合工業級標準的成熟定型產品；PLC模塊具有自診斷（檢錯）與容錯功能；PLC控制柜內具有完善的抗干擾及防雷等技術措施；中控室及現地控制站設備均具備供電冗余功能；即使在上位機發生故障或通信中斷時，現地控制站亦可以在手動模式下獨立完成基本局部控制；

3.2高擴展性：工業以太網具有向下兼容性。對于雙絞線或光纖介質，如果將傳輸速度從10Mbps提升到100Mbps，在大多數場合不需要改變現有的布線，只需更新網絡設備即可。同樣，如果將本系統主干網從100Mbps以太網提升到千兆以太網，只需升級網絡傳輸設備，而無需重新鋪設光纜；

3.3開放性：系統對用戶是開放的。設備的增減、控制方案的選取、系統的擴縮與維護等，用戶都可以在廣泛的設備環境下便利地自己完成。所有硬件接口，軟件協議全部按開放性的標準設計、編制。此外OMRON串行口的協議宏功能，使得開發方不需要編寫專門的通信程序與第三方設備進行通信，原則上OMRONPLC能和任何帶RS-232C，RS-422或RS-485接口的設備進行通信。

3.4操作的實用性：組太軟件和編程軟件都是全中文界面，豐富的圖畫功能，使用戶清晰的了解污水處理廠各工段的運行情況，故障報警點的分支細節，使操作員僅通過鼠標便可各種指令或換畫面；用戶還可通過上位機的網絡訪問網絡內任一節點的數據，梯形監控工具亦可以監控工業以太網甚至控制器網絡內各站PLC梯形圖程序，而不需要現場操作，實現真正的無縫連接。

4.污水過程自動控制系統

格柵控制、水泵控制、沉砂池控制、鼓風機控制、生物反應池控制和脫水機控制等6個自動控制系統構成了自動控制系統的最重要部分。它們由各自相應的PLC監控工作站進行監控，通過網絡對全廠的工藝系統進行調節管理。某一部分出現故障，現場報警信號立即通過網絡反饋到中心控制室，通過打印機將故障的具體信息打印出來，并根據實際情況進行操作，實現方便，快捷，準確，實時。

4.1格柵控制系統

格柵按預定時間周期可自動開啟，并按設定時間運行；亦會根據格柵前后的設定水位差（該水位差值直接反映格柵堵塞情況）自動開啟，以保證格柵正常工作。我們可以將格柵調為現場手動或自動模式。在自動模式下，格柵將根據預定的時間周期及設定的水位差進行工作，自動清污，螺旋輸送器將一起聯動，將污物排除。中心控制室可以設定為遠程手動或自動控制模式。

4.2水泵控制系統

按水泵池的液位控制水泵，按預定的次序逐臺開啟。上一臺水泵不夠用時，開啟下一臺水泵，備用泵最后啟動。根據水泵的運行時間自動將水泵輪換為啟動泵或備用泵，使各水泵的運行時間均等。

對每個泵的控制，有現場手動控制和遠程控制兩種模式。

4.3沉砂池控制系統

沉砂池有閘門、漿葉分離機、吸砂泵、砂水分離器等設備。設備之間存在連鎖關系，在上位機發出啟動指令后，漿葉分離機先連續運轉，吸砂泵在漿葉分離機運行時按程序自動定時啟停，砂水分離器與砂泵同步啟動，延時停機。

4.4鼓風機控制系統

鼓風機系統的主要任務是為反應池曝氣提供充足、穩定的氣量。鼓風機控制系統根據設定的總管參數、自動測量的鼓風機房總管壓力實際值，通過PLC中的PID控制器進行計算、比較，并輸出一定的參數，再通過開（停）鼓風機或調節鼓風機的開度，控制鼓風機出風量。

4.5生物反應池控制系統

生物反應系統的任務是通過培養微生物，并將微生物與污水充分接觸，去除污水中的有機物，還具有除磷脫氮功能。生物反應池控制系統有兩種運行方式：

4.5.1固定運行方式。以固定運行時段的運行方式為基礎，各段運行時間可調，實際運行時刻靈活調節。該方式為主要運行方式。

4.5.2儀表參數控制運行方式。主要利用氧化還原電位的變化率，來確定和調節生物反應的時間。該方式工藝運行較為精確，但對儀表的可靠性和穩定性要求很高。該方式為補充運行方式。

4.6脫水機控制系統

脫水機系統包括污泥脫水生產線、絮凝劑輸送泵、進泥泵和脫水機等設備。當儲泥池中的泥位、水池水位、藥罐藥量符合開機要求時，脫水機控制系統自動啟動污泥脫水生產線，自動調節進泥量，并根據進泥量的測量值和藥、泥比例設定值自動調整進藥量。

5.結論

污水處理自動化系統早在20世紀80年代已引入我國，總體上網絡是安全、可靠、經濟適用的，但隨著科學技術的不斷發展，傳統污水處理自動化系統所存在的缺點也越來越明顯。如早期的DH+網絡具有系統不開放、可集成性差的缺點，有時必須是與網絡設備相同廠家的自控設備才可以鏈入網內，具有一定的局限性；網絡傳輸速率低、信息集成傳輸能力差；只具有生產層，缺乏網絡管理系統，網絡的可管性和可操作性差，缺乏遠程診斷及維護的功能。

參考文獻：

[1]惠鴻忠.污水處理智能監控系統的開發研究.天津:天津科技大學.2005

[2]錢孟康.歐美城市給水排水處理技術考察和比較.2001.1期:34.26

[3]周雙印.DCS集散型控制系統及工業控制技術的最新進展.導彈與航天運載技術.2003.3期:57.62

第5篇：污水處理控制系統范文

[關鍵詞]自動化控制系統 污水處理 應用

中圖分類號：X703.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0139-01

引言

近年來，我國的工業得到了不斷發展，雖然工業發展促進了我國經濟發展和社會進步，但是也帶來了一定的弊端，導致各種污染問題越來越嚴重，尤其是水體污染問題。由于水污染的問題越來越嚴重，采用以往傳統的污水處理方式對水污染進行處理，已經不能滿足社會的需求。因此，在水污染的處理過程中，應該加大各種新型技術的應用，將自動控制系統應用到水污染處理中，以提高處理效率。

1.自動化控制系統的組成和特點

1.1 自動化控制系統的組成

自動化控制系統是一種在計算機基礎上發展起來的控制系統，其主要由信息處理、數據采集和自動控制方面等組成。其中數據采集主要是收集各種污水處理的信息，信號處理系統對收集的信息進行分析和處理，然后將分析結果傳導到自動控制系統上，自動控制系統就能夠對污水處理進行自動控制，同時對污水的處理情況進行檢測。在這個過程中，如果出現了故障，報警系統還會報警，解決故障，最終提高污水處理的效果和效率。

1.2 自動化控制系統的特點

自動化控制系統就是將控制設備、主計算機、檢測元件、執行器件等通過網絡連接起來，通過計算機進行集中控制。自動化控制系統主要有硬件部分和軟件部分兩個部分組成。其中硬件部分主要為計算機和網絡系統等，為了實現自動化控制，計算機一定要具備對各種信息的快速處理。在網絡方面，應該開放和標準的工業網絡，以提高自動控制和管理的效果。對于自動化控制系統的軟件部分，包含了自動化控制系統的各種功能模塊，對于復雜的數學算法，也能夠采用高級語言完成。另外，在軟件方面還可以使用一些自定義的功能模塊或者特定的功能模塊，以提高效率[1]。

2.自動化控制系統在污水處理中的應用

2.1 對污水處理的過程控制

自動化控制系統運用到污水處理中，之所以能夠有效提高污水處理的效率和效果，主要是由于自動化控制系統能夠對污水處理的過程進行控制。自動化控制系統對污水處理過程的控制，主要體現在對污水處理全過程的流程控制、工藝參數控制。在以往的污水處理過程中，工作人員需要到工作現場進行勘查，對各種工藝參數是否正常進行判斷。而自動化控制系統，可以通過計算機對各種工藝參數進行統一分析，不僅能夠采集到各種污水處理的數據，同時還能夠對污水處理的現場設備的運行狀況進行分析和控制，通過計算機控制就可以開啟或者關閉某一些現場設備，從而實現自動控制[2]。對于污水處理的過程控制，控制的內容主要包括數據的采集和儲存，同時還要對采集的數據進行分析，最終根據分析結果進行調度和管理。在這個過程中，所有的控制都是有中央系統統一控制的，因此能夠減少工作人員到現場控制的困境，通過中央控制系統就能夠輕輕松松控制整個污水處理的運行和停止，對于污水處理過程中發生的一些緊急事件，也能夠直接通過計算機進行控制。通過對污水處理的過程控制，能夠有效提高污水處理的效果，改善水質。

2.2 對污水處理的在線監視

在以往的污水處理控制過程中，由于需要工作人員深入到污水處理的現場對各種設備和工藝等進行實際操作，因此對于很多設備的運行是否正常、污水處理的效果是否良好等都不能進行實時控制，而是只有發生事故或者處理完之后才能對污水處理的效果進行評估。而采用自動控制系統，就可以對污水處理的過程進行在線監控和實時監控。自動控制系統具有在線監視功能，通過這個功能模塊，就可以清楚地通過計算機觀看和了解污水處理的動態工藝流程圖，所有現場設備的運行情況也能夠清楚的顯示在流程圖上，對于中藥的工藝參數，當其發生變化時，也能夠顯示出來，實現對污水處理流程的在線監視。在在線監視過程中，如果發現工藝流程或者工藝參數、設備等存在著異常的情況，也能夠通過系統進行干預。

2.3 對污水處理的故障診斷和報警

在污水處理的過程中，設備的運行穩定性非常重要，只有保證所有的設備都能夠正常穩定運行，才能保證污水處理的效果。而自動化控制系統中的故障診斷和報警就是保證設備穩定運行的有效措施。自動控制系統還可以對污水處理過程中的故障進行診斷和報警，系統具有故障診斷功能和報警功能。在污水處理的流程中，并不能保障所有的設備運行狀態都處于最佳，因此設備故障是不可避免的，只能采取一定的措施減少。當設備發生故障時，通過自動控制系統就可以顯示出來，然后尋找故障的發生部位，并進行報警。故障診斷和報警系統不僅僅是發現故障，還能夠有效解決各種故障[3]。對于污水處理過程中的故障，故障診斷系統還能夠對一些簡單的事故進行分析和調整，保證系統能夠穩定運行。系統在對故障進行報警時，會顯示出報警的畫面，從而提示操作人員對故障進行處理。

3.結語

將自動控制系統運用到污水處理中，可以對污水處理進行自動化控制，加強對污水處理過程的控制和在線監控，同時對故障進行診斷和報警。在以后的發展中，應該加強自動控制系統對污水處理回用、低能耗污水處理以及污水處理剩余污泥的無害化和資源化的方向研究，同時還應該建立污水生物處理模型，使污水處理中的復雜問題有效解決。

參考文獻

[1]馬希虎. 自動控制系統在污水處理中的應用研究[J]. 時代報告：學術版， 2015，17（2）：232-233.

第6篇：污水處理控制系統范文

關鍵詞：污水處理；控制系統；PLC

中圖分類號：U664.9+2 文獻標識碼：A

隨著國民經濟建設的快速發展，各級政府對環境保護更加關注，各地陸續新建了一批污水處理廠。這種新建的污水處理廠根據自身的特點，對控制系統的性能和價格提出了新的要求。

銀川市第五污水處理廠針對生活污水處理特點，經過多次考察研究，最終采用比較先進的污水處理工藝實現對污水的處理過程的自動控制。此工程一期建設規模為5萬立方米/日，概算投資11063萬元，工藝采用卡魯塞爾2000氧化溝，服務面積14.28平方公里，服務人口13.6萬人，工程于2010年4月開工建設，2011年11月投入試運行。

1.引言

隨著我國環保事業迅速發展，工業廢水、生活污水的凈化處理成為當務之急。近年來隨著自動化技術、設備及在線監測儀表的發展，使得對污水處理的自動化成為可能。同時對污水處理工藝進行自動化監測和實時控制是提高污水處理效率，降低加藥量、降低能耗的關鍵。

污水處理廠為集成自動化的一個生產過程，全過程依靠自動化系統控制。中央控制室設在污水處理廠綜合辦公樓內，內設管理計算機，通過集中監控管理級計算機模擬屏與設在下面車間的高可靠PLC控制站相連，完成污水處理廠的控制系統。

如今污水處理廠一般采用以PLC為核心的工藝過程自動化監控系統，實時控制鼓風機、水泵、電動閥等設備及反應段時間，曝氣時間、強度等，使水質達到國家規定的排放標準。

2.污水處理廠工藝流程簡介

水是一種非常珍貴的資源，世間萬物都離不開它。然而，水資源的年平均總量是一定的。其中，可利用的水資源只占總數的三分之一。如果水質受到污染，那么就沒有清潔的淡水可以使用了。因此，要保證水資源的可持續利用，解決水污染問題是關鍵。

隨著中國經濟的發展和人民生活水平的提高，必然對環境質量提出更高的要求。解決好水污染問題，對污水處理后進行排放，是生態環境保護以及為人們營造舒適生活的重要環境。而污水處理做為一個與人民生活息息相關的產業越來越受到人們的關注和重視。

污水處理是一種連續的生化反應過程，有氧化溝工藝、AO、SBR、CASS等眾多不同的處理工藝。氧化溝是一種首尾相連的的循環流曝氣溝渠，又名連續循環曝氣池，是活性污泥法的一種變型。此工藝由于其出水水質好、運行穩定、管理方便等技術特點，已經廣泛應用于生活污水和工業廢水的治理中。

隨著氧化溝工藝的發展，目前在工程應用中比較有代表性的形式有：多溝交替式氧化溝及其改進型、卡魯塞爾氧化溝及其改進型、奧貝爾氧化溝及其改進型、一體化氧化溝等。它們都具有脫氮除磷功能，其工藝流程短、占地面積小，建設費用低，運轉費用省；管理簡單，運行可靠，污泥產量低，污泥性質穩定的特點。本文主要探討的是卡魯塞爾氧化溝工藝在本工程中的應用。

各地區污水處理廠均按照無人值班、少人值守的方式進行設計，采用以計算機監控系統為主，常規控制為輔的監控方式。在中央控制室設置2臺上位計算機，通過以太網與PLC構成工業計算機網絡。通過自控系統在污水廠的應用，為設備的安全、經濟、可靠運行提供了保證；同時降低了運行成本，生產的控制過程更高效、可靠，提高了生產自動化水平；操作人員的勞動條件得到了改善，同時提高了勞動生產效率。

3.PLC在污水處理控制系統中的應用

可編程控制器是在計算機技術、通信技術和繼電器控制技術的基礎上發展起來的，最初叫做可編程邏輯控制器，即PLC。現今已經廣泛應用個各個領域。它以微處理器為核心，用編寫的程序不僅可以進行編輯控制，還可以定時、計數和算術運算等，并通過數字量和模擬量的輸入、輸出控制機械設備或生產的過程。

污水處理廠的過程控制都有一個共同的特點，就是開關量多，模擬量少。以邏輯順序控制為主，閉環回路控制為輔，因此，編程邏輯控制器在污水處理中得到廣泛的應用。

隨著全球能源緊張和對自動化程度要求的提高，我國的污水處理廠必然向著無人值守方向發展。目前PLC在其穩定性、高自動化程度加強，使得PLC成為污水處理廠的首選。

3.1工程概況

銀川市第五污水處理廠一期建設規模為5萬立方米/日，概算投資11063萬元，工藝采用卡魯塞爾2000氧化溝，服務面積14.28平方公里，服務人口13.6萬人，工程于2010年4月開工建設，2011年11月投入試運行。出水各項指標均已達到并優于設計出水水質要求。

3.1.1設計出水水質

污水處理廠設計進水水質為BOD5≤180 mg/l、 CODcr＜450 mg/l、SS≤200 mg/l、 NH3-N≤35 mg/l、TP≤5.0 mg/l，出水水質為BOD5≤20mg/l、CODcr≤60mg/l、SS≤20mg/l、NH3-N≤8（15）mg/l、TN≤20mg/l，TP≤1.0mg/l，達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級B標準。

3.1.2工藝流程

該市污水處理廠在工藝上選擇采用具有良好氧硝化能力較強的常規氧化溝工藝，二沉池采用具有良好沉淀效果的方形平流式沉淀池。

3.2 卡魯塞爾氧化溝脫氮除磷工藝

3.2.1傳統的卡魯塞爾氧化溝工藝

卡魯塞爾氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發研制的。它的研制目的是為滿足在較深的氧化溝溝渠中使混合液充分混合，并能維持較高的傳質效率，以克服小型氧化溝溝深較淺，混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座氧化溝系統正在運行，實踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運行維護費用低等優點。卡魯塞爾氧化溝使用立式表曝機，曝氣機安裝在溝的一端，因此形成了靠近曝氣機下游的富氧區和上游的缺氧區，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，設計有效水深4.0－4.5米，溝中的流速0.3米/秒。BOD5的去除率可達95%－99%，脫氮效率約為90%，除磷效率約為50%，如投加鐵鹽，除磷效率可達95%[1]。

3.2.2.單級卡魯塞爾氧化溝脫氮除磷工藝

單級卡魯塞爾氧化溝有兩種形式：一是有缺氧段的卡魯塞爾氧化溝，可在單一池內實現部分反硝化作用，使用于有部分反硝化要求，但要求不高的場合。另一種是卡魯塞爾A/C工藝，即在氧化溝上游加設厭氧池，可提高活性污泥的沉降性能，有效控制活性污泥膨脹，出水磷的含量通常在2.0mg/l以下。以上兩種工藝一般用于現有氧化溝的改造，與標準的卡魯塞爾氧化溝工藝相比變動不大，相當于傳統活性污泥工藝的A/O和A2/O工藝。

3.2.3 合建式一體化氧化溝

集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能為一體，無需建造單獨二沉池的氧化溝。這種氧化溝設有專門的固液分離裝置和措施。它既是連續進出水，又是合建式，且不用倒換功能，從理論上講最經濟合理，且具有很好的脫氮除磷效果[2]。

一體化氧化溝除一般氧化溝所具有的優點外，還有以下獨特的優點：

①工藝流程短，構筑物和設備少，不設初沉池、調節池和單獨的二沉池；

②污泥自動回流，投資少、能耗低、占地少、管理簡便；

③造價低，建造快，設備事故率低，運行管理工作量少；

④固液分離效果比一般二次沉淀池高，使系統在較大的流量濃度范圍內穩定運行。

3.3自動控制系統的功能

為了提高處理效率，減輕工人的勞動強度，保證設備正常運行，PLC控制系統具有生產過程自動控制、實時監控、實時管理、實時在線監視、故障顯示報警、聯鎖保護、自動生成報表等基本功能。

3.3.1控制方式的選擇

整個系統該設計為兩種控制，中心控制和站點控制，在中心控制和站點控制系統中均可對各個設備進行手動或自動選擇，手動操作方式為人的介入提供了靈活性，同時為系統的維護提供了便利。

3.3.2在線監視功能

1.實時監控。在中控室內可以對現場過程的參數、閥位狀態、各種報警信號的動態進行實時監測、處理和記錄。包括對工藝圖的切換、工作流程的自動監測、顯示運行設備的工作電流等。

2.實時管理。對管線工藝資料及處理數據進行歸類，分別放入歷史數據庫進行管理。主要包括顯示管線狀態參數、實時記錄操作過程、設置操作級別，用戶賬號和密碼。

3.3.3聯鎖保護功能

每個控制環節都有若干臺泵和相關電磁閥組成，一臺泵出現故障就可能損壞其它泵出現故障。為了防止上述情況發生，我們必須設計聯鎖保護功能，這樣只要控制一個環節就會控制相應的整個系統。

3.3.4自動生成報表功能

為了將污水處理情況記錄下來，由計算機控制通過打印機設定的時間打印一些重要的數據和圖，以供運行人員參考。

總之，通過PLC控制系統在污水處理廠中的應用來看，該控制系統完全能夠滿足生活污水處理功能的要求，提高處理效率，降低工人勞動強度和運行成本，體現了污水處理廠的科學化、現代化水平。

結語由此可見，污水處理是一個多參量、多任務、多設備且具有隨機性、時變性和耦合性的復雜系統。因此污水處理特別適合由智能計算機監控與綜合管理系統來進行現代化管理，使之安全可靠地運行。

參考文獻

第7篇：污水處理控制系統范文

[關鍵詞] 污水處理；PLC自動控制系統；系統應用

【中圖分類號】 X703 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1007-4244（2013）09-190-2

城市水污染的處理，一直是城市建設工程中最重要的任務，但是到目前為止，雖然已經投入了大量的人力物力，可整體效果還是不怎么明顯，沒有達到理想的要求，這其中，固然有人員工作不精心的問題，但更大的問題，還是技術方面的欠缺。人的精力畢竟有限，尤其是在城市污水的處理工作上，工作人員不可能時時刻刻的對所有的污水進行逐一的檢查處理，自然，工作上就會有些難免的疏漏。這個時候，就需要我們引進更為先進的技術，將城市污水的處理機械化自動化，彌補工作人員工作上的不足。于是，為了滿足人民對于用水量的需要，以及高效的處理好城市的水污染問題，近幾年來，我國部分城市的污水處理廠開始使用方便高效的PLC自動控制系統，并且，取得了不錯的成效。

一、PLC自動控制系統的結構

針對于城市污水處理廠的特殊性，所引用的自動控制系統必須要具有成熟可靠以及經濟這兩點基本要求。城市的污水處理直接關系到城市居民的生活環境和身體健康，所以，所引用的技術一定要成熟，可靠，不能拿居民的身體健康來搞研究，漸漸完善其系統技術，同時，所引用的技術一定要經濟，不能因為費用太大而得不償失。綜合種種原因，這個時候，PLC的優勢就體現出來了。

PLC自動控制系統主要分為上位監視級和下位控制級，監視級由一臺實用工控機和一臺備用工控機以及一臺打印機組成，實時監視整個現場的所有的工作站的工作狀態，還可以按照一定的規劃，定時定位的或是隨機的打印記錄現場的運行數據，隨時傳給技術操作人員，供操作人員監視各個工作站的生產情況并加以控制。

（一）一級控制站，污泥脫水機房工作站。該工作站的主要任務是負責采集水廠進水水質數據，隨時根據水廠的進水水質來調整格柵系統、旋流沉砂系統以及污泥濃縮系統的系統設備的工作狀態，同時對每個系統的工作狀態數據進行采集，控制設備的運行，進行第一步的污水處理工作。

（二）二級控制站，鼓風機房工作站。該工作站的主要任務是負責采集CASS池的水質數據，隨時監視攪拌系統、潷水系統以及曝氣系統的系統設備的運行狀態，對其工作數據進行采集，隨時根據數據的變化來調整系統設備的工作狀態。

（三）三級控制站，曝氣生物濾池工作站。該工作站的主要任務是負責采集曝氣生物濾池水質數據，同時對二次提升系統、曝氣系統以及反沖洗系統的系統設備的工作狀態進行隨時監視，隨時采集系統設備的工作狀態數據。控制設備的運行，保證該工作站的正常工作。

（四）四級控制站，V型濾池工作站。該工作站的主要任務是負責采集V型濾池水質數據，同時對反沖洗系統、出水系統的系統設備進行監視，隨時采集系統設備的工作狀態的的數據，然后根據數據所提示的信息，隨時調整設備的工作狀態，保證過濾工作的完美完成。

通過以上的四級工作站，外加上其他的一些基礎設備的輔助，在PLC自動控制系統的控制下，污水處理廠就可以保質保量的完成對城市污水的處理工作，既不需要太大的人力物力的投入，也不需要工作人員投入太大的精力，可謂是完全的突破了傳統的污水處理技術，開拓了城市污水處理的一個新局面。

二、PLC自動控制系統的工作流程控制

PLC自動控制系統的控制器的組態編程采用的軟件是Wondware，它具有強大的PLC接口和通信協議，支持實時的網絡數據以及高效完整的監控語言和函數集，使其在數據采集、實時監測和過程控制系統中得到了廣泛應用。如圖所示的PLC的自動控制系統的子程序：格柵、提升泵房、旋流沉砂池、CASS池、二次提升泵、曝氣生物濾池、V型濾池等的編寫，就是靠這款軟件。

在這些子程序中，每一個子程序都是一個獨立的工作體系，有著自己的工作控制方案。其中，第一層的格柵系統主控對象為格柵機組、螺旋輸送機以及超聲波液位計，可在計算機上設置啟停液位或者設定運行周期來進行操作和控制。第二層的提升泵是根據液位的高低來自動控制啟停，同時，提升泵具有備用系統，以便故障的時候仍能夠自動進行工作，不耽誤污水的流程處理。第三層的旋流沉砂系統主控對象為攪拌器、羅茨風機和砂水分離器，控制攪拌器、風機和砂水分離器的運轉，一般情況下，其運轉都是通過工程師來設定其固定的運行時間，以保證其自主運行工作。第四層的CASS池系統操作周期主要分為四個步驟：曝氣階段、沉淀階段、潷水階段以及閑置階段，由于CASS池系統涉及的工作流程比較多，所以，其蘊含的每一個子程序都要根據其具體的工藝要求，編寫每一階段的控制子程序。自第五層以后則比較簡單，第五層的曝氣生物濾池系統中曝氣風機為24小時運轉，每天中午12點更換一臺風機，反沖洗系統控制主要是控制反洗風機、反洗泵以及閥門來實現反沖洗的功能。這段子程序的編寫，相對來說還是比較簡單，整體的工作也是比較容易控制的。最后一層的V型濾池系統，它的自動控制主要是濾池的自動反沖洗功能，子程序控制的主要設備有反洗泵、反洗風機、閥門以及儀表工藝參數，每兩天進行一次反沖洗，來保證整個污水處理工作的收尾。

三、結束語

相對于我國傳統的城市污水的處理方法而言，PLC自控控制系統的應用可謂是取得了突破性的改變，不僅減輕了工人的勞動力，而且，還在大大的降低成本的情況下，可靠的、高效的解決了城市污水的處理問題，妥善的解決了以往我國城市污水處理難的尷尬現象。

參考文獻：

[1]雷樂成.水處理新技術及工程設計[M].北京：化學工業出版社，2006.

第8篇：污水處理控制系統范文

關鍵詞: PLC 污水處理 自動控制

Solution of Automation System Base on PLC in yuhang Waste Water Tr eating Company

Abstract : This paper mainly introduces the component and function of automation system used by Sewage Treatment Company and how to use PLC to achieve automation control on whole company, as well as the issues and their solutions which have been met in the process of implementing the system. And the usage of the automation system can also save money and increase the efficiency of sewage treatment.

Key words: PLC ； waste water treating ； automation control

中圖分類號：U664.9+2文獻標識碼：A 文章編號：

近年來，污水處理廠已成為各個城市最重要的基礎設施之一。尤其是中小城市，新建或擴建污水處理廠已成為當地政府改善人民生活水平的頭等大事。而隨著自動化技術、計算機技術的不斷發展、完善，污水處理廠的自動化水平也相應提高。目前在污水處理行業中多采用PLC進行現場控制[1]，上位計算機進行運行工藝參數顯示及設置的SCADA系統控制模式，本文以杭州余杭水務有限公司余杭污水處理廠為例進行系統組成、功能等介紹。

1 污水處理廠的污水處理工藝介紹

杭州余杭水務有限公司余杭污水處理廠污水處理量6萬噸，廠區工藝有污水一級處理、污水深度處理及污泥脫水三大工藝。

污水一級處理由粗格柵、提升泵房、細格柵、旋流沉砂池、厭氧池、氧化溝、二沉池、污泥泵房組成。污水深度處理對經過一級處理后的污水進行深度處理，達到國家一級A排放標準。

深度處理由曝氣生物濾池、活性砂濾池、消毒接觸池組成。

污泥脫水是對污水中的污泥進行處理的工藝，由污泥泵房、貯泥池及污泥脫水機房組成。

2 基于PLC的自控系統

隨著技術的創新和不斷發展，污水處理廠的自控系統發揮了越來越重要的作用，管控一體化技術不斷在污水處理廠實現和發展。光纖以太環網技術已經成為主流，具有速度快，擴展性好，兼容性好等優點，下圖本廠自控系統結構圖。

PLC采用施耐德公司的ModiconPremium系列PLC，在曝氣生物濾池分站配有觸摸屏，以方便操作人員的現場操作。中控室設有4臺操作計算機，其中兩臺為全廠工藝控制計算機，相互備用；另外兩臺為曝氣生物濾池控制計算機，也相互備用。中控室計算機操作系統為WindowsXP，監控軟件選用itouch，調度中心后臺數據庫選用SQL Server2003，已完成對工藝運行狀態參數的數據存儲，并根據需要生成相應的報表。

3 監控功能

系統采用中控室集中控制、控制柜手動控制及現場手動控制三級控制方式。在現場為遠程控制時，中控室可以集中控制，當現場為手動控制時，中控室只作為監測而不能控制。在中控室，由itouch二次開發成強大的生產監控控制系統，實現對各工藝生產過程的數據采集，并通過友好直觀的畫面顯示出來。主要可實現

（1）畫面動態顯示現場設備的運行狀態，各工藝的運行參數。

（2）各工藝參數歷史趨勢的顯示。

（3）實時報警顯示，歷史報警查詢。

（4）各種報表的生成及打印。

（5）各控制參數的設置。

（6）各設備的自動，中控啟/停操作。

4 控制實現

4.1 PLC1中控室分站

中控室分站主要負責控制活性砂濾池，回用水泵，出水儀表間，標準排放口控制及數據傳輸。活性砂濾池有4臺攪拌機，6組濾池，3臺空氣壓縮機及空氣干燥機。4臺攪拌機根據進水量通過頻率調節控制攪拌強度，濾池通過控制氣管電磁閥控制濾池的開停。通過控制儲氣罐壓力合理安排3臺空氣壓縮機的自動開停，使儲氣罐壓力在標準范圍之內。標準排放口前安裝2臺回用水泵，一臺變頻一臺工頻。變頻根據工藝要求設定為壓力控制方式[2]。通過PID調節提升回用水管中的壓力，使管道壓力在設定的要求。出水儀表間數據通過PLC1上傳數據，可以在監控計算機監測到出水水質。

4.2 PLC2進水泵房分站

進水泵房分站主要負責控制粗、細格柵，進水提升泵，旋流沉砂設備的控制。

4.21粗、細格柵控制

通過對粗、細格柵的控制實現污水雜物的撈取。為保證格柵在不被阻塞的前提下盡量減少耗電量必須根據工藝要求盡量減少格柵的運行時間。因此，可根據格柵前后的液位差，判斷格柵的阻塞情況對格柵進行啟停操作。還可根據設定的間隔時間及運行時間對格柵進行控制。通過人機界面可對格柵運行方式(時間、液位差)及運行液位、停止液位、運行時間、間隔時間等工藝參數進行設定。

4.22提升泵的控制

污水廠提升泵房內共有4臺提升泵、2臺變頻泵(一用一備)、2臺工頻泵。變頻泵可根據工藝要求設定為液位控制方式和流量控制方式[2]。在流量控制方式下，通過PID調節提升泵出口流量，使出口流量在設定流量范圍內。在液位控制方式下，由于提升泵房蓄水量很大，當進行液位調整時，勢必出現液位響應緩慢，從而引發變頻泵頻率的振蕩。在這種情況下，傳統的PID調節方式將無法進行控制。考慮到實際情況及對工藝的理解，編制程序使變頻泵頻率變化不僅依賴于實際液位與設定液位的差值，而且將液位的變化率也作為一項控制依據。根據工藝實際情況修改設定液位差及相應的設定變化率后，液位在整個調節過程中沒有出現大的振蕩，運行良好。在自動方式下，當變頻泵頻率超過設定高限時應該啟動一臺軟啟動泵，同時將變頻泵頻率降到初始值，以保證液位或流量不會出現振蕩。反之，當變頻泵頻率低于設定低限時停止一臺軟啟動泵，同時將變頻泵頻率升高到初始值。

4.23旋流沉砂控制

旋流沉砂系統主要是根據時間進行控制，鼓風機、洗砂閥、提砂閥、砂水分離器根據工藝設定的間隔時間及運行時間自動啟停。

4.3 PLC3，PLC4氧化溝分站

第9篇：污水處理控制系統范文

關鍵詞：污水處理廠；曝氣過程控制；控制性能評價；應用

良好的污水處理工藝自動控制系統，既能保障污水處理廠設備連續穩定運行，又可實現節能降耗在工藝升級改造中得到關注和應用。由于我國城市污水處理廠活性污泥法曝氣供氧能耗占全廠總能耗的60%以上，因此，如何控制好曝氣過程，確保污水處理廠的穩定運行和節能降耗具有重要的意義。

1 污水處理廠概況

某污水處理廠，采用二級生化處理加深度處理工藝，處理能力為10萬m d，采用改良型同步脫氮除磷工藝，每組包括預缺氧區、厭氧區、缺氧區和好氧區。其中好氧區為接近完全混合狀態的氧化溝型，由5根空氣干管和閥門控制5個曝氣區域。該污水處理廠出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》9（GB 18918―2002）一級A排放標準。

2 曝氣系統控制性能評價方法

2.1在線數據來源

從中央控制系統的數據庫中以5min為間隔，選取溶解氧濃度、氣體流量等實時動態數據；由污水處理廠提供工藝運行數據和出水水質數據。實時動態數據采用統計分析方法，通過計算平均值和相對標準偏差等指標，反映曝氣控制系統的性能和運行狀況。

2.2 性能評價指標

曝氣系統的性能評價指標應滿足數據易獲取、計算簡單、可橫向比較等要求。本文從溶解氧控制效果、能耗水平和工作效率3個方面衡量曝氣系統的性能。

2.2.1溶解氧控制效果

溶解氧控制效果指標包括均值偏差和相對標準偏差。均值偏差指溶解氧儀實際讀數的平均值偏離溶解氧設定值的大小，反映控制系統的準確度；相對標準偏差指溶解氧儀讀數標準偏差與實際讀數平均值的比值，反映控制系統的精確度。計算公式如下：

3 結果和討論

3.1出水水質影響

曝氣控制過程主要影響生化系統COD和氨氮的去除。由于COD的利用途徑多，且去除COD的異養菌在活性污泥中濃度與活性較高，所以一般情況下，可溶性COD比氨氮更早降解完全。因此，本文主要討論曝氣控制對出水氨氮的影響。

3.2溶解氧控制效果

根據實施曝氣過程控制系統前后半個月的溶解氧變化情況，數據來源于好氧池在線溶解氧儀表（HACH，0～20 mg L），5min 間隔的在線數據。可以看出，在控制以前，溶解氧波動范圍比較大，在0.5～6mg L變動；實施控制系統以后溶解氧被控制在一個更穩定的范圍，在0.5～2.5mg L變動.因此，曝氣過程控制系統可以達到溶解氧穩定控制的目標，避免了溶解氧波動造成活性污泥微生物生存條件的劇烈變化。

3.3能耗水平

3.3.1氣水比

根據實施曝氣過程控制前后，氣水比的變化情況，計算數據分別來源于氣體流量計（E+H，0～3000m h）和超聲波流量計（E+H，0.75m s）。可以看出，曝氣系統將溶解氧控制在1.0～1.5mg L后，氣水比為1～2平均值為1.34±0.17，低于控制前的氣水比1.61±0.22和A O 工藝的常見值3～4。這說明通過控制曝氣，達到了降低污水處理曝氣強度、節約氣量的效果。

3.3.2曝氣單耗

實施曝氣控制后，鼓風機曝氣單耗在0.07～0.17KW?h m內變化平均，值為（0.096±0.021）KW?h m，低于控制前的曝氣單耗（0.120±0.029）KW?h m，也低于A O工藝的常見值0.267KW?h m。這說明通過曝氣過程控制，能夠在工藝優化的基礎上進一步降低曝氣能耗。

曝氣單耗直觀表達了處理單位體積污水的能量消耗，是衡量曝氣過程控制的定量指標。曝氣單耗的影響因素包括進水污染物濃度、曝氣設備的充氧性能、總風機效率等。進水污染物濃度越高，需氧量越大；曝氣設備的充氧性能越低，需要風機提供的風量也越大，曝氣單耗也就升高。同時，風機的運行效率也是影響曝氣單耗的關鍵因素，總風機效率越低，損失的能量越多，曝氣單耗就越高。

4 影響工程實施效果的因素分析

通過該污水處理廠實際運行曝氣控制系統的情況來看，影響系統性能的主要因素包括風機選型、閥門性能、進水負荷和在線儀表的質量等。

4.1風機選型

鼓風機是整個曝氣控制系統的核心設備，若鼓風機選型不合理，風機風量與曝氣強度不匹配，將導致實際工況與最優工作點之間差距較大，造成能耗浪費。

4.2閥門性能

閥門的性能決定了曝氣系統PID副回路的控制質量。常用的工業閥門都具有良好的理想特性曲線，但在實際工作中，由于管道阻力和水深壓力的存在，工作曲線往往發生畸變。

該污水處理廠10根空氣干管閥門就發生了不同程度的畸變，其中有四個閥門最嚴重。實際工作曲線已進入阻塞流狀態，開度在低于10%和高于50%時基本不能改變流量，導致閥門可調節區間變小，曝氣控制效果減弱。因此，良好的閥門控制性能是曝氣控制系統正常運行的保證。

4.3進水負荷

進水負荷的快速和大幅度變化會影響曝氣過程控制的效果。 由于泵的啟停是離散變化，造成的進水沖擊負荷會讓生化處理的需氣量迅速升高，鼓風機加大供氣量，但溶解氧反應具有一定的延遲性，因此容易出現溶解氧的超調現象。因此，需要增開1臺泵后，控制系統調節氣體流量逐漸升高，但溶解氧仍出現較大幅度震蕩。

4.4在線儀表

曝氣控制系統的正常運行依賴于在線儀表（如解氧儀、水質儀表等）的準確可靠讀數，因此在線儀的質量和日常維護工作會影響到控制系統的性能現。針對污水處理的特性，應該選擇響應快、測量準確、抗污染能力強的儀表，如選用新型的LDO溶解氧儀。同時還應加強定期維護，包括每天巡視、每月清洗探頭、每季度標定儀表等，保證在線儀表正常工作。

5 結論

綜上所述，本文闡述了曝氣控制系統在實際污水處理廠應用的效果，從某污水處理廠運行效果可見，控制系統能夠實現溶解氧濃度的穩定控制，保障出水穩定達標，降低曝氣單元的能耗。同時，對于污水處理廠優化曝氣控制系統的設計和運行具有借鑒意義。

參考文獻