摘要污水净化是进一步改善城镇居民生活环境、提高人民健康水平的重要手段之一，在污水处理中污水处理工艺是污水处理的重点和前提。控制系统的设计以及控制技术的运用是以可靠性为基础，在此基础上，综合考虑控制技术先进性、可扩展性。本文主要介绍了污水处理厂控制系统的组成，并对由PLC 和控制系统的软件设计进行了说明。
关键词污水处理PLC工艺 软件设计
Abstract Sewage purification is further to improve the urban living environment, improve people"s health level is one of the important means, in sewage treatment sewage treatment process is the key and precondition of sewage treatment. Design of control system and control technology is based on reliability, on the basis of this, considering the control technology advanced, scalable, but at present our country city sewage treatment rate is still quite low, many city is not large and medium-sized sewage treatment plant, also reduce the cost of system. This paper introduces the control system of sewage treatment plant composition, and by the PLC and the software design of the control system are described
Keywords sewage treatment PLC Technologysoftware design
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A 文章编号：
引言
据统计，我国需建3 000多座污水处理厂，而目前建成使用的仅有300 多座。因此从这方面讲，我国的污水处理还处于初级阶段。从控制系统的发展来看，目前PLC 在各行各业中已得到了广泛的应用，产品有从可以控制几十点的小型PLC 到上千点的大型PLC，而且其总线与网络能力越来越强，可方便地与上位机组成控制系统。污水处理过程的共同特点就是开关量多，模拟量少，以逻辑顺序控制为主，闭环回路控制为辅。因此PLC在现有的污水处理厂得到了广泛的应用。
1系统工艺介绍
本污水处理系统采用的是当今较为流行的活性污泥法处理工艺中的AB段法。它与传统的二级活性污泥法相比有很多优点。整个系统分成负荷截然不同的A段和B 段。A 段在相当高的污泥负荷下运行，而B段的污泥负荷较低。A段和B段的污泥单独回流，互不相混，形成两种不同特征的微生物类群。按本系统工艺要求，该厂的污水处理过程主要分为污水的引入、处理A 段处理、B段处理和剩余污泥处理四个部分。具体流程图如图1所示。
图1
2系统软件设计
有些工艺过程需要在一定的温度、压力、流量、液位、PH值等工艺条件下进行，为消除外界干扰对上述参数的影响，维持参数的恒定，必须对工艺过程进行闭环反馈控制。控制程序的编制是根据实际系统工艺要求而定。在本系统软件中其程序主要由粗细格栅控制、进水泵房控制AB段曝气池控制、中间和最终沉淀池控制、鼓风机控制、浓缩池及脱水机房控制等部分组成。其中以进水泵房、鼓风机房的控制为主要控制回路。下面以进水泵房的控制为例加以介绍。本系统共有潜水泵5 台，其中4用1备，但又考虑如1台长期备用易发生设备故障，故实际使用中，设置成按启、停泵指针轮流启动方式，以达到既有备用又不让其长期搁置不用的目的，且所有的泵定期排序，以使其从概率上看运行时间相等。泵的启停由泵房液位高低决定，当液位由低到高时，逐台启动，反之逐台关闭。按图1所示的流程可实现1台泵轮流启停。
图2
3．系统控制模式及编程实现
3.1系统控制模式
3.1.1就地手动操作方式
在这种方式下，现场手动) 自动选择开关切换到手动，各单体构筑物的设备都由就地控制箱上的控制按钮来直接控制其开、停。这是最高优先的控制，在这一模式下，PLC系统仅对这些设备进行监视，而不能控制。这种方式一般只在调试和维修用。PLC远方手动遥控操作
现场“手动) 自动”选择开关切换到自动（遥控），在这种模式下，操作人员用计算机键盘或鼠标器，通过对设备进行开、停控制。这种操作方式仅使操作人员不用到现场就可以控制设备，但每种工况之间的切换都必须由操作人员来干预。实际上，它仅是就地控制按钮的延伸或转移，一般也只用于调试或维修。
3.1.2自动操作方式自动操作方式
在这种方式下，各类泵、风机等设备的开、停，各种工况的切换，都由可编程控制器按照预先编制的程序自动生成，不需要操作人员干预。每种工况的运行时间及各种测量参数也可以在线或离线调整，每台设备和每种工况的运行情况也都可以由!"# 系统进行监视。根据该厂现场的各个工艺单元的框架利用7.0软件在上位计算机上描绘出来，现场的泵类、风机，搅拌器等信号通过PLC的控制转化在上位机上显示出来，即能对设备开关点，如各类泵、风机、搅拌器等的开停进行控制，又能对现场的模拟量，如曝气池内的溶解氧、消化池的泥温等进行调节，使全厂的工艺运行得到全面的控制。
3.2编程实现
现就进水泵房单元的PLC控制加以说明：
1水闸门由现场控制，PLC 监视。
2格栅、皮带输送机由现场控制和联动，PLC监控。控制过程：设定时间或液位差到PLC启动格栅和皮带输送机、压榨机等。液位差控制：当格栅前后液位差大于50MM时自动启动格栅。设定时间控制：根据工艺运行经验和污物的多少，其运行间隔时间可随调。
3.3PLC监控软件的主要功能有：
1提供工艺过程参数检测流程图，模拟量显示图，模拟量棒图，趋势图等动态画面显示各主要设备运行时间参数和控制回路参数设置画面。据此操作人员或工艺员可对整个工艺和设备有一个详细和形象的了解。
2系统主要参数的登录和系统报警信号登录。登录数据可供工艺人员和控制系统设计人员参考，以分析设备运行情况，进一步改进控制方案，提高系统的运行效率。对故障设备及超越仪表设定值以“报警”闪烁形式提醒操作人员，保证了生产安全，同时给出可能的故障原因和解决办法。
3可通过键盘（或鼠标）直接控制现场设备，如启动或停止各类泵、风机、阀、搅拌器等。
4进入和退出系统的口令保护，以免非工作人员进入系统或随意中就能运行中的系统。
5数据动态刷新和数据库维护。数据动态刷新对不同的静态画面，加上新的动态实时数据，构成了带动态显示点的工艺画面；数据库维护通过对存放历史趋势数据的环形队列进行移位，用新数据替代旧数据，使环形队列中始终保存着到当前时刻为止的一定时间内的历史数据。
结语
由PLC 和上位机构成的控制系统运行可靠，全面反应了全厂的设备状态，减轻了工作强度。但同时由于PLC 缺乏对众多模拟量数据采集和综合控制功能，如在确定转刷运行台数和分布时仍需工艺工程师综合进水流量及C0 D、B0 D 值，凭借经验计算确定，所以单纯的PLC 无法实现工艺的最佳控制，这为上位机的功能扩展提供了可能。在PLC 保证基本控制功能的同时，上位机也不再单纯地以信息采集为主要功能，污水处理厂在运行稳定后，运用历史数据和运行经验，用上位机开发出专家系统和模糊控制等高级控制功能，进一步提高处理的自动化水平，达到降低能耗的最佳控制。因此在上位机软件选购时，应注意选择开放型和主流的产品，为今后的功能扩展和开发提供方便。本污水处理厂采用I NT0 C 软件，在新的版本中，Wonder Ware 公司开发了许多功能，为今后污水处理厂实现管控一体化提供了方便。本文仅以实际运行的污水处理厂为例来说明由PLC 组成的控制系统在污水处理厂的应用。由于PLC 模块化的功能，软件又采用统一的结构，若处理规模加大，只需增加相应的功能模块，增加适当的软件功能就可在较小的投入下很方便地实现规模扩展。以PCL为核心设计的分布式控制系统在污水处理应用中取得了很好的效果，在实时性、可靠性、精确性方面达到了设计要求，保证了污水处理的顺利进行。
参考文献
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5袁任光.可编程序控制器应用技术与实例 华南理工大学出版社，2008
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。