PLC自動控制系統在污水處理中的應用

孫娜

摘要：隨著我國科學技術的不斷更新發展，特別是信息化技術、計算機技術、網絡技術、自動化技術的發展進步，越來越多的科學技術應用到各行各業中，極大地倪鳴時了我國各行業的生產質量和效率的發展。由于我國環境污染問題日益嚴重，為了保證我國社會經濟的穩定可持續發展，我國越來越重視綠色環保的工作。為了更好地實時監測我國水資源水質情況，我國積極推廣發展PLC自動控制系統，保證污水處理系統的安全、穩定、高效、低耗運行。

關鍵詞：PLC自動控制系統;污水處理;綠色環保;應用

引言

科學技術水平的不斷提高，互聯網技術的快速進步，對于我國的各個行業都產生了比較大的沖擊，這一影響在自動化控制行業表現的尤為明顯?，F今，越來越多的行業開始使用自動化控制技術，而這一技術的應用也使得自動化控制工作的水平有了顯著的提升，在污水處理廠內部實現了全方位的信息化管理。水資源短缺始終是我國重點關注的問題之一，為了保證水資源的充分利用，應加大對污水處理的重視，進而實現水資源再生及利用的目的，是解決水資源短缺問題的關鍵。為了實現理想的污水處理成效，則應充分利用PLC這一自動控制系統，在該系統作用下，能促使污水處理各個環節主動進行，有利于提高污水處理效率，避免由于污水問題對城市建設及人們生活帶來不利影響，是污水處理中PLC控制系統應用價值的重要體現。

一、自動化控制技術的原理與作用

1.1自動化控制技術的工作原理

污水處理系統的自動化控制系統的主要構成有：現場儀表、執行機構、信號采集、人機界面等四個部分，而自動控制系統也是由其他三個部分組成的，并且需要建立好工藝曲線，將這一曲線與人工輸入、進出水控制系統結合起來，通過對COD、色度、磷等指標及濃度、溶解氧、回流比等指標進行檢測以獲得污水處理的規律，在此基礎上更好的提升污水處理的工藝。工藝控制系統包括上位工控機、PLC、電控機構三個部分，這其中的其核心部分是上位機智能控制系統。使用自動化控制系統開展工作時，需要先使用上位機控制應用軟件，然后再開展智能化控制工作，這樣才能夠保證多重范圍下良好的自動化控制水平。

1.2自動化控制技術的作用

一般條件下，污水處理主要由承包商、提供商和運營商共同來完成，而后再根據污水的污染程度開展相應的處理，需要結合污水的具體性質選擇相應的處理方法，一般會將生活廢水直接排進城市污水管道內，而工業廢水則必須經處理消除有毒物質后才可以排進城市污水管道內。對于城市污水管道中的廢水，一定要再次處理保證其不會危害環境后才可以排入自然環境內，這樣能夠保證水資源的良好循環。

二、PLC的概念及工作原理

PLC一般在工業控制的精密計算設備中有著較為廣泛的應用。之前的PLC一般是代替各種電氣發揮邏輯性控制功能。社會的不斷發展進步，人們對于PLC也有了更高的要求，現今的PLC都是可編程的，在經過一系列的改進后，形成現今的可編程邏輯控制系統。這一系統的主要工作內容有如下三個環節：

2.1采樣錄入工作

需要使用掃描的方式來掃碼分析各個樣本數據，并將這些數據錄入I/O映像區完成儲存，當進行其他的操作時，樣本數據便會產生較大的變動，不過通過錄入儲存在I/O儲存器中的數據始終不會產生改變，會保持其原有的狀態。如果把脈沖信號當做代表，則I/O儲存器的寬度應該超過一個掃碼周期，這樣才能夠確保掃碼數據得到正確的錄入和儲存。

2.2執行操作環節

這一環節需要落實好使用者的各項指令，PLC需要按照固定的順序來執行指令，可以是從上到下、從左至右等各種方式，還必須科學的確定執行后的結果，保證準確完成了使用者的指令。

2.3刷新完成環節

PLC在這一環節需要完成各項用戶指令的刷新和輸出，并且需要將結果錄入I/O映像區予以儲存，最后再由輸出程序完成最后的數據輸出。

三、PLC控制系統組成結構

3.1硬件構成

通常將PLC自控系統分成上位監視以及下位控制等兩個層級，其中監視級主要由打印機以及工控機共同組成的，在這類構件作用下，能做到對污水處理現場的實時監控以及隨時將運行數據通過打印機打印出來，從而為工作人員相關作業的開展提供數據支持，使得他們在對污水處理設施運行狀況有所了解的條件下，有效制定污水處理方案及維護工序等。而控制部分一般由可編程控制器組成，在多個控制裝置分別安裝在鼓風機房、進水泵房、污泥泵房以及處理車間等施工環節中，能進一步實現對各污水處理階段的自動化控制。硬件構成是影響污水處理階段PLC自控系統運行成效的主要因素，因此，有必要加大對硬件構成的掌握，以便為自控系統穩定運行加以保障。

3.2軟件構成

污水處理中使用的自控系統離不開可編程控制器作用，在進行控制器編程時，通常采取Wondware軟件，能實現程序編輯、在線命令以及編譯與反編譯等功能。這一系統軟件主要體現出開發環境良好的優勢，具備強大的通信及信號接口功能，可為系統運行數據的實時傳遞提供多種渠道，這些特點使其在PLC自控系統建立中取得了較好運用。

四、污水處理中PLC系統的應用優勢

在污水處理工作開展上，通過PLC控制系統的引入，能確保污水處理目標的達成，實現更為出色的污水處理效果。

4.1充分實現在線監控功能

通過在污水處理工作開展上引入PLC系統，確保充分達成相應數據信息的及時采集，并針對污水處理的情況進行實時監控。在進行污水處理工資開展上，所需要涉及到的環節較為復雜，通過PLC系統的引入，可以實現對污水處理不同環節進行智能化、實時的管控。一旦在過程中出現問題，就可以結合實時監控的結果快速進行問題的處理和解決。而且借助實時監控系統，還可以確保相應的工作人員能對系統整體的運行狀態有所了解，并合理地進行相應參數變化的判定，這對于確保系統的順暢運行也有積極價值。

4.2達到污水處理的動態管理目標

污水處理的環節相對復雜，過程中涉及到不同的管控要求。通過PLC系統的引入，確保在進行污水處理工作開展上，相應的工作人員可以借助系統反饋的數據結果，針對污水處理不同環節的表現進行動態的管理，并結合獲取的數據，實現對污水處理效果的分析。如果在進行污水處理工作開展上，過程中出現突發情況，也可以基于動態數據進行相應問題的快速排查和處理，針對問題的成因進行相應分析，并完成相應解決對策的規劃和制定。

借助PLC系統，確保實現污水處理的東臺話管控，規避在污水處理上出現的不利情況，通過實施合理的對策，實現問題的快速解決。

4.3實現污水處理數據的采集和分析

PLC系統在運用上，其中一個突出的特點在于可以進行相應污水處理數據的有效采集，并基于系統內置的數據分析軟件實現相應數據的快速分析。

在進行污水處理工作開展上，通過PLC系統的引入，能針對污水處理不同環節的數據進行相應采集，結合對采集數據的分析，明確污水處理的情況。通過這種方式，可以實現對污水處理工作的有效監管，確保在進行污水處理工作開展上，能嚴格按照預期的目標進行相應工作開展。通過結合數據分析結果，能針對污水處理的效果做出相應的判定，并及時進行過程中問題的妥善處理和解決，這對以后提升污水處理工作的開展效果起到積極的推動作用。

4.4快速發現系統自身故障

由于PLC系統自身搭載故障報警系統，所以在系統使用過程中，如果系統發生故障，借助PLC系統的故障報警，可以告知相應運維人員故障所在位置，確保運維人員可以在第一時間獲取故障信息，并快速完成故障的排除。

五、PLC自控系統功能

將PLC自控系統結合運用到污水處理過程中，能起到降低工作人員勞動強度、提升污水處理效率等作用，在實際處理時，自控系統可實現實時監控、在線數據傳輸、故障報警以及數據生成等功能。從控制方式角度出發，可將系統設計成站點控制以及中心控制兩種，在這兩類系統中能對其中的運行設備進行自動選擇，可確保設備運行狀態滿足污水處理需求。而對于自控系統的在線監視功能來講，能做到對污水處理各個流程的有效監控，旨在對現場處理參數、設備狀態等信息進行監測及記錄。例如，在自控系統應用下，能實現對污水處理工序的自動監測，與傳統工作流程控制手段不同，工作人員可利用計算機設備來控制各項處理參數，同時能獲取系統反饋的處理信息，從而做到對設備運行狀態的合理調整，對提高污水處理質量有重要意義。

六、污水處理中PLC控制系統的應用分析

6.1細格柵裝置的自動控制

在進行污水處理時，需要借助細格柵裝置作用，起到過濾污水的作用，將自動控制系統運用在這一處理環節上，能實現合理控制水位差以及處理時間等，以便充分利用細格柵裝置運用效果，做到對過濾流程的實時監控及控制。當系統自動啟動除污設施時，則在系統指令驅動作用下，輸送機以及脫水機將開始運轉，對污泥進行有序處理。當細格柵停止運轉后，需要延遲一段時間才能按停輸送機和脫水機，主要是為了保證污水處理的完整性。污水處理過程中管理工作的開展可借助監控系統以及控制系統來完成，在對自控系統運行信息加以收集及分析后，能做到結合污水處理現場狀況有針對性地實施管理操作，并通過控制屏落實各項管理措施。如通過利用計算機設備，可進行水位差值設定、細格柵運行時間調整等，有利于提高管理效率，并能確保污水處理過程中的管理工作全方位開展。

6.2泵房自動控制

為了加大對污水處理質量及效率的控制，則應在進水泵房裝置上運用自動化控制系統，以便確保進水泵房相關性能的有效發揮，保證進水速度以及進水量等滿足污水處理要求，在此基礎上，達到較好的污水處理成效。對于進水泵房裝置來講，其對應的自控流程主要是對水位值進行測定的基礎上，根據測定數據自動執行進水控制操作。當水位升高至正常處理量時，則PLC自控系統將觸發控制按鈕，促使進水泵房裝置開始運行，需要嚴格按照水泵運行時間來合理控制水泵啟動順序，以便保證污水處理能在各裝置良好運行的前提下，達到水資源回收利用的水質標準。在水位降低的情況下，水泵控制按鈕將依次停止，標志著進水環節的完成。通過利用自控系統來記錄水泵運行時間，能促使水泵根據時間信息自動輪值，發揮其在污水處理中的作用，并且有利于保障水泵裝置始終處于良好的運行狀態。在進水泵房實際運行過程中，可能出現水位下降至最低保護水位，這種情況下裝置將停止運作，需要重新設定水位值。由以上闡述可知，將自控系統應用到污水處理中的水泵控制上，可確保有關操作行為的自動執行，有利于提高污水處理自動化，并能做到對進水量的控制。

6.3沉砂池自動控制

沉砂池主要是用來沉淀污水的一類裝置，在進行污水沉淀處理時，該裝置上的攪拌葉輪將始終處于運行狀態，在PLC自控系統作用下，可定時啟動排砂裝置，使得污水處理過程高效開展，避免由于沉砂堆積造成裝置運行故障。同時控制系統還將對污水沉淀處理階段運用到的設備進行啟動控制，將自動控制貫穿在裝置運行各個環節，從而促進整體自控效果的提高。例如，沉砂池裝置運行時，其中的自控系統可對排沙泵、沉砂池以及沖洗水等設施進行控制，根據污水處理系統具體運行狀態，針對性地采取裝置控制行為，保證裝置運行狀態符合污水處理要求。

6.4氧化溝曝氣量的自動控制

污水處理階段需要向其中輸入適量氧氣，對污水處理效果有直接影響。為了加大氧氣輸入控制程序的應用靈活性，需要將自控系統結合到控制體系中，并能做到根據污水處理對氧氣的需求以及系統負荷情況等，嚴格控制污泥中的氧氣輸入量，是確保污水處理效果滿足工業生產要求的關鍵。利用PLC自控系統，旨在為曝氣機運轉速度控制提供新途徑，通過采取自動控制的技術手段，能確保氧氣輸入量滿足污水處理要求。如通過自控系統來收集污水處理系統的氧氣量需求信息，在對信息進行分析的情況下，自控系統可調節裝置轉速，在氧氣量較少時，可通過調整轉速來適當增加氧氣量。自控系統進行曝氣機轉速調節的指標包括污水中溶解氧濃度以及氧化還原電位等，借助上述信息能保證污水處理系統高效運行。另外，自控系統運用優勢還體現能源節約上，自控系統主要是根據污水處理時產生的信息執行控制行為，因此可做到充氧量和污水處理實際需氧量的完全匹配，進而避免能源浪費。

6.5污泥回流量的自動控制

實際開展污水處理作業時，還應借助污泥脫水系統在污泥量控制上的作用，是保證污泥處理質量達到預期標準的重要環節。將自控系統運用到脫水系統中，可采取時間控制以及手動控制這兩種方式，來實現對污泥回流量的自動控制，避免由于回流量控制不佳造成污水治理效果較差。污水處理系統內的設備將在接收到控制指令后執行相應操作，通常按照輸送機、脫水機、加藥泵的順序啟動。而在處理系統存在運行故障后，自控系統將停止運行。例如，在藥液制備環節如果出現液位低或者進泥流量低等問題后，PLC自控系統將檢測其中故障信息并停止運行。

七、結束語

綜上所述，隨著時代的快速發展，水資源在社會進步及人們生活實際中的重要性越加凸顯出來。目前我國水資源短缺問題較嚴重，部分地區水資源供應不足，是阻礙區域經濟增長的主要因素，因此，應做好污水處理工作。通過將PLC系統結合到污水處理中，則系統能實現自行收集、分析及記錄污水處理過程中產生的信息，從而為工作人員提供相關數據，保證污水處理工作的高效開展，為我國水資源保護作出貢獻。

參考文獻：

[1]郭海鴻.PLC自動控制系統在污水處理工程中的運用[J].中國高新區，2018（09）：15+17.

[2]馬佳佳，潘禹辰，吳佩員.PLC自動控制系統在污水處理中的應用分析[J].電腦迷，2017（03）：35.

[3]柴潤德，雷思藝，劉恒.PLC自動控制系統在污水處理中的應用[J].科技創新導報，2016，13（19）：5-6.

[4]賀正澤.淺談PLC自動控制系統在污水處理中的應用[J].信息通信，2016（10）：287-288.

[5]陳燈良.PLC自動控制系統在污水處理中的應用探析[J].化工管理，2015（36）：188+190.

[6]俞紅光.PLC自動控制系統在污水處理中的應用[J].中國高新技術企業，2013（20）：52-53.

[7]譚偉.基于PLC的污水處理廠自動控制系統[J].智能建筑與智慧城市，2018（7）：35-37.

[8]岳志軍，米天峰.自動控制系統在污水處理中的應用[J].電子世界，2018（12）：156.