摘要：随着社会进步，经济发展，人民生活水平不断提高，人们改善生态环境的能力和范围也在不断加大。污水处理在环境改善中占据了重要的地位，但我国污水处理行业和国外相比还较落后，自动化控制仍处于起步阶段，因此，研究基于计算机控制技术的污水自动化处理过程控制系统，具有重要的现实意义。
关键词：污水处理厂；自动化控制；设计
1污水处理自控系统设计
1.1 自控系统的设计原则
①实用性：以解决实际问题为主，为生产运行服务。
②经济性：以节约成本为基本出发点，建立一个运行可靠、满足实际需求的监控系统。
③先进性：采用成熟的技术，兼顾未来的发展趋势，及量力而行，又适当超前，留有发展余地。
④可靠性：确保系统可靠运行，在关键部分应有安全和容错措施。
⑤开放性：采用符合国际标准的产品，保证系统具有开放性特点。
⑥易用性：系统操作简便、直观，以利于人员使用。
⑦可扩展性：系统便于扩展，以保护前期投资的有效性和后续投资的连续性。
⑧可管理性：系统从设计、器件、设备等的选型都必须考虑到系统的可管理性和可维护性。
1.2自控系统主要技术性能指标
系统综合误差：σ≤1.0%
数据正确率 I＞98%
时间参数：
查询响应时间 t≤5s
报警响应时间 t≤3s
主机联机启动时间 t≤2min
实时数据更新时间 t≤3s
控制指令响应时间 t≤3s
计算机画面切换时间 t≤0.5s
1.3自控系统实现的主要功能
自控系统的宗旨是服务生产，指导工艺，保障污水厂的出厂水质达标，同时降低药耗、电耗等成本指标，减轻劳动强度，提高生产效率，改善工作环境。
①数据采集功能
模拟量采集：系统对厂区各种仪表以及模拟量信号进行采集、整合。
l 开关量采集：系统对厂区设备运行、停止、开到位、关到位、故障等开关。
脉冲量采集：系统对厂区各种脉冲量（流量、电度等）进行采集。
②自动检测功能
自控系统自动、连续地检测并记录和显示出污水处理过程中各工艺环节的过程参数（压力、压差、水位、液位差、流量等）、水质参数（氨氮、总氮、总磷、浊度、溶解氧、ORP、PH 值等）、电气参数（电流、电压、有功功率、电量）等生产数据，以及设备的运行工况（自动、手动、运行、停止、故障、本次运行时间、累计运行时间、阀门开、阀门关、阀门开度等）。
③自动保护功能
自控系统自动连续地检测生产数据、设备运行状况，并进行综合分析，综合判断用户生产过程中有可能发生的事故，自动报警和自动采取措施防止事故的发生和扩大，保护人身和设备的安全等。
④自动控制功能
自控系统根据工艺条件和控制要求，按规定时间周期设定的逻辑顺序等自动地启动或停止某些设备，或进行交替运行等等。对各工艺段设备进行自动控制。
⑤自动调节功能
自动调节是自动化的基本智能化控制，如：根据泵井的水位，自动调节提升泵的开停；根据溶解氧的值，自动对鼓风机进行调频；根据生物池的工艺条件，自动对进水进气阀门进行自动调节启闭等。
⑥系统组态和参数设定功
通过系统登录、授权可对系统进行组态和参数设置。
⑦管理功能
根据生产工艺过程中采集到的仪表数据、生产运行中设备状态信号、电气数据、化验数据以及其他信息等，调节、管理生产工艺，打印生产报表、绘制趋势曲线图，预留有与调度中心的 MIS 接口，可以做管理方面的工作，必要时还可做一些其他办公自动化应用工作。
2污水处理控制系统构成
PLC 为核心控制器，通过检测操作界面指令、传感器，相关模拟量的输入，完成相应设备的启闭与调整。如下图所示：
3关键设备的控制模式
3.1粗格栅的控制（主要控制设备：粗格栅清污机、压榨机）
粗格栅清污机、压榨机由现场控制站控制。控制箱设有本地/远程操作模式，本地模式具有优先控制权。在本地模式下，通过控制箱面板的启、停键控制粗格栅除污机、压榨机运行或停止；在远程模式下，中控人员通过输入指令（使用鼠标、键盘点击中控室的监控画面相关选项）来选择上位机控制或自动控制；上位机控制模式下，中控人员通过监控画面使用鼠标、键盘点击粗格栅除污机、压榨机启、停选项控制设备的运行或停止；自动控制下，粗格栅除污机的启、停由现场控制柜根据栅前、栅后液位差或设定时间来控制，若探测液位差超过设定值，粗格栅除污机将连续运转，同时开启压榨机，至探测液位差低于设定值，停止运行；设定时间控制下，按照程序，设备按设定时间运行、停止，循环进行。（细格栅控制与其类似）
粗格栅控制箱提供如下信号：l
①设备本地/远程控制状态； l
②设备运行/停止指示状态； l
③设备故障保护报警状态； l
④现场控制站向控制箱发出的设备运行/停止指令。
3.2提升泵的控制
提升泵控制箱设有本地/远程模式，本地模式下，通过控制箱面板上的启、停键控制提升泵的启、停；远程模式下，由现场控制站根据泵井液位控制提升泵的启、停和调频（变频泵适用），或由中控人员通过中控室的监控画面用鼠标、键盘点击相应选项来控制设备运行状态。
提升泵控制箱提供如下信号：l
①设备本地/远程控制状态； l
②设备运行/停止指示状态； l
③设备故障报警信号；
l ④设备电流信号； l
⑤设备频率信号（仅变频泵）； l
⑥现场控制站向控制箱发出的设备运行/停止指令； l
⑦泵井液位低于设定值时，提升泵停止。
3.3电动闸、阀的控制
电动闸、阀控制箱设有本地/远程模式，本地模式具有优先控制权。本地模式下，通过控制箱面板上的启、闭键控制闸阀的开启、关闭。远程控制时，中控人员通过输入指令（使用鼠标、键盘点击中控室的监控画面相关选项）来选择上位机控制或自动控制；上位机控制模式下，中控人员通过监控画面使用鼠标、键盘点击相应选项来控制闸阀启、闭；自动模式下，由现场控制站根据探测的水位按设定程序来控制闸阀的启、闭。
电动（气动）闸、阀控制箱提供如下信号：l
①设备的本地/远程控制状态；
②设备的运行/停止指示状态； l
③设备的开到位、关到位状态；
l ④设备故障报警状态；
⑤现场控制站向控制箱发出设备的开启、停止及开到位、关到位指令。
3.4鼓风机的控制
鼓风机控制箱由设备配套提供，该控制箱显示界面提供鼓风机运行状态、故障状态信号以及温度、压力、进风量、出风量、出口导叶、运行电流等运行参数信号，通过通讯接口送至现场控制站。可根据运行状态手动或远程调节。
3.5水下搅拌器的控制
水下搅拌器控制箱设有本地/远程模式。本地模式下，通过控制箱面板上的开、关键控制水下搅拌器的启、停；远程模式下，中控人员通过监控画面使用鼠标、键盘点击相应选项来控制搅拌器启、停。
水下搅拌器控制箱提供如下信号：l
①设备本地/远程控制状态； l
②设备运行/停止指示状态； l
③设备故障保护报警状态；
④现场控制站向控制箱发出的设备运行/停止指令。
3.6反应池内回流泵的控制
内回流泵控制箱设有本地/远程模式。本地模式下，通过控制箱面板上的启、停键控制内回流泵的启、停；远程模式下，由设备所在的现场控制站控制内回流泵的启、停或调频（变频泵适用）。
内回流泵控制箱提供如下信号：l
①设备本地/远程控制状态；
②设备运行/停止指示状态； l
③设备故障报警信号；
l ④设备电流信号； l
⑤设备频率信号； l
⑥现场控制站向控制箱发出的设备运行/停止指令。
3.7外回流污泥泵的控制
外回流污泥泵控制箱设有本地/远程模式，本地模式下，通过控制箱面板上的启、停键控制回流污泥泵的启、停；远程模式下，由现场控制站根据进水量及泵井液位控制污泥回流泵的启、停和调频，或由中控人员通过中控室的监控画面用鼠标、键盘点击来控制设备运行状态。
外回流污泥泵控制箱提供如下信号：l
①设备本地/远程控制状态；
②设备运行/停止指示状态； l
③设备故障报警信号；
l ④设备电流信号； l
⑤设备频率信号（仅变频泵有）； l
⑥现场控制站向控制箱发出的设备运行/停止指令。
3.8剩余污泥泵的控制
剩余污泥泵控制箱设有本地/远程模式，本地模式下，通过控制箱面板上的启、停键控制回流污泥泵的启、停；远程模式下，由现场控制站根据预设时间控制剩余污泥泵的启、停，或由中控人员通过中控室的监控画面用鼠标、键盘点击来控制设备运行状态。
剩余污泥泵控制箱提供如下信号：l
①设备本地/远程控制状态； l
②设备运行/停止指示状态； l
③设备故障报警信号； l
④现场控制站向控制箱发出的设备运行/停止指令； l
⑤污泥泵井低液位时，剩余污泥泵停止。
4总结
随着社会的不断进步以及人民生活水平的不断提高，人民对于环境的要求也越来越高，国家对环境问题也愈加重视，为改善生态水环境，污水处理设施将大规模的在全国各地建设。由于污水厂环境相对恶劣，现代化控制技术显得尤为重要，污水厂采用自动化控制技术对减轻劳动强度、优化运行工艺、提高劳动效率和降低成本起着很重要的作用。
污水处理自控系统将是集工业控制、自动化技术、信息技术、云计算于一体的系统，水处理工业自动化控制的智能网络化和无人操作化将成为未来发展的主导趋势。
参考文献：
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[7]薛均义，武自芳．微机控制系统及其应用．西安交通大学出版社，2003.
论文作者:欧阳文斌
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：控制箱论文; 设备论文; 信号论文; 状态论文; 污泥论文; 系统论文; 现场论文; 《基层建设》2016年15期论文;