污水處理廠PLC自動控制系統應用探索

馬洪濤+張子良+張福超+李璽梅

摘 要：近年來污水處理工程和信息化技術高速發展，自動化也被廣泛運用于在污水處理中。眾所周知生活污水處理屬于變化多端且繁瑣的過程，過去大多數使用的是儀表控制，手動控制方式為主，這就要求工人擁有大量的實踐經驗和專業的常識，該方法造成生產效率不高，且處理污水質量穩定性極差，甚至信息分散。想要提升工作質量，減小成本投放，就一定要使用領先的技術和一流的設備，建造PLC自動化污水處理廠。

關鍵詞：PLC；自動化控制系統；污水處理廠

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.021

由于現代工業的發展日新月異，城市化進程大幅度加深，污水問題日趨嚴重，在這樣的大環境下，污水處理引發社會各界的熱議，于是污水處理廠應運而生且層出不窮，成為現代都市中一項必不可少的基礎設施。污水處理廠的營業要求具備較高的自動化控制狀態，因此，需要根據在PLC的自動化控制系統上完成分析研究，從而達到對污水處理整個流程的全面、自動化控制。PLC技術是運用可編程邏輯控制器的內存功能，來完成整個計算和調控，并按時和核算，然后借助信息或數字模擬式輸入或傳輸控制一系列機械或生產過程的技術。

1 污水的三級處理

在污水處理流程，由于處理程度存在區別，大致可分為三級處理：所謂“一級處理”，就是借助有關物理處理用于去除污水中置于懸浮狀態的固態污染源。收到該級處理信號后，禁止直接排放；那么二級處理，指的是去除以膠體或溶解狀態存在的有機污染源，一般能實現臨近100%，使得這一指標全面符合排放標準；三級處理，主要就是去除2種污染物，其一是難降解的有機物，其二是以氮與磷為主的可溶性無機物。常用的處理方式包括混凝沉淀法、砂濾法和離子交換法等[2]。

污水處理流程概述。首先，讓污水通流經水管道匯集到污水池，利用格柵電機完成設備提前處理，過濾其中的漂浮物和顆粒狀的固體；其次，運用重力原理把污水運送到預曝氣池，完成沉積環節；最后，使用離心泵把水運送到生物接觸氧化池完成生物氧化工作，將其中的一些化學污染物排凈，最終實現清液和污泥兩種，第一種被傳輸到斜管沉積池，而第二種就被輸送到脫水機為了實現固體和液體的有效隔離，而且放入對應的化學物品使污泥迅速凝結成塊，分離水循環到沉積池執行后續處理，然而脫干后的污泥要進行消毒后才能會被輸送出。

2 基于PLC的污水處理自動化控制系統設計

2.1 可編程控制器

根據污水處理自動化控制系統的要求，選用三菱可編程控制器，它屬于模塊化中小面積的PLC自動化控制系統之一，普遍運用在污水處理行業，系統具備優秀的穩定性和安全性，操作簡單，方便調試，安全程度高，且運行效率超乎想象，在提高和確保勞動生產效率方面具有顯著優勢，此外，因為軟硬件用的都是模塊化構造，因此給裝置、調試和維修工作都帶來了一定的便利性。

2.2 傳感器設備

在系統粗、細格柵的地方各裝一臺超聲波液位差計，用于測量格柵前后對應的液位差，為了更清晰地知道格柵的是否阻塞，并把該數據提交到PLC控制器，實施分析和精準計算。一旦液位差比開始設置的數字大了，就會給格柵發出一個運行訊號，及時清理垃圾，令過水環節一直處在常規狀態，同時防止設置過度損毀。

為實現自動控制進水提升泵的目標，在進水泵井地方裝上2臺超聲波液位計，為完成對其水位的實時獲取，并借助在線傳送的方法提交到PLC 控制器，實施相應的系統分析。在測量值開啟相應的控制程序基礎上，實現對提高泵目前運行組合的自動化控制。這樣操作，能通過考慮廠外來水量的精準數值，用實時、規范地調節整泵工作情況，即能處理裝置過度問題，又能減少大量人力資源。

3 電氣控制電路

3.1 格柵電機的電路設計

借助于格柵電機來完成對格柵工作狀態的自動化控制，留住那些個體十分龐大的懸浮物或漂流物，繼而為后續的每一個工藝段緩解不少工作量。關于格柵電機其基礎的控制原理主要有兩種：一種是電控柜就地控制，另一種是PLC 遠程控制，通過雙向開關進行相應選擇，如果被撥向二檔時，那么就需要按下起動按鈕，因為意味著停機按鈕與代表的是熱繼電器按鈕屬于一直關閉狀態，電路連接后后，交流接觸器將會開始通電，調節到導通狀態，如這樣操作，電機就能極快地開始運轉。停機過程中，按下電氣系統中按鈕開關，因為電氣按鈕處于常閉狀態，所以按下后能直接切換到斷開，交流接觸器便會馬上開始進行自動斷電動作，使電機進行停運狀態。如果電機工作是在 超負荷情況下，過段時間后，才能開始執行命令動作，然后才能切斷電源，電機完全停止動作后，而且無法實現自動啟動。

電機遠程控制指的是，把直流繼電器視作對象，控制其吸合動作，以完成控制的目的。如果雙向開關被撥向，電機馬上開始啟動工作模式，當交流接觸器進行斷路動作時，同樣會實施自動停機動作。處于導通狀態時，PLC能夠檢測到與之對應的信號，可理解成電機處于遠程控制狀態之中。如果PLC給出電機應起動的判斷，便會向24伏 繼電器產生指令，使KA1吸合，從而使KM1 吸合，使電機開始切換到工作狀態。關于工作信號將會通過KM1的一個處于敞開狀態的觸點提供給PLC所對應的狀態輸入端。

3.2 曝氣機電路的設計

對于曝氣池處理段，其重點的原理是，借助變頻器實時調整羅茨風機的運轉頻率，以實現對曝氣池含氧量的有效控制，從而確保微生物能夠高效地發揮自身降解有機污染物的作用，最終完成凈化污水的目的。按下時電機執行起動動作，松開時則執行停止動作，通常被用來測試電機工作狀態是否正常。

4 結束語

基于PLC的污水處理自動化控制系統，投資成本低，能耗小，運行操作簡單方便，能很好地實現污水處理廠的當前需求。重要的是當系統硬件組成未發送大范圍調節的狀態下，可利用改變軟件設置來達到各類運行方式的有機轉換目標，出現更加完美的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]劉昌鶴.PLC自動控制系統在污水處理中的應用[J].科技信息，2011（27）：174.

[2]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.

[3]杜康.探討污水處理廠PLC自動控制系統應用[J].現代婦女（下旬），2013（09）：190.