摘要：随着我国经济的飞速发展、水资源供应紧张和自动化技术的不断提高，我国的污水处理厂必然是向着高度自动化和无人值守的方向发展。目前，PLC在其稳定性和高自动化程度的不断加强，使PLC成为城市污水处理自动化方面的首选。
关键词：污水处理自动控制；系统管理
引言
污水处理工艺主要是首先从厂外污水泵提升到污水处理厂的污水，经过粗格栅，去除污水中较大的垃圾、漂浮物；再通过污水泵将污水提升到细格栅，将较小的漂浮物去除；在沉砂池搅拌、除砂；然后进入生化池进行厌氧、好氧生物处理，经沉淀池泥水分离，上层澄清液进入下一步的深度处理单元，经消毒后排放；沉淀下来的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作为剩余污泥回流到污泥浓缩池，进行进一步浓缩，通过污泥处理系统，把泥浆态的污泥脱水、压滤，形成干污泥饼后进行外运处置。
1、污水处理厂自动化控制系统的选用原则
污水处理厂自动化系统应遵循“集中管理、分散控制、数据共享”的原则，设计选型先进，安全可靠，经济合理并能保证系统长期稳定高效地运行。包括：
（1）实用性。能解决实际问题，和为经营管理和生产建设服务。
（2）可靠性。系统能可靠运行，关键部位有安全和容错措施。
（3）经济性。能节约运行成本和满足实际需求。
（4）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。
2、PLC自控系统
对污水处理厂来水，采用不同的污水处理工艺，自控系统应用PLC的要求也有所不同。一般来讲，整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站，站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连，然后全部连接到总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接，这样和现场控制站就构成了集中管理、分散控制、高速数据交换的工厂级自动化网络。
PLC自控系统是污水处理厂的控制核心部分，能满足污水处理厂运行管理和安全处理的要求，即生产过程自动控制和报警、自动保护、自动操作、自动调节、提高运行效率、降低运行成本，减轻劳动强度。对污水处理厂内个系统工艺流程的重要参数、设备工作情况等进行计算机在线集中实时监测，重要设备进行计算机在线集散控制，确保污水处理厂的出水水质达到设计排放标准。主要包括有：污水预处理系统、生物处理系统、污水消毒系统、污泥处理系统等。
2.1、污水预处理系统
PLC工作站设在厂区进水提升泵房控制室，负责监控污水处理厂的预处理工段。其主要控制对象为粗格栅间的粗格栅及进水电动闸门、进水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂装置和砂水分离等设备，此外，还负责进水水质如pH、SS(浊度测量)等参数的在线检测。
2.2 生物处理系统
该PLC工作站一般设在全厂的配电中心控制室，负责监控污水生物处理工段。其主要控制对象为污水提升设备、预处理单元设备、生化池的水下搅拌器、水下推进器和曝气设备，污泥回流泵房的污泥回流泵、剩余污泥泵，二沉池的刮吸泥机等设备。此外，其还负责生化池工艺指标DO、ORP、MLSS的监测；污泥泵房液位、pH、MLSS等，配电中心的电气参数如：电流、电压、有功功率，无功功率、有功电能、无功电能等参数的在线检测。
2.3 污水消毒系统
该PLC工作站设在出水泵房控制室。其主要控制对象为出水提升泵、切换井电动阀门以及加氯消毒等设备，此外其还负责出水水质如：余氯、COD、流量等参数的在线检测。
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2.4 污泥处理系统
该PLC工作站一般设在脱水车间配电间控制室，负责监控污泥处理工段。其主要控制对象为储泥池的搅拌器、电动阀门，脱水车间的进泥泵、脱水机、浓缩机、加药系统等设备
3、层次化管理
3.1集中监视操作层
该层一般设在综合楼或配电中心的中心控制室，由两台工业控制计算机和输入/输出设备等组成。在中心控制室设置大屏幕投影仪或模拟屏，以使值班人员更清晰地监视全厂的生产实况。
3.2厂区生产管理层
该层由中、高档计算机终端担当的工厂自动化综合服务系统和办公自动化系统组合而成，负责有关的生产管理、成本控制、质量管理、人事管理、财务管理等方面的综合处理，达到优化组合的目标。为使厂部管理人员更好、更直接地了解全厂生产情况，在厂部一般设置4个计算机终端，即厂长办公室、总工程师办公室、化验室和厂务办公室计算机终端作为厂部生产管理层。
4、应用案例
下面以污水处理厂为例，具体说明污水处理厂自动控制系统的组成。
信息层：污水处理系统因其分布面积较大，厂区内共有5个PLC分站：预处理系统分控主站PLC1、生物处理系统分控主站PLC2、污泥处理系统分控主站PLC3、出水及中水系统分控主站PLC4和污泥处理系统PLC5，使用的CPU均为OMRON的CS1H-CPU66H.该功能层实现污水处理厂各单元过程所有过程参数、设备运行状态及电气参数的数据采集，单元过程及设备的控制，并通过OMRON网络模块CS1W-ETN21，和中央控制室通过赫斯曼太网交换机，组成100M光纤以太环网，向监控层传送数据和接受监控层控制指令。在中控室中，作为工业以太网结点的系统数据服务器、两台工程师/操作员站计算机、打印机、UPS电源及监视屏等设备，其主要职能是进行系统中的信息交换与信息显示及控制。该层通过上位监控软件实现对主要工艺设备的控制和调度，对污水处理全过程中的工艺参数进行数据采集、监控、优化和调整，对主要工艺流程进行动态模拟和趋势分析、实时数据处理和实时控制，在控制组态上实现各种常规与复杂的优化控制、专家控制、模糊控制等先进的智能控制。同时，功能强大与稳定的实时和历史数据库亦通过以太网成为上下层间的信息通道。污水厂中控室控制站还通过RIAMBView和信息中心、便携计算机及厂外泵站等处进行远程通讯，RIAMBView具备远程数据服务（最适合SCADA）功能，通过宽带接收或发送相关数据，实现远端对部分实时画面、进程数据库的访问。
控制层：控制器网络（ControllerLink）是建立在一种令牌总线或者令牌环网络通讯协议上的通讯机制，它通过PLC上的CLK模块与其它站PLC上的CLK模块或计算机上的板卡相配合，在板卡之内建立一个数据交换区。该网可以采用双绞线通讯电缆或者多模光缆通讯，线缆其最大通讯速率为2M，最大距离达1km，光缆通讯速率为2M，最大通讯距离为30KM.本系统中，预处理系统分控主站PLC1包括进水泵房、沉砂池，同时通过控制器网络总线串接到其下三个初沉池、初沉污泥泵房分站（PLC1-1、PLC1-2、PLC1-3）；生物处理系统分控主站PLC2包括：鼓风机房、加氯间，同时通过ControllerLink总线串接到其下五个二沉池、曝气池、回流泵房分站（PLC2-1、PLC2-2、PLC2-3、PLC2-4、PLC2-5）。所有控制器网络子站所用CPU型号均为CS1H-CPU44H.
污水处理流程中的各检测仪表均为在线式智能仪表，变送器均带有数字显示装置并通过可编程序控制器（PLC）的接口传送标准的模拟、数字信号。
5、结束语
未来的污水处理自控系统将是集计算机技术、信息技术、自动化技术、网络技术、智能化于一体的系统，水处理工业自动化控制的网络化作业、智能化作业将成为未来发展的主导趋势，我们应进一步加强自动化技术的基础研究和深化应用的程度，开发出更可靠、更快速、更标准的自动化产品，应用到污水处理领域。
参考文献
[1]高大文 彭永臻等主编，污水处理智能控制的研究、应用与发展，中国给水排水，2002，18(6).－35－39.
[2]石泉，典型污水处理厂工程自动化系统[j]。世界仪表与自动化，2005,99（3）：24-26.
论文作者:李日标
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
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