惠州市同方水务有限公司 广东惠州 516000
摘要:我国的污水处理程度还很低，城市污水处理率还远远赶不上人民生产生活和经济发展的需求。从数量上讲，我国污水处理厂投入使用的仅占总需求的1/10，污水处理还处于发展的初级阶段。从控制系统方面说，PLC在各个领域已经得到普遍的采用，规模大小不一，灵活多样，能够方便地和上机位组成控制系统。污水处理的过程具有开关量大、主要以逻辑顺序控制的特点，辅以少量的模拟和闭环回路控制，所以PLC在污水处理厂的控制系统中能够发挥巨大的作用，目前我国的污水处理厂采用PLC控制系统的已具有一定的数量规模。
关键词:PLC；污水处理；自动控制
1.PLC自动控制系统的设计原则
1.1可靠性
污水处理对当地居民的生活质量有着较大影响，如果污水处理系统出现漏洞，可能会污染周围的生态环境，严重时还会威胁当地居民的健康，所以，在设计自动控制系统时，一定要保证系统运行的可靠性，还要提高对污水处理工作的重视度，这样才能提高系统设计的质量。
1.2技术成熟性
污水处理厂在设计自动控制系统时，需要应用多项技术与设备，其中PLC技术是当前比较成熟的技术，其可以优化系统的工作流程，从而保证系统运行的稳定性与安全性。在设计自动控制系统时，设计人员一定要运用较为成熟与先进的技术，还要做好维护工作，提高设备的质量，使系统发挥出最大的效用。
1.3经济性
在设计自动控制系统时，也要保证技术的经济性，不能花费较大的成本，这样才能保证污水处理厂的效益，使其更加长远的发展。保证技术的经济性，更加关注企业将来的发展，所以，设计人员一定要选择实用性强、性价比高的技术与设备，设计出最优最经济的方案。
2.基于PLC在污水处理厂自动控制的运用
PLC自动控制系统的稳定运行与控制器的质量有很大关系，其控制器的组态编程主要采用了STEP7+Wincc两种软件，软件有着较强的PLC接口，还具有通信协议，实现了实时数据传输。在PLC自动控制系统的子程序中，每一个子程序都是一个独立的工作体系，有着自己的工作控制方案。其中，第一层的格栅系统主控对象为格栅机组、螺旋输送机以及超声波液位计，可在计算机上设置启停液位或者设定运行周期来进行操作和控制。第二层的提升泵是根据液位的高低来自动控制启停。第三层的旋流沉砂系统主控对象为搅拌器、罗茨风机和砂水分离器，控制搅拌器、风机和砂水分离器的运转，一般情况下，其运转都是通过工程师来设定其固定的运行时间，以保证其自主运行工作。第四层的缺氧池的推进器的控制启停以及进出口闸板阀门的开启或关闭，可在计算机上手动或依据提升泵的运行或停止自动控制。第四层的厌氧池推进器可根据时间要求控制自动运行。第五层好氧一段曝气风机24小时连续运行，计算机上可控制此设备变频器的频率，控制风机的风量及电流。（第四层及第五层为原CASS池系统改造而成，前CASS操作周期主要分为四个步骤：曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段以及闲置阶段，由于CASS池系统涉及的工作流程比较多，所以，其蕴含的每一个子程序都要根据其具体的工艺要求，编写每一阶段的控制子程序）。自第五层以后则比较简单，第五层的二段辅助好氧曝气池及回流排泥系统，曝气这段子程序的编写，相对来说还是比较简单，整体的工作也是比较容易控制的。平流沉淀池的刮吸泥桥系统及污泥脱水系统相对比较复杂，皆由厂家提供的S7-200PLC控制，其输出信号至上层控制系统。最后一层的深化处理系统，它的自动控制主要是滤布滤池的自动反冲洗功能，子程序控制的主要设备有反洗泵、阀门以及仪表工艺参数，每天进行多次反冲洗，来保证整个污水处理工作的收尾。
3.实例应用分析
惠阳城区污水处理厂采用倒置A2O工艺，日处理污水7万吨，预处理段有旋流沉砂池两座。设计中配两台罗茨风机，每台风机前有一个电动蝶阀，单开一台风机时同时气冲及气提两座沉砂池的砂砾，整个过程采用PLC程序自动控制，后因为单台罗茨风机功率不够，所以改为了一台风机一次气冲及气提一个沉砂池，改手动运行操作。过程如下：
开1#电动蝶阀→开1#气冲阀→(5秒T1)开1#罗茨风机→（5秒T2）开1#气提阀→关1#气冲阀→（5秒T3）开砂水分离器→（15分钟TWORK1）开2#气冲阀→关1#气提阀→(5秒T4)开2#气提阀→关2#气冲阀→(15分钟T5)关1#罗茨风机→关1#电动蝶阀→关2#气提阀。30分钟后重复这一过程，24小时后换2#罗茨风机，同时需对应控制2#电动蝶阀，其它操作不变。
由于全手动控制，当班人员需要有高度的责任心，但这种手动运行方式总存在很多弊端,因此2010年12月，针对对惠阳污水厂的提砂效率不高及旋流沉砂池排沙管道经常堵塞，我对其进行改善。经过与工艺运营部的讨论，认为通过编程，可以实现罗茨风机的自动运行。程序思路如下：
先根据时间做一个FB块，设置一个总工作时间#T-WORK,一个1#机组工作时间#T-WORK1和一个休息时间#T-TEST，将开气冲后5S设置变量为#SV-T1，将5秒左右开1#气提阀设置变量为#SV-T2，将5秒后开砂水分离器设置变量#SV-T3，将15分钟后开2#气冲阀设置变量为#SV-TWORK1,将开2#气冲5S设置变量为#SV-T4,将15分钟后关1#罗茨风机设置变量为#SV-T5，将气冲阀设置变量为YV1，电动阀门设置为变量AIRV1等等。以上变量对应以上操作过程括号内内容。然后根据时间步进开启或关闭相应设备的变量。
将自动#AUTO-MODE置1后，#COUNT-PV通过1秒钟脉冲信号后自动加1，直到#COUNT-PV=#COUNT-SV。将0移入#COUNT-PV，程序重新开始运行。#COUNT-T1=#SV-T1、#COUNT-T12=#COUNTT1+#SV-T2、以此类推：
当#COUNT-PV等于其中相应的时间变量，其动作输出。例如：#COUNT-PV≥#COUNT-T1、#COUNT-PV＜#COUNT-T12时，罗茨风机开启。如：
MANU-MODE:表示手动或自动切换，自动为1手动为0；PB-ON:手动启动；PB-OFF:手动停止；SA:远程；KH:故障；AUTO-ON:自动运行；AUTO-OFF:手动运行；KEEP-ON:保持运行。改点即为FB5块输出的输入点。通过调试，以上程序可用，并可实时对里面参数进行修改，以达到最优质高效的除渣。
本次改善，体现了我厂领导层面和技术层面虽都是很年轻的人员但也具备一定的实力，并有信心解决以后会出现的或者可改善的更大的技术难题，自改自动运行之后：1)值班人员工作量降低三分之二，并可抽出大部分时间做巡检等其它工作；2)旋流沉砂除渣更优质高效，减轻后段设备和生物负荷；3)罗茨风机运行更科学，自改自动运行之后五个月还未出现一次故障；4)可依据进水实时调控运行状态，例如雨天砂砾较多可增加气提的时间。
4.结语
总之,我国污水处理的水平还处于起步阶段，还有很长的路要走，现在正是研究PLC应用、为将来建设打好基础的理想时机。我们要本着与时俱进和科学发展观的原则，将PLC在污水处理中的系统控制问题分析透彻，为和谐社会的建设和人民生产生活水平的提高做出应有的贡献。
参考文献:
[1]包枫.油田污水处理的PLC模糊控制系统[J].大众科技，2015（4）.
[2]钟承尧.污水处理厂的组态监控设计[J].海南师范大学学报，2014（1）.
论文作者:徐健
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/12/1
标签：污水处理论文; 系统论文; 子程序论文; 自动控制论文; 技术论文; 罗茨风机论文; 控制系统论文; 《防护工程》2017年第17期论文;