污水处理控制系统
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污水处理控制系统范文第1篇
［关键词］自动控制系统；污水处理；故障
0引言
随着近年来我国的工业化发展进程不断推进，实施可持续发展战略以应对资源与环境问题成为我国现代化建设的主题。在这样的背景下，面对我国水资源紧张的不利形势，如何做好污水处理控制引起了国家和有关单位的高度重视。另外，计算技术和自动化的管理控制系统逐步发展，污水处理自动控制系统正被越来越多的污水处理厂开发使用，这一自动控制系统具有节约能耗、降低成本、提高水质等优点，可以说，这种污水处理自动控制系统对于我国目前的污水处理行业来说有着十分重要的意义。
1自动控制系统的发展历史和应用现状
污水处理的自动控制思想最早可以追溯到20世纪70年代的美国，伴随第三次科技革命的兴起，美国不少污水处理工程将计算机控制模式引入到加药环节，这种自动化的操作模式流程简易、钒用量控制精确等优点使其获得了良好的应用效果。因而自动控制系统在污水处理中得到了推广使用，德国、日本等国也先后开展相关研究并最先实现计算机控制。经过几十年的发展，今天的污水处理自动控制系统已经逐步发展完善，自动化程度也有了大幅度提升。污水处理中的自动控制系统，其工作原理是利用网络通信依靠主计算机对控制设备、执行器件、检测元件实行整体管控，实现污水处理的集中调控、集成分析和数据集中处理。目前我国的污水控制系统在经过初期的引进和中期的消化吸收环节后，已经取得了长远发展，工业Ethernet配合FCS、PLC控制构成了我国最新一代的污水处理自动控制系统。在我国目前的污水处理自动控制系统中，主要应用FCS、PLC、DCS等控制系统进行综合管理。其中FCS又称现场总线控制系统（FieldbusControlSystem），其最大特点莫过于以先进的网络传输取代传统硬件传输，FCS利用网络技术实现了处理现场控制器、传感器和执行器的关联。PLC则被称为可编程控制系统（ProgrammableLogicControlSystem），通过计算机数据处理以加强控制执行中的可靠性和抗干扰性，实现开关量的逻辑控制。DCS，又称集散控制系统（DistributedControlSystem），作为最新的4C控制技术，DCS能够实现连续性的物理量监控调节，并能与PLC技术实现相互协调处理。
2自动控制系统构成及控制方式
2．1硬件系统
（1）中央监控系统。顾名思义，利用中央计算机对污水处理的每一个环节进行总体把控。中央监控系统不但要分析大量数据，还要兼备检测和调配工作，所以系统运行时要配备相应的显示输出设备。中央监控系统能够在第一时间将各项参数、机器运行状态等数据信息在显示屏上展现出来，能够更合理地处理污水，反映故障信息。（2）现场控制系统。对于污水处理的自动控制系统而言，现场控制无疑是十分重要的。因此在污水处理厂，PLC更多地被用作现场控制系统的控制器。正如上文所述，PLC是一种新型的可编程控制系统。它将计算机技术应用到系统控制中，因此不少大型处理控制系统需要多台PLC进行连接工作。PLC的广泛应用离不开它的稳定的抗干扰性。在复杂的污水处理现场，以中央控制为核心，作业现场一般设置多个控制站以加强各部分间的控制，并以网络作为信息连接的桥梁。PLC可以在复杂的环境下实现高效率的环境监测和数据传输，模块化的管理方式也使其更容易优化运行。（3）模拟显示系统。在自动化的控制系统中，反映数据往往要通过计算机控制下的显示设备进行输出显示，因此，模拟显示系统也是硬件系统中的重要部分。其主要作用就是输出动态数据，进而帮助工作人员依据污水处理的实际状况进行对应的监控管理，并对系统异常等问题进行及时反应，帮助工作人员采取相关措施。
2．2软件系统
污水处理的自动控制系统中主要配备三个种类的软件，主要为系统系统、数据库软件和应用软件。下面就对这三种软件进行详细分析：（1）系统软件。以MicrosoftWindowsNT操作系统为主，配有开放性接口，能够应对多用户、多任务的处理工作。（2）数据库软件。其作用是实现对数据的第一时间监控，并生成相关操作记录以供数据分析，此外，数据库管理软件还能够进行清晰的数据梳理工作。（3）应用软件。在污水处理的整体控制中，应用软件可起到十分重要的作用，具体包括生产管理数据库、生产查询图形、完善日常设备管理等。相应的管理者可以轻松便捷地实现管理。2．3控制方式污水处理的自动化系统控制方式可以分成三方面：（1）远程监控。即对中央控制室运用网络技术对各个分散终端进行实时监管，远程监控的广泛使用让技术人员可以便捷地获取吸刮泥桥、曝气机、水泵等设备的运转信息进而开展控制。（2）现场监控。即利用PLC系统完成对现场的设备管控，将设备情况通过网络传输及时有效地提供给PLC总站进而实现监督管理。（3）手动监控。处理现场的各个设备在进行开关转换时都需要进行人为的手动控制和操作，较之远程管理，手动控制更具优先性，且在应对可编程控制系统的突发故障时，能够更易于控制操作，降低风险。
3自动控制系统存在的问题和改进建议
尽管近年来自动控制系统在我国的污水处理实践中得到了广泛应用并取得了长足进步，但不可否认，相关发展还十分不完善，自动化系统控制在具体操作中依然存在着十分明显的问题。本文接下来就对这些问题予以列举总结。
3．1自动控制系统存在的问题
3．1．1自动控制系统缺乏线上稳定性
在污水处理自动控制系统中，现场总线控制系统、可编程控制系统以及集散控制系统正不断发展完善，系统的稳定性始终是发展的重点所在。污水处理实在是一个极为复杂的过程，系统所要处理的数据种类繁多且往往处在不断变化中，无疑在一定程度上增加了污水处理系统的控制难度。因此多数污水处理厂在应用自动控制系统的同时，同样需要工作人员在现场进行操作管理，并针对分析结果进行对应的管理工作进而保证系统运行的稳定。
3．1．2自动控制系统受制于多种限制因素
在我国，不少已经建成投用的污水处理厂存在着设备、人员方面的限制性因素。其中，不少污水处理厂自控技术落后，处理效能与管控权责不明，配套设施匮乏，设备管理漏洞百出。随着对应的排放标准提高，污水处理自动控制设备的知识储备出现了明显不足，工作人员无法掌握引进设备的操控技巧，而单一的培训方式也不能从根本上解决内部员工的问题。
3．1．3自动控制系统控制力缺失
我国目前的污水处理厂中普遍设置了监视措施，但实际的管理效力却往往不能达到预期要求。一方面，相关工作人员数据分析能力有限，当工作人员不能处理好相关数据时，自动控制系统也就失去了其原有的控制执行效率。工作人员的疏忽还体现在污水处理中的节能减耗问题上，有关人员往往不能认识到能源与经济效益的关系，这种不合理的操作也造成了对于污水处理厂的风险投资被限制。另一方面，经管自动控制系统在处理污水时能够保障一定的排放标准，但相关管理部门却不能产生足够的重视，与风险投资者也缺乏必要的沟通，因而各种各样的限制因素造成了不利于污水处理自动控制系统的推广和使用。
3．1．4自动控制系统本身的缺陷
尽管近年来污水处理的自动化控制系统进步迅速，但许多技术方面的缺陷不可避免。例如自控技术及相关软件存在缺陷、仪器设备不规范等。由于许多关键技术由国外引进，因而工作人员在处理过程中很容易出现操作不当的问题。以污水处理的探头控制为例，相关数据的采集很有可能会因为污水的淹没而出现问题，且污水中的成分构成十分不规则，导致探头被缠等情况影响最终的数据分析，情况严重时还有可能造成设备损坏。
3．2自动控制系统今后的改进建议
针对上文所述的污水处理自动控制问题，本文在进行分析总结后提出了相应的改善思路以供相关行业研究者参考借鉴。（1）保障自动化控制系统的稳定性，由于污水处理的自动化控制系统依靠总线控制因而尚存在线上的不稳定性。因而污水处理厂应当对系统的稳定性管理足够重视，加派必要的工作人员参与到污水处理系统的管理中是十分必要的，依此来弥补系统不稳定性所造成的数据误差。（2）重视工作人员的技能素养构建，加强专业人员的培训指导，并通过专业人员对厂区的工作人员进行必要的技术引导，进而完善设备的使用，规避因为工作人员操作不当而产生的事故。（3）要不断拓展智能控制在污水领域的管理深度，完善配套的管理措施。避免出现模糊操作、理论控制等。同时，利用仿真建模的手段，针对市场化需求改革污水处理技术，并与其他控制应用相结合，从而提升系统的管理控制效率。最后是将污水处理与信息技术相结合，将数字网络技术应用到自动控制中，应用最新的遥感控制技术，完善机械化的操作流程，为现场工作人员减轻工作压力与负担。
4结语
综上所述，随着我国的工业化发展，自动控制系统正越来越多地被应用到污水处理领域，并取得了十分显著的成绩。与传统的污水处理工艺相比，自动化的控制系统污水处理效率更高，污染物排放更少，资源利用率也得到了大幅度提高，社会效益和环境效益得到了保证，因而在污水处理中应用自动化的控制系统是有积极意义的。但与此同时，我国的污水处理自动控制系统也存在着许多问题。首先是我国的技术起步晚，核心科技多由国外引进，自主研发能力弱，因而实际操作效率要明显落后于西方发达国家。其次是相关技术配备缺失，污水处理仪器精度低，因而国家和相关领导企业应当加强投入力度，推动核心技术的研习进而缩小与世界先进水平的差距。随着我国科学技术的发展，应当抓住现代系统的核心技术，推动科学与信息的一体化进程，使自动管理系统更好地为污水处理系统服务，这样我国的污水处理行业将会取得更大的进步。相信经过不懈的努力，自动控制系统将会在污水处理中发挥更加重要的作用。
主要参考文献
［1］王默．城市污水处理厂环境守法技术体系研究［D］．武汉：武汉工程大学，2014．
［2］张悦．江苏省农村生活污水处理设施运行及尾水稻田利用的安全性研究［D］．南京：南京农业大学，2013．
［3］张利．基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现［D］．西安：西安电子科技大学，2012．
［4］杨世品．污水处理溶解氧控制系统的设计与实现［D］．武汉：武汉科技大学，2008．
污水处理控制系统范文第2篇
关键词：污水处理；自动控制系统；PLC
中图分类号： U664 文献标识码： A
引言
伴随着科技的迅猛发展和人们生活环境的改善，人们对于洁净水源也提出了更高的要求。水是人们日常生活中不可或缺的重要资源，水处理自动化系统是否可靠稳定已经成了当前城市水资源管理部分重点关注的问题。信息技术和自动化控制技术的发展，提高了水处理控制的智能化程度，因为PLC和3C技术相结合具有较强的抗干扰性、稳定性、灵活性而成了水处理自动化系统中的主要控制部件，并有效提高了水处理自动化系统的智能化程度，减少了人力资源的投入。
一、污水处理厂自动控制系统设计原则污水处理厂自动控制系统为了实现被控对象的工艺要求，以提升生产效率和出水水质，在对控制系统进行设计时应遵循以下几项原则：(1)可靠性原则：污水处理与一个城市居民的身体健康和居住投资环境息息相关，所以设计的可靠性原则为所有原则之首。(2)技术成熟性原则：在设计的适合，不但要考虑满足设计的需要，还要重视使用较为成熟、先进、方便后期维护的设备和技术。(3)技术经济性原则：重视当前以及未来技术发展的需求，选择实用性强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。
二、污水处理控制系统设计与实现
（一）污水处理控制系统结构
依据污水处理工艺过程要求，为了使自动控制实现可靠性，系统采用分层控制结构。控制系统分三层结构和二级网络。三层结构有：设备层、数据采集层和监控层(中心控制室) 。其中，设备层主要由设置在各污水处理单元内的COD 监测仪、氨氮监测仪、PH 计、电流传感器等等设备组成；数据采集层由设置在现场的PLC 数据采集单元(下位机) 组成；监控层由设置在中心控制室内的操作站计算机(上位机) 及组态软件组成。现场每一种数据通过现场数据采集模块采集，并通过Profibus DP 现场通讯总线传送至中央控制室操作站进行集中监视和管理。二级网络主要有： PROFIBUS－DP 现场通讯总线和以太网。PROFIBUS－DP 现场通讯总线负责设备层和数据采集层之间的通讯和数据传输；以太网负责数据采集层和监控层之间的通讯和数据传输。系统的总体结构图如图1所示。
（图1 系统总体结构图 ）
（二）PLC的选择
污水处理自动控制系统要求PLC 的性能较高，首先，PLC是污水处理自动控制系统的核心，需具备稳定可靠的特点，可以预处理数据并进行集中传输，故障保护能力高；其次，控制分站中的控制器要具备可以独立控制分区各项任务的功能，如果监控站或者监控中心意外停止运行，相邻区域控制器也能进行数据信息交换；再次，如果某控制站中的控制量出现变化，就要根据预定方案采取措施，相应的调整相关区域设备。因此，必须要具备实现集中或独立工作方式，尤其是能在独立控制时实现与相邻控制器进行数据交换数据采集存储处理、容错等功能。综合考虑整个监控系统性能及运营周期等因素之后再选择适宜的设备，尤其在气候环境条件恶劣的情况下及规模相对较大的污水处理厂，必须选用性能更高的双机热备冗余PLC。
一般环境下或规模较小的污水处理厂，通常多使用SIMATIC S7系列标准机型作为现场控制器，对工业以太网与多种现场总线的支持性、系统开放性及兼容性都很好，采取远程智能分布式结构控制方式，可以符合污水处理自动控制系统对信号处理的不同需求。
（三）系统软件设计
1、PLC 程序设计
Step7 v5.4 是西门子S7－300 系列PLC的编程软件，支持梯形图编程、STL 语句表编程、I /O 模块布局配置、数据库编辑，且能进行程序的线上更改、监控及调试。PLC 具体程序控制流程图如图2所示。
（图2 PLC 程序控制流程图 ）
（三）组态软件设计
上位工控机软件运用北京亚控公司的组态王V6．55版本。组态王是专门为过程控制和现场监控而开发的监控系统组态软件，具有很好的数据处理能力和友好的用户界面，并提供了大量的数据库功能和在线帮助功能，因为它简单易学，具有丰富的工具箱、图库和操作向导，界面为全中文，所以深受国内广大用户的青睐，在电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等领域已经被广泛应用。在任何应用场合，都能使用组态王快速构造出美观的监控和数据采集系统。现场生化曝气池运行工艺画面和日报表画面分别如图3、图4所示。
（图3现场生化曝气池运行工艺画面）
（图4 日报表画面）
三、污水处理厂的自动化系统中的问题
1、不能够精确地对程序进行控制，且运行人员的工作量没有减少。污水处理工艺较为复杂，一般是由多个子系统完成不同的过程,然而现行的计算机监控系统的控制只是针对某一个工艺过程,缺乏完善的联动程序实现多个工艺过程的控制，且没有实现其自动控制过程。
2、没有研制出具有人性化的计算机监控程序，所以缺乏操作性，使得自动化系统的效率未能提高。
网络设计滞后，缺乏可靠性，使得生产无法正常进行。现行的网络基本都属于星型网络，如果一个节点割断，就会影响到其他子系统的运行。
四、解决措施
1、在计算机的监控系统中需要研发出可以把多个工艺过程相连接的联动程序。比如自动控制格栅间及进水泵房；格栅间实现螺旋输送机先于格栅机打开,滞后于格栅机停，并能在监控软件中设定启停的间隔时间。
2、开发出具有人性化的计算机监控系统，便于操作人员的工作，能够促进多个指定画面的研发。
3、对污水处理厂的计算机监控系统中的网络结构进行改善,可采用光纤环网，这样则可以避免星形网络结构引发的问题，增强其可靠性。
五、污水处理过程的单元控制
（一）提升泵房运行以及控制
由于排水管网的实时调度难度比较大，所以要提高泵房就应运用合理的编组策略，要主动适应管网的涞水流量进行变化。泵选型的提升直接影响着编组策略，需要综合的考虑控制流量与能源效率的关系。在确定提升泵以后，其提升水量还要与提升出口液位、集水井液位以及格栅前液位具有一定的函数关系。提升泵的编组数学含义就是需要采用不同的编组的数字含义，就是要运用不同的编组形成的流量分段函数接近于连续变化的管网来水流量。
在工程施工过程中，一般情况下要依据集水井液位进行模糊的控制和分段控制，控制的效果会受到提升泵选型以及排水管网特性等一些因素的影响。 （二）初沉池的运行以及控制
初沉池的运营会极易受水量波动的影响，从而使泥层的厚度以及初沉出水的水质发生改变。初沉池的控制参数也主要是排泥量及其停留时间，降低排泥量、延长停留的时间有对于难降解有机质在初沉池的泥层中进行水解以及发酵反应有帮助，可以提升初沉池的出水有机质的浓度以及易降解组分的比例，大部分都是被应用在进水碳源含量相对较低的情况。
（三）生化处理单元的运行以及控制
生化处理单元的过程参数主要有内回流以及曝气量等，过程的主要特征是滞后性明显、惯性较大，很难精细的对其进行控制。目前，较成熟的对策就是以曝气量以及管道压力作为中间变量的串级反馈的控制算法。串级反馈结构主要是分离了相对较快的曝气过程以及相对缓慢的氧传质以及消耗的过程，而且还能够较好的实现溶解氧浓度的稳定控制情况。此外，还有很多关于模糊控制、专家系统以及神经网络等溶解氧的控制算法的研究成果，还可以在工程的实践过程中进行尝试以及完善。
内回流的控制与水负荷情况息息相关，依据进水的水质和水量情况特点，对内回流泵进行动态的调节，可以在一定的条件下对其总氮的去除效果进行改善。
（四）二沉池的运行以及控制
二沉池的控制过程主要包含外回流、泥位以及排泥量。控制二沉池的泥位进行可以获取较为稳定的泥水分离的效果，可以对二沉池出水的水质量进行改善。对外回流的控制可以对系统内的活性污泥浓度进行改变和控制，从而获取稳定的污泥负荷或者是生物量。对排泥量的控制可以考虑改变系统的污泥龄。
同时二沉池的控制还需要综合、统一的和生化单元的控制进行考虑，可以依据进水流量的整体变化，时的预警和判断泥位，对于排泥泵和回流泵进行及时和有效的控制。
（五）化学除磷过程的运行以及控制
由于生物的除磷过程有一定的局限性，污水的处理厂还常常需要增加化学的除磷单元对出水的总磷进行控制实现达标。目前，一般所采用恒量的投加化学除磷药剂的方式和方法，极易导致药剂的浪费或者是影响污泥的活性等。化学除磷的控制技术通常都包含磷符合前馈控制技术以及出水磷浓度的反馈控制技术等等。在进行控制的策略方面，可以依据有关工艺的特点选择合适的加药点，分析化学药剂的性能，从而再依据磷的浓度或者是符合的变化对药剂的投加量进行动态的控制。
（六）深度处理单元的运行以及控制
深度的处理单元主要包含过滤、消毒以及高级氧化等其他工艺，一般都是成套化的设备，具备独立的控制系统。目前，深度处理单元的水力学控制技术相对较为成熟，然而在水质学的控制方面还有很多不足之处，还不对污染物的去除量进行准确的估计此外，要是还需要在整个工艺过程中只能对污染物的去除比例进行合理的分配，这就需要统筹的对整个流程进行考虑。
六、污水处理工艺的整个流程控制策略
为了可以实现对整个流程的控制，需要有效的对以下问题进行解决。
（一）进一步发展和完善单元的控制技术
单元的控制技术是整个流程控制的基础。目前，提升泵房控制以及溶解氧等控制单元的过程控制技术，紫外线消毒以及深度处理滤池等设备控制技术也已经在大型的污水处理厂有了较为广泛的应用。其他的单元控制技术还是需要进一步结合工程的实际情况加以完善，从而提高技术的使用性。
（二）提高在线仪表的可靠性
要开发新型的过程类仪表。在线的水质测量仪表的价格比较昂贵，维护起来也有些困难，而且其可靠性不足，这些都对我国城市污水处理厂实现实时控制技术形成了制约。因此，这就需要可以提高在线水质仪表的质量以及国产化的水平，从而改变运行人员对在线所测定的水质数据的信心不足问题。此外，由于水质参数主要是状态变量，还不可以快捷和直观的对过程特征进行反映，因此还需要推广在线沉降速率仪、在线呼吸速度仪等价格低廉的新型过程类的仪表，进而适应过程控制的需要。
（三）对不同系统便捷的工艺优化运行策略进行研究
污水处理系统的控制对策主要可以分为生化单元控制、厂网联合优化运行以及污水处理工艺优化运行三个层次。不同的系统边界所产生的优化结果往往不同，因此，就需要详细的对工艺进行分析，从而得到主要矛盾选取合适的边界进行研究以及示范。
结束语
伴随信息技术的发展，我国污水处理厂的程序开始大量引进自动化技术。通过运用自动化系统，可以实现污水处理的无人无人值守全自动控制。因此自动化系统也就成了现在污水处理的关键，需要注重研制出有效的、科学的、合理的计算机监控系统，使污水处理可以更加有效。
参考文献：
[1]常帅. 自动控制系统在污水处理厂中的应用[J]. 科技资讯,2009,06:122.
[2]姜西羚,庞晶晶. 基于PLC的污水处理厂自动控制系统[J]. 建筑电气,2009,06:48-50.
[3]王芳. 污水处理厂自动控制系统的建立[J]. 机械工程与自动化,2010,06:203-204.
污水处理控制系统范文第3篇
关键词：PLC；MCGS；污水处理
中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0070-02
前言
随着人口的增长，污水的产生越来越多，污水处理技术越来越重要。目前我国很多污水处理系统中都使用了PLC和MCGS的污水处理控制系统。这样能够达到更好的污水处理效果，同时还能提升处理效率。
1 污水理系统的基本要求
1.1 明渠内的格栅
成组的平行金属栅条做成了格栅，通常情况下，格栅呈倾斜状态放置在污水提升泵到集水池的主要渠道上面，对污水里含有的大块固体废弃物进行拦截，例如生活垃圾等，这样能够有效保证阀门、管道及相应的处理设备处于正常的工作状态，防止受到这些物体的损坏。一般来说，污水通过格栅的速度越缓慢，所对应的拦截废弃物的效果越显著，但是如果速度太过于缓慢，那么会对格栅造成阻塞的情况，这样就会减少过水面积，从而导致水流速度加快。所以要确定污水通过格栅的速度，就要做全方位综合性的考虑，污水的主要组成、污水含有泥沙的百分比。对于格栅的间距也由污水的性质来决定，使其技能满足水泵的要求，同时还能满足后续设备的要求。
1.2 平流隔油池
在平流隔油池里面，通常都装有很多设备，通常会有链条式刮泥、刮油机，废水从池子的一边进入，从另外一边向外流出。在池子里的污水水平方向的流动速度非常小，包含在水中的油滴会在水中上下浮动，之后在表面进行聚集，由池子配套的集油管和刮油机把它们收集起来。如果密度较大，那么会下沉到底下，最后收集排出。
1.3 SBR反应池
对于SBR法来说，其处理污水的运行方式是间歇式操作，对污水进行分批处理，在每一个池子里面都会有曝气池和二沉池，在处理系统中，不进行二沉池的单独设置，污泥回流设备也不会单独设置，对于污水的均质调节池也不进行设置。许多的反应器组合在一起构成了SBR法，污水是按照一定的顺序进入到反应池中，在整个污水处理的过程中，其反应工序都是按照一定的顺序进行排列的。
2 污水处理系统的工艺要求
2.1 提升泵启闭控制
在整个对污水进行处理的系统中，设置有6台泵，把其两两归为一组。在安装有污水提升泵的池子达到所需要的液位时候，污水提升泵开始工作，如果水位达不到要求，泵不发生运行。
2.2 除污机控制
在污水处理系统里面除污机的安装非常重要，在明渠里面的粗、中格栅上都要进行安装。如果在格栅的前后会形成一定数值的液位差，那么除污机处于正常运行状态，除此之外，都是处于关闭状态。
2.3 刮油、刮泥机控制
在污水处理系统里面，刮油、刮泥机通常只设置一套，在平流隔油池里面。在它处于正常工作状态的时候是进行连续式作业，只有进行维修时候才停止。
2.4 曝气机控制
在每一个反应池里面都需要配备有曝气机，通常该设备采用变频电机进行启动的控制，通过PLC编写程序，完成对曝气机的自动控制。在不同的反应周期中，曝气机完成相应的运转，并根据实际情况进行自动的调节，达到节能的效果。
2.5 滗水器控制
和曝气机的设置一样，滗水器也是分别存在于反应池中，通过PLC的编程实现自动控制过程。当反应池的各个条件都满足其要求时候，滗水器开始正常运行。
3 污水处理控制系统结构构成
在污水处理控制系统中，工控机IPC、PLC+相关外设电路板、模拟开关量输入输出控制板三大部分组成了主要的系统结构。在进行污水处理的时候，对水压和水流量都有要求，需要两者都保持恒定，要对动态数据进行采集，用来分析。如果压力和流量都采用人工手动控制，那么就会产生很大的工作量，还会给结果带来较大的误差，一定程度上给能源造成浪费。所以在污水处理控制系统中，采用PLC和MCGS方法就能有效对这些问题进行解决，达到工艺上的要求。在控制系统中现场的控制单元选择PLC，把PLC作为控制单元来控制污水处理具有很显著地特点，首先职能分配合理并且清晰，对于现场控制、操作控制、数据管理都有不同的站点与之对应，其次控制功能非常强大、并且具有很高度的可靠性，最后，PLC控制的抗干扰能力明显优于STD等常用控制装置。
4 控制系统软件设计
对于控制系统来说，软件的设计至关重要，主要包括 PLC下位机程序的设计和上位机组态软件的设计。PLC程序的编写是为了功能行的实现，对于编译完成后的梯形图程序借助通讯电缆传输到PLC里。
通过雷达液位计对混合沉降罐的液位信号进行采集，之后将结果送到处理器，处理器进行分析并且与预先设定数值进行比较，利用PID对信号进行控制调节，从而改变变频器的输出情况，达到控制水泵的效果，通过这个过程，能够有效保证混凝沉降罐的液位处于相对平稳的状态。对于流量泵来说要使用变频器，从而实现泵对流速的控制，从而对整个系统处理污水的速度进行控制。运用雷达液位计对粗粒化罐的液位进行采集，将结果传输给处理器，处理器把分析结果和预定值进行比较，控制变频器的输出情况，实现对泵的控制，使得粗粒化罐的液位也处于相对稳定的状态。在对排污泵的控制上，在上位机监控过程中选用MCGS组态软件，这一软件的应用能够快速完成上位机监控系统的组态软件系统的构造与生成。这一系统能够完成从数据采集到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案。
5 控制系统设计
5.1 上位机设计
在污水处理控制系统中，上位机的设计包括三个环节，污水处理远程计算机控制系统、整个工程的系统构成及工艺流程、拟定组建工程的总体规划和设想。
首先，污水处理远程计算机控制系统使用的是MCGS组态软件进行控制和管理的，它的作用是构造以及生成计算机监控系统，它的运行平台限制较小，能够在Microsoft的各种32位Windows平台上使用，它能够对现场情况进行监控采集，采集F场数据，对异常情况进行报警，对全部工艺流程进行控制，对统计报表进行输出，能够给客户提供解决问题的可行性方案。
其次，整个工程的系统构成及工艺流程，根据被监控对象特征，找到最重点的监控要求以及相关技术要求。
最后，拟定组建工程的总体规划和设想，这里面包括了系统的具体职能，控制流程具体的实现方式，用户所要使用的窗口界面的显示方式，动画效果的实现方式，在进行实时数据库的各种环节时候如何定义，与此同时，对于工程中设备的数据采集以及相关的定义关系都要进行详细的分析，要对设备与对应变量的关系仔细分别认清，对于对应变量的软件所需要传递的数据能够通过动画形式进行显示。对工程设计里面的整体规划工作要认真完成，这样能够有效避免做一些项目组态过程中的无用功，让工程项目能够快速有效的完成。
5.2 下位机设计
通常情况下机位使用的是日本OMRON公司的C200H系列PLC。它的具体结构是模块式，对于一个单元系统来说它的核心是CPU，包含电源、微处理器、系统存储器等，能够提供现场输入的设备是基本I/O单元以及智能I/O单元，对输出进行控制的设备以及和CPU进行连接的电路。结合具体对系统进行设计中的功能要求环节，对于下机位来说，通常选择使用的设计程序是模块化的程序，这种程序设计的本质就是依照不同的功能，把下位机的程序分解成具有功能性的一系列模块，当这些模块所具有的功能都能得到实现之后，依照系统的要求，把这些具有不同功能的模块按照一定方式进行连接，经过调试之后，就形成了最终的程序。通过这样的方法进行程序编写具有很明显的优势，编制的程序具有很多特性，能够进行扩展同时还能进行移植，此外它的通用性非常良好，在任何一种系统定的功能模块都能够进行运用。针对不一样的污水处理系统来说，对于硬件设计也是不尽相同的，在具体的功能特性上也有一定的差异。在编程中应用模块化的思想，如果要对具有特定功能的污水进行处理，在这个系统中要实现功能就很容易，只需要对相关功能的模块进行选择，之后把它们按照一定顺序进行组合就能够实现它的功能。这样的软件结构类似于积木的拼装，具有很好的使用效果，在软件编程和调试阶段都能够简化具体工作，从客户的角度来说，设备改造能够带来开发周期以及经济效益两方面的好处。
6 结束语
综上所述，随着PLC和MCGS的污水处理控制系统的使用，使得污水处理过程变得更为简单有序。在进行污水处理的时候，每一道工序都能准确完成，减少了人工操作所产生的误差。对于污水处理控制系统设计来说，要对上机位和下机位分别进行合理的设计，要对系统功能进行全面把握，使得设计的控制系统简单易操作。通过这样方式处理之后得到的中水具有更好的回用指标。
参考文献：
[1]郭照新，李超，张学东.PLC在一体化反应器污水处理系统中的应用[J].微计算机信息，2006，22（3）：1-3.
[2]赵芳，李从兵.基于PLC的污水处理控制系统[J].工业控制计算机，2006，19（4）：59-60.
污水处理控制系统范文第4篇
关键词：污水处理；自动控制系统设计
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
一、污水处理的意义及现状
随着现代工业和城市建设的发展, 我国水污染问题日趋严重; 同时我国是一个水资源极其匾乏的国家, 水污染严重和水资源的短缺已经成为严重制约我国社会经济持续发展、影响人民生活和身体健康的突出问题。国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。降低运营成本，提高污水处理率，一直是污水处理行业面临的最现实的问题。因此建设污水处理自动控制系统对改善环境、建立可持续发展社会、繁荣经济都具有重要意义。
二、研究的目的和意义：
本文研究的目的就是充分利用各种最新的工业计算机网络技术、中控制计算机管理软件硬件技术、PLC集散控制技术、现场总线技术、在线监测的仪器仪表设备、防雷系统、图像监控系统等设计并应用于藁城市水处理中心，形成一套稳定的自动控制系统，从而保障全厂生产设备安全稳定的运行，保障全厂排水的各项指标合格. 采用计算机技术、跟踪经常变化的水处理情况，检测不同时间的水质指标数据，在计算机上动态现实，对这些数据进行分析处理，并记录下来，以备在需要的时候查阅。通过分析数据趋势走向，随时调整个设备及工艺过程参数，使其达到优化控制状态，经济运行，节省能耗。采用计算机代替人工操作，减少事故，保证安全，降低劳动强度，节约人力，甚至可以完成许多人工难以完成的任务，提高运行的可靠性。随着污水处理工艺的不断改进，工程的复杂程度也越来越大，传统的依靠人员操作工艺运行的方式也远远不能满足污水处理的要求，因此，应用和开发先进的自动控制系统，不仅可以提高污水处理和监控的自动化程度、减轻监测人员于现场人员的劳动强度，也提高了对排污企业的监测的连续性，其意义是十分明显的。
三、污水处理工艺过程 ：
污水处理是将污水中的污染物质分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水得到净化，并使资源得到充分利用。城市生活污水处理工艺按流程和处理程序划分可分为预处理工艺、一级处理工艺、二级处理工艺、深度处理工艺和污泥处理工艺，以及最终的污泥处置。
预处理工艺：主要是物理处理，通过格栅、沉砂池等将污水中大块污物拦截出来，保证后续单元的正常运行。预处理过程就去除污染物质而言，可能不起关键作用，但是至关重要。预处理不好，对一级处理影响水质均匀及管道畅通、潜水泵的运转；对二级处理，沙粒进入曝气池，在池底沉积，减少有效容积，增大曝气阻力；对污泥处理，极易从格栅流走的一些破布条、塑料袋等杂物，进入浓缩池后将在浓缩机栅条上缠绕，影响排泥均匀。一些破布片、毛发有时会塞满污泥泵螺杆泵定子与转子之间的空间，使设备过载。污泥处理，主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥或者农用填埋等。
四、污水处理自动控制过程
近年来随着计算机技术的飞速发展 工业控制也逐步由传统的单机控制走向网络化，工业控制中多采用 PLC来实现自动控制。
我国城市污水处理厂一般都采用活性污泥法。其自动控制系统一般由污水提升泵房控制站、鼓风机控制站、一级污水处理控制站、污泥回流泵房控制站、污泥脱水间控制站、等几个 PLC控制站组成，其自动控制过程描述如下：
污水提升泵房控制站 PLC 要对进水井 、粗格栅间 、污水提升泵房内的设备 进行监测和控制。粗格栅间是根据设定的栅前栅后液位差如H=10cm或定时 如T=5min 开停机泵房内水泵的开启台数以及变速泵的转速都是由 PLC 根据集水池液位自动控制。另外还可以利用 PLC的计时计数功能，记录每台泵的工作时间，然后自动切换运行泵和备用泵 使各泵运行时间基本一致，延长泵的使用寿命
在一级污水处理阶段 PLC 主要控制设备有初沉池的刮泥机、 排泥泵、排泥阀、 沉砂池的刮砂机、洗砂设备、细格栅间的细格栅以及输送带当沉砂池采用曝气沉砂池时，
还应控制鼓风机、初沉池排泥泵根据污泥井中液位计来控制。排泥阀定时开启，排渣阀根据连续运行的刮泥机周期定期开启。一般应在刮泥机行进至排渣阀前一段距离时开启 然后延时一段时间关闭。格栅的运行仍根据栅前 、栅后的水位差或时间间隔来控制。输送带与栅格联动，格栅不停输送带就不停， 沉砂池的刮砂机需要定时启动。
鼓风机房控制站 PLC 主要用于风机和风量的控制与调节，一般根据曝气池中溶解氧的浓度来自动调节风机的转速或风机出口挡板的角度进而改变供风量。 另外通往每个池子的空气干管上应设置电动控制阀门 以保证送往各个池子 中的空气量平衡对于 A/O 工艺AB 工艺等非均匀供氧曝气池 应通过溶解氧 量的测定开闭带电动执行机构的电动调节阀 实现对曝气池不同部位进气量进行 控制的目的
污泥泵房控制站 PLC 主要用来控制二沉池的刮吸泥机，剩余污泥泵和回流泵等，刮吸泥机按贮泥时间确定连续运行速度，排泥泵一般为连续排泥。剩余污泥泵依时间程序定时开机， 每次抽送设定体积的污泥， 备用泵根据累计工作时间自动切换回流污泥泵。一般连续运行 ，一些特殊工艺也可以间歇运行 ，由污泥井中的液位计控制，同时也受进水流量大小变化控制。
污泥处理系统控制站 PLC 控制的主要设备有 ：污泥浓缩池刮机及排泥阀 ，污泥脱水机、脱水车间自动加药系统、污泥投配泵等。 污泥脱水机每台自带一小型 PLC控制器，用来控制脱水机、污泥投配泵 、反冲洗泵 污泥传送带等 并与污泥处理系统。 PLC子站相互交换信息，脱水机和投配泵均根据流量采用变频，调速控制，浓缩池刮泥机按设定的速度连续运行。排泥阀根据污泥贮存池的液位来进行控制。加药系统中的加药泵根据流量和设定的加药比控制，溶药搅拌设备的运行根据时间控制。
四、污水处理自动控制系统设计要求
系统控制设计采用近控/远控方式，方式选择通过提升泵控制箱中的二次回路、接触器、中间继电器、选择开关等的切换实现。正常情况下，选择开关置于远控位置，当远程控制系统出现问题时，需到现场切换为近控方式。远控包含两种控制方式：中控软手动（点动）和自动，切换方式在中控监控画面中点击点动/自动按钮。每台设备的控制方式都可以单独选择。
根据污水处理厂实际的控制情况及要求，自动控制方案参考模型见图 3-1 整个污水处理自动控制系统从下到上可划分为三个控制管理层次： 控制层 监控层 管理层
图 3-1 污水处理自动控制系统层次图
1 控制层
控制层是污水处理控制的最低层 是污水处理各生产单元实际控制执行部分由若干 PLC 控制站组成负责对处理设备及相关监测点进行控制监测采集信号 控制生产设备控制层主要按照污水处理工艺要求 实现开关量模拟量控制，完成数据采集计算和逻辑运算执行闭环控制对多样化的污水处 理工艺设备泵站系统和排泥设备能够根据实时处理情况和要求控制设备的启停和工作强度达到设备的最优化调度节约药剂的投加量保证污水处理效果。
2 监控层
监控层就是指各生产单元的中控室。 监控层的主要功能为根据自身的优化程序， 实现本工艺单元的设备调节和优化控制功能，实现工艺及电气模拟图动态显示，及检测量实时显示。采集输送本工艺单元的各种信号接收管理层的指令， 完成局部生产过程的控制。监控层通过工业组态软件实时监控 PLC子站间接， 实现对工艺单元的生产设备运行状态的控制。
监控层的硬件以工业级的微型计算机和工作站为主由安装在计算机上的工业组态软件通过通信网络实时对控制层的 PLC子站直接监测控制以实现对工艺单元的生产设备运行状态的实时监控 监控层设计的关键在于组态软件的使用现场数据的采集以及不同控制设备的集成OPC 应用）
3 管理层
管理层的作用主要是监视或控制远方各个现场污水处理厂的生产运行。 同时将各向企业领导和各职能部门生产和工艺数据 ，为企业的决策提供依据并接受企业的指令等。
五、污水处理自动控制系统设计
本系统采用目前国内外污水处理厂广泛应用并取得良好效果的基于可编程逻辑控制器(PLC)的集散型控制系统，以及监控和数据采集(SCADA)系统。集散型控制系统的特点是将管理层和监控层分开。管理层主要是对全厂的生产过程进行监视、数据存储和分析; 监控层主要是通过现场PLC或计算机完成各自辖域内工艺过程和工艺设备的自动控制，同时在传统控制的基础上，提供了智能控制的可能性。SCADA系统通过现场检测仪表和网络设备完成对主要工艺参数的数据采集并对生产流程进行监控。通信网络采用100Mbps工业以太环网。系统除具备对生产过程的监视和控制功能外，数据处理和网络通信功能也很强大，对运行阶段的生产管理、调度以及科学分析都具有十分重要的意义。本系统考虑到远期污水厂扩大规模或进行改造，自控设备、通信网络及上位机管理系统都有可扩展的特点，为了保证正常生产，系统要具备极高的稳定性和可靠性。
控制系统的软件开发包括下位机PLC 程序设计和上位机监控界面的开发。PLC 程序设计与开发是在编程软件STEP7 环境下实现的, 主要完成系统工艺的控制要求。
1. PLC 控制程序的开发
1.1 PLC 的工作原理
PLC 的工作过程可分为建立I/0 映像区、循环扫描。I/O 映像区的大小由用户程序确定, 对于系统的每一个输入或输出点总有输入或输出映像区的某一位与之对应, PLC 在执行用户程序时所需要的外部信息取自于I/O 映像区, 而不直接与外部设备发生关系。I/O 映像区的建立, 使PLC 工作时只和有关地址单元内所存信息状态发生关系, 系统输出也是只给内存某一地址单元设定一个状态。
PLC 上电后在系统程序的监控下, 周而复始地按规定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行, 用户程序执行、输入/输出信息处理。
1.2 PLC 控制程序开发
下位机是整个控制系统的核心部分, 负责完成所有的控制功能和现场数据采集功能。控制器控制程序编制的好坏, 直接影响到控制速度和控制效果, 也同时将影响到以后的维护工作。按照污水处理的工艺流程, 将程序分成若干个子程序模块和公用子程序模块, 各个工艺段之间的控制程序互相不影响, 独立运行, 各模块相互独立, 分别控制着某一操作单元, 各操作单元有自动与手动两种运行方式, 当某一操作单元选用手动时, 相应的程序模块不予运行, 这样, 当某一单元操作出现故障时, 可及时从整个系统中脱离,增加了系统的可靠性。PLC 控制程序的算法如下:
(1)首先, 判断粗格栅是否自动控制, 若为自动控制, 则执行粗格栅自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
(2)判断沉砂池是否自动控制, 若为自动控制, 则执行沉砂池自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
(3)判断细格栅是否自动控制, 若为自动控制, 则执行细格栅自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
(4)判断初沉池是否自动控制, 若为自动控制, 则执行初沉池自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
(5)判断纤维滤池是否自动控制, 若为自动控制, 则执行生物滤池自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
(6)判断提升泵房是否自动控制, 若为自动控制, 则执行提升泵房自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
(7)判断曝气池是否自动控制, 若为自动控制, 则执行曝气池自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
(8)判断二沉池是否自动控制, 若为自动控制, 则执行二沉池自动控制程序, 否则, 则执行手动控制;
2. 上位机监控软件开发
上位机监控界面采用组态软件WinCC 进行开发, 完成对系统现场数据的采集以及控制工艺流程的实时监控。西门子视窗控制中心SIEMENS WinCC 是一个集成的人机界面(HMI)系统和监控管理系统。WinCC 提供各种PLC 驱动程序, 因此使PLC 与上位机联接变得非常容易。
由于监控系统要求覆盖几乎整个工艺流程, 因此在结构规划时紧紧围绕合理地安排信息反映形式, 既要实现所有的功能模块又要保证监控系统的安全可靠运行。根据污水处理厂的自身工艺和控制系统对上位机软件的要求, 上位机监控软件主要由登录管理模块、预测模块、监控界面、趋势、报警、报表、数据库、系统帮助等模块组成。
3．该系统具有的功能
该系统上位机控制系统具有以下功能该系统上位机控制系统具有以下功能该系统上位机控制系统具有以下功能该系统上位机控制系统具有以下功能：1、对整个系统内的设备及运行结果（泥位、液位、流量）具有控制、监视、参数设定、故障报警、故障诊断功能。2、根据污水处理工艺和逻辑的要求，严格执行设备开启、停止、故障或紧急停机等控制。3、系统动态显示，画面将各个工艺流程直观的显示在屏幕上，可以实时监控系统设备的工作状态和参数。4、选择合理的自动运行模式，使整个系统的运行处于安全稳定的状态，并能达到污水处理的工艺要求。5、当设备或控制参数接近非正常状态时，界面有报警提示，并伴有声音报警。6、进行报警历史记录，将故障分类整理归档，且报警记录不可删除，用于事故分析和追忆。7、历史数据通过历史库进行存储，操作人员可以方便的生成重要设备和监测指标的运行报表和曲线，并具有随时进行调用、打印功能。8、系统具有用户权限管理功能，对工程各关键操作都设有不同级别的权限，以保证系统的安全性。
结束语： 水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素，而城市污水则成为制约许多城市可持续发展的主要原因之一。到目前为止，世界各国已经研究出不同的污水处理方法，我国环保理论和工艺研究与国外的差距不大，差距比较大的是环保单元设备和自动控制系统。污水处理自动控制系统是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性，利用自动控制系统处理好污水，在一定程度上可以避免环境恶化和经济资源的损失。关于污水处理控制系统的设计，应符合国家相关部门的电气设计基本要求，并结合具体情况综合考虑，选取设计成本较低，维护费用较少，可靠性较较强的污水处理自动控制系统设计，只有这样，才能保证水资源的持续再生功能的发挥，进而改善水环境污染的现状。
参考文献：
[1] 惠鸿忠.污水处理智能监控系统的开发研究.天津:天津科技大学.2005
[2] 钱孟康.欧美城市给水排水处理技术考察和比较2001.1期:34.26
[3] 汪吉鹏.工业控制技术的应用现状和发展方向.潍坊学院学报.2002.2
污水处理控制系统范文第5篇
关键词：自动控制；污水处理；应用；优化
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
随着科技水平的进步，城市工业迅速发展，人们生活水平不断提高，使得生活用水和工业废水逐渐增加，这就需要加快城市污水处理工程的建设，减少对环境的污染。然而，整体来说，我国目前的处理技术与国际水平相比还较落后，水质也得不到有效提高，不能充分利用。所以，急需优化设计出一套先进的控制系统，提高污水处理效率，节约能源。
一、自动控制在污水处理中应用的必然性
目前污水处理常用的方法就是生物处理法，该方法是一种具有非常高难度的非线性系统。而目前我国各企业在污水处理方面无论是对其设计还是运行都没有足够的经验，还不能很好的运用在试验上，因此，在污水处理效果上还存在着很大的误差，所以说，必须在一些高效的污水处理系统上实现自动化控制，促使其能够更好地发挥出其应用的作用，提高污水处理的工作效率，所以说污水处理实现自动化是社会发展的必然选择。
二、自动控制系统的组成以及特点
1、自动控制系统的组成
自动控制系统有很多部分组成包括自动控制、数据采集、信号处理多方面的内容。利用这些部分的协调工作，可以实现自动对污水进行处理。在进行污水处理的过程之中，系统能够自动进行控制，并且对系统以及污水的处理情况进行检测，一旦出现问题可以进行故障报警，这样就可以达到更好的处理效果了。
2、自动控制系统的特点
自动控制系统主要是分为软件以及硬件两个部分，对于该两个部分来说，其都有自身的特点。软件部分的特点是其可以在进行操作的过程之中结合功能块图编程，让操作人员控制更加的方便，同时也可以利用高级语言完成数学的复杂算法，这样用户在进行工作的时候不但方便，而且可以利用特定以及自定义的功能块多次的进行工作，有助于功能块嵌套。硬件方面也就是所选择的计算机以及网络等等，在其必须要保证所选择到的计算机能够快速的处理信息，同时要提供开放、标准以及有效的工业网络，这样在进行控制以及管理的过程之中效果就会更好。
三、自动控制系统在污水处理中的应用现状
1、曝气池控制
污水当中含有大量的微生物，这些微生物具有不同的生活特性，譬如存在耗氧代谢的过程，而只有合理的曝气方式，才能够将氧气有效供应给微生物，从而起到良好的曝气效果。首先是好氧处理，在污水和曝气池已驯化的活性污泥混合之后，污水当中某些容易降解的有机物，会以“吸附”的方式储存于细胞当中，并发生氧化反应，而曝气池中的好氧速率提高之后，微生物就会发生好氧代谢，进而趋近于微生物的最佳状态。其次是根据污水当中氧气的浓度变化状态，对进水有机物含量进行推测，实行曝气量的模糊控制，以及结合模糊控制系统，建立控制的推理合成规制和控制规则。再次是建立动态数学模型，仿真研究各种操作状态中的氧气传递速率，通过系统的优化控制，有效节约曝气的能耗水平。最后是采用模糊控制计算方式，控制污水中的溶解氧，采用多元模块的组合在线控制模式，形成溶解氧模糊闭环反馈控制的效果，其中需要控制好溶解氧的浓度和鼓风机的风量。
2、PH控制
污水的进水时，PH变化幅度很大，为提高污水处理效果，要求将PH值控制在规范范围内，以满足污水物理处理、化学处理、生物处理等所需。首先是针对酸性的污水，采用仿人智能模糊控制手段，输入PH偏差和偏差变化率，计算得出碱液阀门的开度增量，并以此作为控制变量确定阀门的实际开度，提高阀门开度控制的效果。其次是根据PH的曲线特征，采用非线性增益补偿的方法，补偿PH静态增益的变化，并建立非线性控制模型，闭环精确控制污水的PH值。最后是在污水处理双反应的过程中，将污水注入到PH控制器当中，估计污水正时滞的放大系数和转换正时滞模型，从而计算出污水处理的滞后时间系数等。
3、DCS控制系统分析
目前污水处理厂普遍使用集散（DCS）控制系统[2]，这种控制体系结构分为三级：分散过程控制级，集中操作监控级和综合信息管理级，各级之间由通信网络连接。通信网络是DCS的神经中枢，它将物理上分散配置的多台电脑有机连接起来，实现相互协调、资源共享的集中管理。其中分散控制级是直接面向生产过程的，控制单元与现场各种装置如测量仪与变送器、执行器、记录仪表等直接相连，完成数据的采集与控制、设备运行状况的监测与故障诊断等。集中操作监控级以监视为主要任务，兼有部分管理功能，它是面向操作员与控制系统工程师的，所以这级需要配备先进技术、功能强大的计算机系统及各类外部装置，当然还需要软件支持，确保工作人员的监视与操作。综合信息管理级是实现整个工厂的综合信息的管理，主要执行污水处理量、成本核算等信息汇总、综合、协调等管理功能，为实际处理过程提供决策指导，以保工厂的最佳经营状态。整个操作过程理论上貌似很完善，但实际中存在很多问题，如随着企业规模的扩大，现场的控制单元由原来处理几个设备，现在可能要增加到几十个，控制仪表的功能和精度可能还完不成这么多任务，而且一个设备出现故障就会导致现场多处设施不能正常运行甚至停转，这就严重影响污水处理的效率。因此，需要对现有的控制系统进行优化设计，以解决其运行过程中存在的问题。
四、城市污水处理控制系统的优化设计
1、DCS系统的改进
用FCS（即现场总线控制系统）代替DCS控制系统，将控制站化整为零，分散分布到各台现场总线仪表中，现场总线上构成分散的控制回路，实现了彻底的分散控制。相比较DCS控制系统，FCS优点体现在以下几方面：（1）用一对通信线连接多台数字仪表；（2）用多变量、双向、数字式的传输方式；（3）现在仪表用多功能的；（4）虚拟控制站用分散式；（5）改变了传统的信号标准、通信标准和系统标准；（6）从自动化系统体系结构、设计方法和调试安装方法方面进行了改革。这样就使得，生产现场，当一台设备出现故障，并无影响其他设备的正常运行，解决了同一级相互影响的缺点。
2、提高检测设备的精度
在进行污水处理的过程之中，关键的目的是要保证经过处理以后的污水可以达到排放标准，不对环境造成任何的伤害。由于检测设备的精度不够，就会导致自动控制系统在进行控制的过程之中会遇到问题，检测之中存在的误差导致自动控制系统在工作的过程之中就会按照检测的结果来进行，这样就会导致自动控制系统所处理的污水不能达到排放标准，虽然其提高了工作效率，不过并不能保证工作的效果，所以污水处理在引进自动控制系统的同时，也要注意对检测设备的精度提高，这样才可以保证检测结果的准确，使自动控制系统在工作的过程之中可以达到更好的工作效果。
3、曝气控制系统的优化设计
把曝气控制系统由原来的单回路控制改为串级回路控制，也就是再增加一套副控制回路，即增加对鼓风机的自动控制，进而控制曝气量，加快控制速度，经济而高效。串级控制回路中，把曝气池内溶氧量DO作为主调参数，把鼓风机的压力作为副调参数，以便快速稳定DO。在正常情况下，曝气池内的需氧量恒定，曝气量保持不变，DO与设定值相等。事实上，在操作过程中，不可避免地要受到各种干扰，大致可以分为三种情况：（1）干扰进入副回路；（2）干扰进入主回路；（3）干扰同时进入主、副回路；但不管干扰进入哪个回路，通过副回路的粗调和主回路的细调，都能使DO快速恢复到设定值，调节速度明显要快于单回路的控制。
结束语
随着社会经济的快速发展，污水处理面临着更多、更新的问题，实现自动化控制是必然的选择，这将会在最大程度上降低事故发生的概率，从而提高企业的管理效率和经济效益。
参考文献
