污水处理中的PLC技术优势与应用

三菱Ｐ　Ｌ　Ｃ在污水处理自动化系统中的应用　王昆　（徐州工程机械高级技工学校　江苏徐州　２２１　０００）　工业技术　摘要：随着人们对处理后的水质要求越来越高，污水处理工艺也越来越复杂。本文分析了ＡＯＥ污水处理工艺的特点，以及处理过程中的　控制难点，井根据工艺流程图，说明如何建立基于三菱ＰＬＣ的污水处理自动化控制系统。此系统采用集散控制，将现场处理与远程控制相　结合，有很强的实用性。　关键词：污水处理　自动化控制　Ａ０Ｅ生化工艺　－￣ＰＬＣ　集散控制　中图分类号：ＴＰ２７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０７２－３　７９１（２ｏ１２）０１（ａ）一００９Ｏ－０１　改革开放以来，我国的经济得到了飞　速的发展，人民的生活水平也随之得到了　很大的提高。但经济的发展是一把双刃剑，　给人民带来利益的同时，也给我们的生活　带来了很多问题。比如环境问题，特别是关　乎到我们生命与健康的水污染问题，而这　一问题在中国城市化进程中表现得尤为明　显。随着国家对水资源保护的不断重视和　人们环保意识的不断增强，城市生活污水　处理问题也成为了人们关注的热点。　随着人们对处理后的水质要求越来越　高，污水处理工艺也越来越复杂，污水处理　过程中需要的设备也越来越多，而且污水　处理是一个连续的过程，如果一个环节出　错就会影响后面的全部环节，这就对污水　处理过程中的管理水平提出了严峻的挑　战。为了确保污水处理工艺和设备能够安　全、有效、科学的进行，建立自动化控制系　统已成为污水处理不可避免的趋势。　１　ＡＯＥ污水处理工艺及控制难点　污水处理工艺主要分为物理处理、化学　处理、物化处理和生物处理四类，在我国的城　市生活污水处理中多采用物理处理和生物处　理。生物处理工艺有很多，例如ＵＮＩＴＡＮＫ法、　ＭｓＢＲ法、Ａ／０法等，下面对ＡＯＥ生化工艺　做简单介绍。　ＡＯＥ生化工艺由法国开发，分为水处　理和泥处理两个系统，工艺流程如图ｌ所　示。　城市污水由污水管网到达污水处理　厂，经过节流井进入栅格间，在栅格间分离　出较大悬浮渣物，然后进入污水提升泵房，　利用水泵把污水的水位提高到最高的细栅　格，以使污水能够靠重力完成后续工序。在　细栅格中将污水中的细小悬浮渣物拦截　后，污水进入曝气沉砂池，出去更细小的固　体废物及油脂，并且进行预曝气，之后进入　整个系统中最关键的环节——曝气池。曝气　池由Ａ（厌氧区）、０（好氧区）和Ｅ（兼氧区）组　成，污水在曝气池中与活性污泥充分接触　混合，鼓风机能够提供微生物所需的氧气，　以使活性污泥中的各种微生物将污染成分　降解并实现生物增值。处理后的污水流入　二沉池，经过沉淀后，上层清夜流入回用水　池，达标后就可排放，下层的污泥则进人污　泥泵房。污泥泵房中的污泥大部分被抽回　曝气池中，即所谓的外回流，这是为了保证　曝气池中有足够的微生物完成降解作用。　剩下的污泥进入重力浓缩池，根据水和泥　的比重不同使污泥浓缩，浓缩后的污泥由　污泥泵抽入脱水机房，制成千泥饼后运往　垃圾场处理。　污水处理工艺过程复杂，涉及到众多　单元间以及各单元设备间的相互联系和配　合，为了保证处理后的水质达到标准，必须　确保各单元间能够协调工作。此外，污水处　理厂一般占地面积比较大，各处理单元比　较分散，因此自动控制系统一般采用集散　控制系统并具有较强的通讯网络能力。　２基于三菱ＰＬＣ的自动化系统　集散控制系统的特点是分散控制，集　中监控，由于它是分散控制，能够分散危　险，降低出现故障对整个系统的影响。　三菱ＦＸ２Ｎ系￣Ｉ］ＰＬＣ具有高速处理及可　扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等　特点，可以为污水处理厂自动化控制系统　提供最大的灵活性和控制能力。因此，主控　系统选用一台ＦＸ２Ｎ一１２８ＭＲ一００１的ＣＵＰ　主机加一块ＦＸ２Ｎ一１６ＥＸ扩展模块，组成叠　装式结构，作为自动化控制系统的控制核　心。为了防止出现意外而损坏ＰＬＣ模块而　影响系统正常运转，我们用中间继电器作　为输出接口，使系统控制核心与外部电路　隔离，从而保护ＰＬＣ控制模块。这样做的另　外一个好处就是可以增加辅助触点，提高　系统的安全性和可靠性。　ＦＸ系列的ＰＬＣ控制器采用的是４２２电　气接口标准，考虑到兼容性和稳定性，系统　图１　ＡＯＥ污水处理工艺流程图　９Ｏ　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　选用ＦＸ２Ｎ－４８５－ＢＤ通信板实现Ｎ：Ｎ的网　络数据传输，通讯方式采用串行通讯，通讯　协议使用ＴＣＰ／ＩＰ协议。要注意的是在ＲＤＡ　和ＳＤＡ之间必须接入一个端子电阻，否则　通信将无法进行，这是因为４８５总线上只能　传送差模信号。考虑到远程通信可能出现　反应慢或者误动作等情况，必须增强通信　过程中的抗干扰能力，因此须将ＰＬＣ输入　端的热继电器常开触点通过中间继电器转　换成中继的常开触点，采用带屏蔽的多芯　电缆实现以点对点的输入方式接入，Ｉ／０分　配表不变。　使用ＭＸ　Ｓｈｅｅｔ实现数据的联网监测，　该软件只通过简单设置即可实现通过Ｅｘｃｅｌ　收集ＰＬＣ软元件数据，并且可以通过ＰＬＣ　的网络模块实现计算机利用以太网同步接　收ＰＬＣ的监测数据。主控系统使用０～５Ｖ电　压对输入信号进行模拟，电压经过Ａ／Ｄ转　换输入寄存器，从而转化成数字量的输入　点，再通过一系列的对比、计算和校验等过　程，对输入信号做出相应的控制命令，以输　出信号形式传送到信号源，从而使相关设　备做出动作。　系统共有４个控制站，ｉ号控制站控制　预处理段，通过水位变化控制水泵开启或　断开的台数及时间，从而控制污水的流量。　２－Ｖ控制台控制曝气池、风机和沉降池。控　制台通过采集曝气池内氧气的溶解量并结　合供风管路的压力值控制供风管路调节阀　的开度，以及根据供风管路中的压力值控　制鼓风机开启的台数。３号控制台负责污泥　处理段，包括污泥泵房、重力浓缩池以及脱　水机房等。控制台通过采集温度等数值控　制三相阀的开度以及电磁阀的开启或断　开。４号控制台控制主控室的模拟显示屏，　在模拟显示屏上实时显示整个系统中各种　重要的信息。　３结语　城市污水自动化处理已成为势必在行　的趋势，随着计算机控制技术的飞速发展，　以及硬件制作工艺逐步成熟，自动化系统　的自动化程度越来越高，完全可以实现污　水的半自动或者全自动处理，这样不仅可　以减轻城市污水处理厂工作人员的劳动强　度和降低污水处理的运行成本，还可以带　来巨大的社会效益。系统采用集散控制，通　过以太网通讯和无线网通讯技术，将现场　控制、实时监控和高层管理联系在一起，提　高了管理的实时性、高效性，效果良好，具　有很高的实用性。

摘 要

我国污水处理事业迎来了高速发展的阶段,不仅大城市，很多中小城市、铁道各车站区，甚至发达地区的乡镇都开始修建污水处理厂.随着现代控制技术和计算机技术的飞速发展，PLC控制技术在污水厂中得到了广泛应用，使得整个污水处理过程实现了计算机监测、控制和管理，以实现高质量、低成本、稳定可靠的运营方式。

本文采用生物法中氧化沟法进行污水处理，结合污水处理流程，本系统需控制7台设备和检测2个参数。共有32个输入开关量和20个输出开关量。最终选择OMRON公司内装60个I/0端子的CPM2AE一60CDR—A型PLC.它运行速度快，控制可靠，具有强大的指令系统和丰富的输入输出扩展设备及特殊扩展设备,并进行了硬件和软件设计.在软件设计中做了上位机和下位机软件设计。并利用Intouch组态软件实现动态实时显示过程控制参数和系统运行状态，报警和报表等功能。

本文通过PLC控制系统的配置和控制方式，和由PLC控制站和上位机组成的控制系统,从而实现污水处理整个过程的实时监测和自动控制。本文应用PLC控制达到了设备的自动监视和控制，使出水指标稳定，满足了工艺要求，并且节省了大量的人力物力。

关键词：污水处理；PLC；控制系统

1 目录

摘 要 ............................................................... 0

1 绪论 ............................................................... 1

1.1 设计的背景与意义 .............................................. 1

1。2 研究现状 ..................................................... 2

1.3 主要内容和预期目标 ............................................ 3

舞黔设计

、

杭饭科

技

控制系统在污

水处理

厂的应用

杭

氧环保成套设备有限公司研究所

蔡晓萍

摘要

简介了一

控制

系统的主要

功能和

实施方案介绍了污水

处理

系统

工艺流

程

详细叙述了在一

控制系统下

污水处理系统的操作要点最后总结了一

控制

系统具备的优点。

关键词自

动化集中监控一控

制系统

污水

处理系统自

动操作

近些年来随着人们环保意识的

不断提高在

污水

处理

厂建

立全面、

完善的自动化集中监控系

统势在

必行。

国家对

环保工作很重视特别

是污水

处理工作已成为

环境治理

工作的重

点市政

建

设或

工厂环保项

目中越来越多地包括

污水处理

厂。

应

用一控制系统设计、施

工的污水

处理

厂其自动化操作、

监控系统不仅可以

很好地实现对

污水

处理

工艺的

远程操作

和监控

而且

可以

通

过利用一

控制系统灵活方便地扩展结构形式对分布较广的各污水处理设备进行数据采

集为

厂方提

供了一

套经济实

用的自动化

集中监控解

决方案。

一

尸控

制系统主

要功能

及实施方

案

一

加控制系统设计的指导思想是为污水处理厂提供目前国内较先进的自动化集中监控系

统该设计

通过采用先进

的自动化硬件

和软件平台

充分满

足了污水处理

厂的全部要求。

该系统提

供

了以下项主要的功能

实时地集中监控并记录

污水

处理

过程的各种技术参数

实时地集中监控和记录污水厂有关生产设备的运行状况

对

污水处理过

程设备由一控制系统进行集中协

调控制

自动完成日及月生产报表、

操作员操作记

录和报表打印

报警

一览及报警记

录和设备维修

指导。

自动化集中监控系统通过一控制系统输

人卡件采集

上来

的数据根据逻辑控制方案进行

运算

处理再由输出卡件

去执行操作同时

通过

工控机对现场

监测仪表

的信

号、水

泵的启停以

及阀

门的开关状态等进行监控浏览工艺流程图可以直接在工控机上对水泵、

阀门等进行操作可以

生成报警

一览表、报表等

工程师也

可以直接在

工控机

上查找相关

程序

用以

查找故障原

因并且

可

以在线修改

程序以完善

工艺

要求。

杭暇

科技竺竺

享

污水

处理系统

工艺流

程及自动化监控

系统的操作

要点

污水

处理系统工艺流

程示意图如

图所

示。

去污水处理站

输送阀循环阀循

环阀文

·测试与控制·

修稿日期：2012－11－22作者简介：陈旋辉（1973-），广州人，广东工业大学工业自

动化专业本科，华南理工大学工商管理硕士研究生。曾在高校担任机电工程等教研工作，现主要从事机电工程项目管理工作。0引言

众所周知，我国人均淡水资源仅为全世界人均水平

的1/4，是全球淡水资源最贫乏的国家之一[1]。随着社会

发展，淡水资源的需求越来越大，但是，淡水资源的污

染问题却越来越严重，这种严峻的局面已引起全社会的

关注。如何有效利用有限的淡水资源已成为一个迫在眉

睫的社会问题，相关的解决方案越来越多，其中，通过

对日常生活污水进行处理回用，就是缓解淡水资源供应

紧张问题最有效的方案之一。

在城市生活中，日常生活污水主要包括“灰水”和

“黑水”，其中“灰水”即洗涤污水和沐浴污水，占城市

日常生活污水的75%～80%；“黑水”主要为厕所产生

的粪便污水，为重污水，约占20%～25%[2]。其中，“灰水”

由于污染较轻，通过简单的工艺流程进行处理就可达到

国家相关标准，作为城市生活中非饮用水，即“中水”，因此可在小区建立“灰水”处理系统，产生的“中水”

用于小区绿化浇灌、湖泊景观、公众场所清洁、厕所冲

洗、车辆洗涤、消防用水、各种冷却用水等。对于“黑

水”，虽然也可通过处理成为“中水”和有机肥，但由于

污染严重，工艺复杂，技术要求高，处理过程容易产生

污染，可送往远离居民区的专业污水厂进行处理。

这种根据污水类别，分别进行处理的方案，是目前最

有效，最经济，最容易实施的缓解我国淡水资源供应紧张

的处理方案，事实也证明具有很高的经济和社会效益。

由于“灰水”中富含有机物及病原体，必须经过生

化及消毒处理，达到“中水”的标准才能回用，以下将

详细介绍利用PLC系统在绿色小区建立一个“灰水”处

理系统，通过膜生物反应器、消毒、活性炭过滤以及超

滤的处理工艺，将“灰水”处理成为“中水”，满足绿

色小区自身的维护和建设之用水需要，有效缓解淡水资

源的紧张需求问题。