隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，環(huán)境污染，特別是水污染已經(jīng)擺到刻不容緩的位置。污水處理工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占著不可替代的重要地位。當(dāng)前，污水處理自動化仍是比較薄弱的一個環(huán)節(jié)。本文借潮州第一污水處理廠為例子，主要論述說明污水處理自動化的系統(tǒng)組成、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并以此論證自動化控制在現(xiàn)代的污水處理工業(yè)中的重要地位，污水處理自動化有著重要的意義。
污水處理廠的設(shè)備品種繁多、工藝繁雜、各種設(shè)備可能來自不同的廠家，并且連續(xù)性強(qiáng)，每一項(xiàng)設(shè)備都是污水處理中不可缺少的重要組成部分，所以管理起來相對困難。因此，一個污水處理廠的自動化控制系統(tǒng)必須要符合“集中管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”的要求，不僅要技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)開放、能夠長期提供技術(shù)支持、設(shè)備升級，還要考慮到經(jīng)濟(jì)適用性，節(jié)省投資和遠(yuǎn)期工程的銜接等各方面。
系統(tǒng)應(yīng)包括這幾方面：滿足要求的控制系統(tǒng)硬件設(shè)備、監(jiān)控和編程軟件、輔助裝置以及操作平臺、控制箱柜等。
1自動化控制系統(tǒng)的組成
根據(jù)A2O污水處理的工藝流程，結(jié)合潮州市第一污水處理廠的具體情況，污水處理廠的自動化控制由各種檢測儀表、PLC控制系統(tǒng)和中控室上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)操作站組成。
各種檢測儀表包括變頻器、進(jìn)出水流量計(jì)、回流流量計(jì)、出水質(zhì)量監(jiān)測儀、超聲波液位計(jì)和液位差計(jì)等自動檢測儀表。除了各種流量計(jì)的累計(jì)流量輸出信號為脈沖，其余儀表測量數(shù)據(jù)的輸出信號均為模擬量4～20mA。
PLC控制系統(tǒng)包括配電總室的1號PLC控制站，脫水車間的2號PLC控制站以及獨(dú)立連接到中控室的橋閘控制柜。其中1號PLC控制站包括昆騰柜PLC控制柜、一期工程1、2號氧化溝PLC控制柜。2號PLC控制站包括細(xì)格柵PLC控制柜、除磷加藥間PLC控制柜、濃縮池PLC控制柜、二期工程3、4號氧化溝PLC控制柜。
受控制的設(shè)備包括橋閘擋板，橋閘格柵和輸送機(jī)，橋閘抓斗機(jī)，各種進(jìn)水泵，粗、細(xì)格柵機(jī)及其相關(guān)配套的壓縮機(jī)、輸送機(jī)，整套除砂設(shè)備，氧化溝潛水推流器和轉(zhuǎn)碟器、刮吸泥機(jī)、回流泵，濃縮機(jī)以及加藥泵等近百臺設(shè)備。除了脫水車間的設(shè)備必須在現(xiàn)場進(jìn)行操作外，其余大部分設(shè)備都由中控室計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，自動化率達(dá)到90%以上。輸出信號主要是開關(guān)量，和模擬量——控制頻率。
中控室計(jì)算機(jī)操作站包括主機(jī)、副機(jī)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器計(jì)算機(jī)，三遙傳送數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)，UPS電源等。主機(jī)裝有上位程序與MP7操作控制系統(tǒng)，通過圖形畫面，可直接對廠區(qū)對應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制。各個儀表數(shù)據(jù)也能在圖形畫面中直觀地顯示出來，便于工作人員觀察設(shè)備運(yùn)行情況。MP7中配有報警系統(tǒng)，可及時通知工作人員設(shè)備出現(xiàn)故障或異常狀況、數(shù)據(jù)超出控制范圍等。MP7中的歷史趨勢，可以隨時地調(diào)出某一個時間點(diǎn)或者某一段時間的工作數(shù)據(jù)，這是總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改善、獲取進(jìn)步的重要寶庫。戴爾服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫專用電腦，每30s記錄一次數(shù)據(jù)，是儲存數(shù)據(jù)的地方，歷史趨勢系統(tǒng)以及三遙計(jì)算機(jī)都要從這里提取數(shù)據(jù)來完成各自的任務(wù)。三遙計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)將反映出水質(zhì)量的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從戴爾服務(wù)器中提取后傳送到上級領(lǐng)導(dǎo)單位。
2自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
全廠共設(shè)置3個主要工作站，即是中控室操作站、配電總室1號PLC控制站和脫水車間2號PLC控制站。三個工作站用光纖以太網(wǎng)相連，每2個工作站之間都連有一條光纖，形成一個環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)中任何一條光纖如果出現(xiàn)通訊故障，3個工作站仍由兩條光纖連著，整體的數(shù)據(jù)傳輸不會受到一點(diǎn)影響，維修人員可以從容地對故障光纖進(jìn)行維護(hù)。
在這個大網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行分層，每個工作站之下都有各自的網(wǎng)絡(luò)。
中控室操作站從光纖接收點(diǎn)的交換機(jī)處接入，用網(wǎng)線以太網(wǎng)將中控室的各臺計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享和傳輸。同時，計(jì)算機(jī)通過上位程序，控制現(xiàn)場各PLC站的下位程序，就可以實(shí)現(xiàn)在中控室遠(yuǎn)程操作現(xiàn)場設(shè)備的目的。
配電室1號PLC控制站本身負(fù)責(zé)了進(jìn)水泵、回流泵、粗格柵機(jī)設(shè)備的控制，通過光纖接受點(diǎn)的交換機(jī)，連接了1期工程1、2號氧化溝的PLC，控制16臺水下推流器和12臺轉(zhuǎn)碟器。
脫水車間的光纖接受點(diǎn)交換機(jī)，同樣通過以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接了細(xì)格柵PLC、濃縮池PLC、3、4號氧化溝PLC和加藥間PLC。從而實(shí)現(xiàn)了對細(xì)格柵機(jī)、沉砂設(shè)備、濃縮機(jī)、3、4號氧化溝的水下推流器和轉(zhuǎn)碟機(jī)以及除磷加藥泵的控制，其中，氧化溝上的12臺轉(zhuǎn)碟機(jī)是通過MODBUS網(wǎng)絡(luò)方式統(tǒng)一連接到了現(xiàn)場的PLC。
現(xiàn)場的儀表對生產(chǎn)中各個參數(shù)自動、連續(xù)地進(jìn)行檢測。同時將信號傳送給現(xiàn)場PLC，現(xiàn)場PLC通過計(jì)算后得出的數(shù)值在上位機(jī)的監(jiān)控軟件相應(yīng)的畫面和報表中顯示出來;PLC和上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件中設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行比較，自動地調(diào)節(jié)某臺設(shè)備的工況(啟動或者停止、運(yùn)行頻率)，從而滿足生產(chǎn)的需要，達(dá)到自動化控制的目的。
3自動化控制的意義
過程自動化控制在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，不斷的發(fā)揮著提高效率，控制質(zhì)量，節(jié)約成本等重要作用，已經(jīng)成為不可缺少的生產(chǎn)保障范圍。就生產(chǎn)過程自動化而言，整體上分為三大環(huán)節(jié)：過程檢測、過程控制系統(tǒng)、過程控制裝置。如果把整個自動化生產(chǎn)過程比喻為人，那么過程檢測相當(dāng)于人的眼睛，它把實(shí)際的現(xiàn)場工程量檢測出來，即當(dāng)前的水位、流量、溫度等，轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)可以識別的電信號，并傳送給控制系統(tǒng)。過程控制系統(tǒng)，則相當(dāng)于人的大腦，分析和計(jì)算各種信息，并發(fā)出各種命令。它將檢測裝置傳來的各種信號，經(jīng)過相關(guān)的計(jì)算，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為過程控制裝置可以識別的電信號，傳給過程控制裝置。過程控制裝置，相當(dāng)于人的手，根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)來的各種信號執(zhí)行各種動作。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的自動化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“集中管理，分散控制”的目標(biāo)，對整個工藝生產(chǎn)過程的所有設(shè)備的控制，都可以在中控室足不出戶地輕松進(jìn)行，這點(diǎn)對于占地面積大，設(shè)備分散的污水處理廠來說，猶如雪中送炭。污水處理廠自動化控制是實(shí)現(xiàn)污水處理廠現(xiàn)代化處理和現(xiàn)代化管理的必要條件，是提高污水處理效果、安全可靠生產(chǎn)、降低藥耗、降低能耗、取得較好社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的必要手段。自動化控制系統(tǒng)集自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、圖形顯示技術(shù)與一體，在確保達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求及污水處理過程優(yōu)質(zhì)可靠運(yùn)行排放達(dá)標(biāo)的目標(biāo)的前提下，將污水處理廠運(yùn)營決策、管理、調(diào)度、過程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場控制等功能集成在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過信息多層“無縫”鏈接，為實(shí)現(xiàn)污水處理過程的管控一體化及綜合信息處理構(gòu)建了信息平臺。
4結(jié)語
本文通過介紹潮州第一污水處理廠的自動化控制的組成和結(jié)構(gòu)，從而論述了自動化控制對污水處理的工藝生產(chǎn)的重要意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會對環(huán)保的重視，必將有更多的新技術(shù)廣泛應(yīng)用到污水處理行業(yè)，使污水處理行業(yè)有更大的發(fā)展。
（轉(zhuǎn)載）
