摘　要：以保定市銀錠莊污水處理廠一期工程為背景，介紹了自動控制系統(tǒng)在城市污水處理工程中的組成及重大作用，并說明了該系統(tǒng)在實際工作中的可行性。 關(guān)鍵詞：污水處理；PLC；自動控制系統(tǒng)；SCADA 1　概　況 2　自動控制系統(tǒng)在污水處理行業(yè)中的實例X＝1．3，其中生活污水占65％，工業(yè)污水占35％，采用帶前置厭氧段普通活性污泥工藝。工藝流程如圖1所示。 進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計為：COD≤330 　　保定市銀錠莊污水處理廠一期工程自動控制系統(tǒng)采用集散式測控管理系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用PLC＋PC的監(jiān)控方式，設(shè)置一個中央控制室和4個PLC現(xiàn)場控制站，分為管理層（中控室操作員站）、控制層（PLC控制站）和執(zhí)行層（現(xiàn)場測量儀表）。中央控制室與現(xiàn)場之間通過Sattbus總線形式通訊。 其中：ΔP為調(diào)節(jié)器的輸出變化量； Kp為調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)； e為調(diào)節(jié)器的輸入，即偏差； Ti為積分時間； Td為微分時間。 當(dāng)處于Mannal控制方式時，中央控制室人員可以通過SCADA系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的運行，并通過計算機向機器設(shè)備發(fā)送指令。所用PLC均采用芬蘭Alaflaf公司生產(chǎn)的系列PLC，配置有開放式的網(wǎng)絡(luò)通信平臺，支持串行通信、現(xiàn)場總線通信。 分布控制系統(tǒng)示意圖如圖2所示。 2．1　中央控制室 　　隨著4C技術(shù)（computer，control，communication，CRT）及監(jiān)控軟件的發(fā)展，使用上位機監(jiān)控管理系統(tǒng)已成為大中型控制系統(tǒng)的流行趨勢，以PC機作為上位機應(yīng)用于控制系統(tǒng)中能提供一種良好的人機界面，減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，提高管理水平。本控制系統(tǒng)設(shè)有一個中央控制室，屬于管理層。內(nèi)有一面模擬屏和2臺計算機操作員站。模擬屏可顯示全廠的工藝流程及主要控制參數(shù)以及全廠的設(shè)備運行狀態(tài)；2臺計算機操作員站操作系統(tǒng)為UNIX，組態(tài)軟件為Sattgraph1200。2臺計算機操作員站互為備用，他們均可各自獨立完成整個工藝過程的監(jiān)控。操作員站具有以下功能： 　?。?）顯示工程設(shè)備的運行狀態(tài)，顯示工藝流程的動態(tài)參數(shù)，顯示相關(guān)參數(shù)的趨勢、歷史數(shù)據(jù)及歷史記錄。 　?。?）打印過程回路控制的參數(shù)給定值、報警記錄和班報表等。 　?。?）報警設(shè)有優(yōu)先級管理，任意管理均在屏幕上顯示。 　　（4）在操作過程中，設(shè)有啟動、停止和選擇等軟手動操作功能。 　?。?）實現(xiàn)編程、組態(tài)和修改等，操作員站裝有功能強大的上位軟件，以便能方便、直觀地組態(tài)和編程。 　　組態(tài)軟件以UNIX操作系統(tǒng)為平臺，用來操作圖形、監(jiān)控畫面和圖形內(nèi)部管理。驅(qū)動程序用來構(gòu)造和生成操作員站監(jiān)控系統(tǒng)，提供了集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、流程控制、報警和報表打印等功能于一體的系統(tǒng)操作工具。圖形界面包括2大部分：主畫面和各個工藝階段和報表、報警的分畫面。主畫面有全廠的所有廠房、設(shè)施設(shè)備和管道流向，分別用不同的顏色和形狀表示，用來展示全部的工藝流程。分畫面用來顯示各個工藝階段的詳細(xì)參數(shù)和測量值，遠(yuǎn)程控制也需要進(jìn)入到分畫面進(jìn)行操作。報表分畫面用于打印和輸出各個時段各個設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，報警分畫面用于設(shè)置報警級別、顯示報警原因等用途。 2．2　PLC控制站 　　污水處理過程的共同特點是開關(guān)量多，模擬量少，以邏輯控制為主，閉環(huán)控制為輔。本控制系統(tǒng)根據(jù)工藝流程和生產(chǎn)控制要求及現(xiàn)場位置情況，設(shè)有4個現(xiàn)場控制站，包括進(jìn)水泵房及馬達(dá)控制中心、鼓風(fēng)機房和脫水機房現(xiàn)場控制站。進(jìn)水泵房和脫水機房及鼓風(fēng)機房配有PLC操作員終端，可監(jiān)視并控制PLC的運行狀態(tài)和顯示狀態(tài)，代替常規(guī)設(shè)備如按鈕、信號燈、數(shù)顯表，并具有報警功能。每個PLC均由電源、處理器、接口、輸入輸出模塊和通訊模塊組成，他們之間通過Sattbus總線連接，每個PLC均采用相同的編程方法，有利于程序的編寫和擴(kuò)展。PLC工作方式為循環(huán)法，即每個周期掃描輸入端口一次，讀入輸入模擬量和數(shù)字量，存入程序制定的存儲單元；按照程序設(shè)計對每個模塊進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)錯誤，則運行相應(yīng)的錯誤管理程序并報警；如各個單元正常，則通過輸出模塊管理各個設(shè)備的工作狀態(tài)，控制機器運行。同時對這個周期的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，通過Sattbus總線傳遞到上位機，進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線顯示和報表打印。 2．3　現(xiàn)場測量儀表 　　污水處理廠的主要測量儀表有流量計、液位計、PH計、懸浮物濃度計、溫度計、壓力計、溶解氧計和取樣器等。其中流量計按測量物分為氣體流量計和液體流量計，按工作原理分為熱傳遞流量計和電磁流量計，分別用于測量鼓風(fēng)機輸出的氣體流量和管道污水　　39和污泥的流量。液位計用于測量積水池和出水口的液位，量程為0～10 m；PH計用于測量進(jìn)水和曝氣池溶液的酸堿度。由于曝氣池是整個污水處理工藝的核心，所以曝氣池中的測量儀表作用非常重要，直接關(guān)系到污水處理質(zhì)量。其中溶解氧計測量曝氣池中污水的含氧量和曝氣池中的微生物生存環(huán)境息息相關(guān)，必須控制在一個適合微生物生存的范圍。溶解氧計將測得的數(shù)據(jù)傳遞到控制鼓風(fēng)機的Oxygard系統(tǒng)，和系統(tǒng)設(shè)定值比較，根據(jù)差值由系統(tǒng)自動調(diào)整鼓風(fēng)機的出風(fēng)電磁閥門，控制鼓風(fēng)量，防止曝氣不足或曝氣過量。懸浮物濃度計測量曝氣池中污水的污泥濃度，傳感器將水中的光線轉(zhuǎn)換為電信號，變送器將電信號轉(zhuǎn)換成4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號，傳遞到Oxygard系統(tǒng)，經(jīng)PID環(huán)節(jié)運算，再輸出4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號，控制鼓風(fēng)量。曝氣池階段還有溫度計和氧化還原電位計等，也十分重要，測量和控制原理大體和溶解氧計與懸浮物濃度計相同。所有的現(xiàn)場測量儀表的測量值都及時傳送到中控室計算機操作員站，顯示到界面上。 3　結(jié)　語 　　保定市銀錠莊污水處理廠一期工程從建成運行到現(xiàn)在已經(jīng)7年了，其自動控制系統(tǒng)運行良好，控制效果顯著，達(dá)到了設(shè)計要求。由于其具有設(shè)計簡單、投資少、控制效果好、易維護(hù)等優(yōu)點，很適合中小型污水處理廠采用。 參考文獻(xiàn) 　 ［2］　侯志林．過程控制與自動化儀表［M］．北京：機械工業(yè)出版社，1999． ［3］　王洪臣．城市污水處理廠運行控制與維護(hù)管理［M］．北京：科學(xué)出版社，1997．