论文部分内容阅读
摘 要： 污水处理是可持续发展中一个非常重要的组成部分，对于处理的效率和效果要求较高。基于集散控制技术构建污水处理自动控制系统，能够实现对污水处理过程的全面管控，提升污水处理效率。本文就基于集散控制技术的污水处理自动控制系统进行简单分析和研究。
关键词： 集散控制技术；污水处理；自动控制系统
【中图分类号】 TN60 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）20-0226-01
前言：可持续发展理念的持续深化，使得人们开始越发重视环境问题，在水资源紧缺和水污染的双重背景下，做好污水处理工作尤其关键。现如今，多数污水处理厂都引入了自动控制系统，能够显著提升系统运行效，不过考虑污水处理环节众多，从保证处理效果的角度，应该引入集散控制技术来对自动控制系统进行完善。
一、集散控制技术分析
集散控制技术主要是以通信网络为依托，集成计算机技术、现代通信技术和控制技术等，完成对于生产过程的集中管理与分散控制，属于多级计算机控制技术。集散控制技术支持下的集散控制系统则是利用多台微处理机，实现对过程的分散控制，结合通信网络、显示器、执行器等设备来完成高度集中的操作、显示和管理，属于分布式控制系统的一种。
二、污水处理环节的控制要求
在污水处理中，最为核心的工作是确保出水水质达到相关标准，而且出水稳定，吨位水处理成本低。因此，污水处理环节的控制要求包括：首先，对操作方式进行必要的改进，强化生产效率；其次，通过合理的设备维护，保证设备稳定可靠运行，降低污水处理过程中的意外情况；然后，当污水处理过程呈现出高度稳定性后，即使是偶尔的干扰因素都可能严重影响出水水质，在这种情况下，需要配合有效控制技术来避免意外事件如暴雨、干旱等的影响；最后，需要充分考虑收纳水体本身的特性，通过控制来降低污水处理能耗和生产成本[1]。
三、集散控制技术下的污水处理自动控制系统研究
1.系统结构。
结合污水处理环节的特点和要求，基于集散控制技术构建自动控制系统，系统结构选择PC+PLC分级分布式结构，主从PLC配合现场总线，可以在满足通信需求的同时，保证系统运行安全可靠。系统整体包括了三个组成部分，一是中央控制层，在上位机和PLC之间，数据通信由组态软件驱动完成，主要功能包括了数据收集、数据处理、数据监督及控制；二是输入/输出（I/O）单元，经MPI卡实现与中央控制层PC机的信息交互，每一个驱动程序都是一个COM独享，由组态软件和通信程序构成完整系统。输入/输出（I/O）单元系统可以利用RS485接口，实现与现场仪表的直接通信，最大传输距离50m，可以完全满足现场需求；三是现场执行层，现场分控站中的控制单元PLC可以对各类现场设备的工作状态进行实时采集，然后经现场总线传输给主PLC，由主PLC针对所有分站传输信息的分析、运算和控制，然后依照分析结果回馈控制指令，确保控制更指令发送到对应的分站后，可以通过输出模块来实现对现场设备的远程控制。
2.系统功能。
2.1数据采集。
数据采集功能主要是针对现场工艺参数的检测，采集的内容包括了电机运行状态、污水处理各工序的工艺在线参数、pH值、流量、液位、压力、温度以及加药量等，采集到的信息会被传输到控制层，为设备控制提供参考依据。
2.2设备控制。
设备控制功能可以实现对现场工作设备的控制，包括水泵、加药泵、排泥机、搅拌机、风机、控制阀门等。
2.3过程控制。
过程控制主要可以实现污水提升泵站的自整定PID控制、加药控制、浮选控制和液位自动控制等[2]。
2.4过程监视。
选择组态软件构筑监控系统，在系统中应用了COM组件、多线程等先进技术，软件运行稳定，也可以实现实时多任务监管，通过画面分屏的方式来实现对工艺过程的有效监视，可以为操作人员提供监控画面，也可以为工程是提供模拟画面、整定画面等，更能够对历史记录进行有效存储和打印。
3.关键技术。
3.1提升泵站控制技术。
污水提升泵站在污水处理环节的工艺要求有三个，一是快速启动，以确保污水可以全部进入到处理系统中；二是将泵房集水井水位控制在适当范围内；三是必须确保三台泵站能够实现对负荷的平均分配，在空闲时可以选择关闭其中一台或者两台来降低功耗。最近几年，基于PID算法的控制技术在泵站控制中得到了广泛应用，其本身结构简单，控制精度高，而且具备很快的响应速度，在大负荷、大容量同时对系统控制质量要求较高的场合有着良好的适用性。
3.2浮选加药控制技术。
在污水处理环节，浮选加药是非常关键的环节，其不仅影响着污水处理的效果，也影响了污水處理的成本。依照实际需求，选择药剂流量和出口浊度双闭环控制系统，配合PID实现对加药量的自动调节。控制系统经模拟量输入输出模块，能够实现对输入变量的持续接收，同时发送输出变量来完成过程控制[3]。
四、总结
总而言之，在污水处理中，基于集散控制技术的自动控制系统能够有效提高工作效率，降低污水处理成本。在系统中，利用PLC自动控制系统代替了原本的人工控制和传统的继电器控制，控制方式的自动化程度更高，灵活性也更强，可以有效降低成本投入。经对比分析，在引入基于集散控制技术的自动控制系统后，污水处理成本大幅降低，处理效率也大大提高，具备更强的市场竞争力。
参考文献
[1] 邹成兵.基于IFIX污水处理集散控制系统的设计[D].电子科技大学，2012.
[2] 刘少军，张思雨.基于MCGS的污水处理集散控制系统的设计[J].国外电子测量技术，2015，34（9）：48-51.
[3] 陈佳奇.基于PLC的污水处理自动控制系统研究[J].自动化与仪器仪表，2010，（3）：20-21.
关键词： 集散控制技术；污水处理；自动控制系统
【中图分类号】 TN60 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）20-0226-01
前言：可持续发展理念的持续深化，使得人们开始越发重视环境问题，在水资源紧缺和水污染的双重背景下，做好污水处理工作尤其关键。现如今，多数污水处理厂都引入了自动控制系统，能够显著提升系统运行效，不过考虑污水处理环节众多，从保证处理效果的角度，应该引入集散控制技术来对自动控制系统进行完善。
一、集散控制技术分析
集散控制技术主要是以通信网络为依托，集成计算机技术、现代通信技术和控制技术等，完成对于生产过程的集中管理与分散控制，属于多级计算机控制技术。集散控制技术支持下的集散控制系统则是利用多台微处理机，实现对过程的分散控制，结合通信网络、显示器、执行器等设备来完成高度集中的操作、显示和管理，属于分布式控制系统的一种。
二、污水处理环节的控制要求
在污水处理中，最为核心的工作是确保出水水质达到相关标准，而且出水稳定，吨位水处理成本低。因此，污水处理环节的控制要求包括：首先，对操作方式进行必要的改进，强化生产效率；其次，通过合理的设备维护，保证设备稳定可靠运行，降低污水处理过程中的意外情况；然后，当污水处理过程呈现出高度稳定性后，即使是偶尔的干扰因素都可能严重影响出水水质，在这种情况下，需要配合有效控制技术来避免意外事件如暴雨、干旱等的影响；最后，需要充分考虑收纳水体本身的特性，通过控制来降低污水处理能耗和生产成本[1]。
三、集散控制技术下的污水处理自动控制系统研究
1.系统结构。
结合污水处理环节的特点和要求，基于集散控制技术构建自动控制系统，系统结构选择PC+PLC分级分布式结构，主从PLC配合现场总线，可以在满足通信需求的同时，保证系统运行安全可靠。系统整体包括了三个组成部分，一是中央控制层，在上位机和PLC之间，数据通信由组态软件驱动完成，主要功能包括了数据收集、数据处理、数据监督及控制；二是输入/输出（I/O）单元，经MPI卡实现与中央控制层PC机的信息交互，每一个驱动程序都是一个COM独享，由组态软件和通信程序构成完整系统。输入/输出（I/O）单元系统可以利用RS485接口，实现与现场仪表的直接通信，最大传输距离50m，可以完全满足现场需求；三是现场执行层，现场分控站中的控制单元PLC可以对各类现场设备的工作状态进行实时采集，然后经现场总线传输给主PLC，由主PLC针对所有分站传输信息的分析、运算和控制，然后依照分析结果回馈控制指令，确保控制更指令发送到对应的分站后，可以通过输出模块来实现对现场设备的远程控制。
2.系统功能。
2.1数据采集。
数据采集功能主要是针对现场工艺参数的检测，采集的内容包括了电机运行状态、污水处理各工序的工艺在线参数、pH值、流量、液位、压力、温度以及加药量等，采集到的信息会被传输到控制层，为设备控制提供参考依据。
2.2设备控制。
设备控制功能可以实现对现场工作设备的控制，包括水泵、加药泵、排泥机、搅拌机、风机、控制阀门等。
2.3过程控制。
过程控制主要可以实现污水提升泵站的自整定PID控制、加药控制、浮选控制和液位自动控制等[2]。
2.4过程监视。
选择组态软件构筑监控系统，在系统中应用了COM组件、多线程等先进技术，软件运行稳定，也可以实现实时多任务监管，通过画面分屏的方式来实现对工艺过程的有效监视，可以为操作人员提供监控画面，也可以为工程是提供模拟画面、整定画面等，更能够对历史记录进行有效存储和打印。
3.关键技术。
3.1提升泵站控制技术。
污水提升泵站在污水处理环节的工艺要求有三个，一是快速启动，以确保污水可以全部进入到处理系统中；二是将泵房集水井水位控制在适当范围内；三是必须确保三台泵站能够实现对负荷的平均分配，在空闲时可以选择关闭其中一台或者两台来降低功耗。最近几年，基于PID算法的控制技术在泵站控制中得到了广泛应用，其本身结构简单，控制精度高，而且具备很快的响应速度，在大负荷、大容量同时对系统控制质量要求较高的场合有着良好的适用性。
3.2浮选加药控制技术。
在污水处理环节，浮选加药是非常关键的环节，其不仅影响着污水处理的效果，也影响了污水處理的成本。依照实际需求，选择药剂流量和出口浊度双闭环控制系统，配合PID实现对加药量的自动调节。控制系统经模拟量输入输出模块，能够实现对输入变量的持续接收，同时发送输出变量来完成过程控制[3]。
四、总结
总而言之，在污水处理中，基于集散控制技术的自动控制系统能够有效提高工作效率，降低污水处理成本。在系统中，利用PLC自动控制系统代替了原本的人工控制和传统的继电器控制，控制方式的自动化程度更高，灵活性也更强，可以有效降低成本投入。经对比分析，在引入基于集散控制技术的自动控制系统后，污水处理成本大幅降低，处理效率也大大提高，具备更强的市场竞争力。
参考文献
[1] 邹成兵.基于IFIX污水处理集散控制系统的设计[D].电子科技大学，2012.
[2] 刘少军，张思雨.基于MCGS的污水处理集散控制系统的设计[J].国外电子测量技术，2015，34（9）：48-51.
[3] 陈佳奇.基于PLC的污水处理自动控制系统研究[J].自动化与仪器仪表，2010，（3）：20-21.