一、引言 　　隨著我國的社會和經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，尤其是城市水環(huán)境的惡化，加劇了水資源的短缺，嚴(yán)重影響著人民群眾的身心健康，這些情況已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重制約因素;我國現(xiàn)階段很多大中型城市的廢水排放量大，已造成城市地表水的嚴(yán)重污染;但目前各城市仍然是直接排放污水或因水處理自控系統(tǒng)不完善沒處理好就把污水排放了，很多操作和檢測監(jiān)控過程仍停留在人工階段，監(jiān)控時間覆蓋率低，手工采集樣品缺乏科學(xué)性和代表性，難以反映企業(yè)和城市污水處理及排放連續(xù)變化的情況。大范圍的建立污水處理系統(tǒng)及在線自動控制監(jiān)控體系，勢在必行。 二、系統(tǒng)要求 　　本文介紹的污水處理廠位于重慶某縣城邊緣該污水處理廠采用的是典型Orbal氧化溝工藝，日處理污水量5萬噸，廠區(qū)主體構(gòu)筑物有：綜合樓、配電房、進水提升泵房、粗細格柵井及旋流沉砂裝置、Orbal氧化溝、終沉池、污泥回流剩余泵井、脫水機房等;整個廠區(qū)設(shè)備及閥門均采用MCC和PLC兩種控制方式，正常情況下可以實現(xiàn)儀表、PLC的完全自動檢測控制及運行狀況監(jiān)控。 　　1、Orbal氧化溝工藝介紹 　　Orbal氧化溝水處理工藝起源于南非，后經(jīng)不斷改進和推廣，在全球范圍得到廣泛應(yīng)用。城市污水由管道集中后，水流首先經(jīng)過粗格柵，將粗的垃圾去除，然后由提升泵將污水提高水頭（后面工藝要求有高水頭），再經(jīng)過細格柵及旋流沉砂池，進一步去除小的垃圾和泥砂，污水進入水處理主體結(jié)構(gòu)——氧化溝，污水在“O”型的氧化溝中經(jīng)過曝氣機調(diào)節(jié)曝氣，使得污水得到缺氧、氧化、硝化、反硝化等反應(yīng)，在該過程中完成BOD（生物耗氧量）、COD（化學(xué)耗氧量）的去除及污水脫氮的功能，并為下一步水的沉淀作好準(zhǔn)備，經(jīng)過氧化溝處理的水流入終沉池，加入Fe3+、或Al3+ 使得水中的（PO4）3- 得以沉淀，充分沉淀后，清水最后經(jīng)二氧化氯消毒后排入長江。沉淀的污泥經(jīng)脫水機濾干后焚燒處理。 　　2、廠區(qū)主要設(shè)備控制要求 　　2.1、粗細格柵機及其附屬輸送壓榨設(shè)備的控制 　　定時控制：根據(jù)外來污水狀況和運行經(jīng)驗，通過設(shè)定相關(guān)定時參數(shù)，自動控制格柵機的啟動時間和停止時間。 　　液位差控制：在格柵機的前后均設(shè)置一臺超聲波液位傳感器，檢測出格柵機的前后液位差。設(shè)定低液位差LDF2和高液位差LDF1，當(dāng)檢測到的液位差大于LDF1時，啟動格柵機;當(dāng)檢測到的液位差低于LDF2時，停止格柵機（減少了運行時間，有效的節(jié)約能源）?？刂七^程如圖： 　　格柵附屬設(shè)備的聯(lián)動： 　　皮帶輸送機和壓榨機作為格柵機的附屬輸送壓榨設(shè)備，它們在定時或自動運行模式下，一般與格柵機聯(lián)動。附屬設(shè)備適當(dāng)?shù)氖翘崆盎蜓訒r運行。 　　2.2、 提升泵的自動控制 　　控制描述如： 　?。?）變頻器連接在第一臺水泵電機上，需要加泵時，變頻器停止運行，并由變頻器的輸出端口RO1～RO3輸出信號到PLC，由PLC控制切換過程。 　?。?） PLC根據(jù)泵池液位高中低信號自動調(diào)節(jié)三臺泵的啟停;泵池水位到預(yù)設(shè)的低水位時啟動1#泵，水位上升到預(yù)設(shè)的中水位時，1#泵由變頻運行轉(zhuǎn)換到工頻運行，這時再變頻啟動2#泵，依次啟動到3#泵。 　　（3） 切換開始時，變頻器停止輸出（變頻器設(shè)置為自由停車），利用水泵的慣性將第一臺水泵切換到工頻運行，變頻器連接到第二臺水泵上起動并運行，照此，將第二臺水泵切換到工頻運行，變頻器連接到第三臺水泵上起動并運行。 　?。?） 水位下降需要減泵時，系統(tǒng)將第三臺水泵停止，第二臺水泵切換到變頻調(diào)節(jié)狀態(tài)。水位繼續(xù)下降，系統(tǒng)將第二臺水泵停止，第一臺水泵切換到變頻調(diào)節(jié)狀態(tài)。 　　（5） 另外，設(shè)置軟啟動器作為備用。當(dāng)變頻器或PLC故障時，可用軟起動器現(xiàn)場手動輪流起動各泵運行以保證供水。作為多臺提升泵的自動控制，滿足先啟先停的原則，以優(yōu)化資源的利用率;為了提升泵的安全，系統(tǒng)設(shè)置了提升泵的干運轉(zhuǎn)保護;同時，系統(tǒng)還設(shè)置了泵的頻繁啟停保護，群啟動保護等，以延長其使用壽命。 　　2.3、曝氣系統(tǒng)的自動控制 　　生化池作為全廠污水處理的核心，具有舉足輕重的作用。污水經(jīng)過預(yù)處理后，在這里通過微生物吸附污水中的有機物，達到除磷脫氮的目的。對生化池的自動控制，主要是溶解氧濃度的控制。 　　曝氣量自動控制系統(tǒng)作為一個恒值控制系統(tǒng)，系統(tǒng)給定一個保持不變的最佳溶解氧值，通過PLC控制調(diào)節(jié)輸出量（即曝氣機開啟臺數(shù)），使被控量（實測氧化溝溶解氧濃度）不斷地接近給定值。在這個系統(tǒng)中，要求穩(wěn)定性和動態(tài)特性良好，被控量向給定值過渡的時間短，同時過程平穩(wěn)，振蕩幅度小。 　　曝氣供氧系統(tǒng)是由曝氣機和溶解氧儀共同組成的閉環(huán)系統(tǒng)，為反應(yīng)池好氧段提供氧氣，并維持好氧過程的溶解氧濃度值。依照好氧過程的溶解氧濃度值控制曝氣機開啟臺數(shù)，維持溶解氧濃度值在一定的范圍內(nèi)變動?？刂屏鞒倘鐖D。 三、控制模式 　　手動模式：手動模式又可以分為盤柜模式和就地模式。盤柜模式就是通過MCC上的按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的操作;就地模式就是通過現(xiàn)場控制箱上的按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的操作。 　　遙控模式：就是通過中心控制室上位操作站實現(xiàn)對設(shè)備的操作。 　　自動模式：設(shè)備的運行完全由各PLC根據(jù)污水廠的工況及工藝參數(shù)來完成對設(shè)備的啟?？刂?，而不需要人工干預(yù)。 四：應(yīng)用總結(jié): 　　此系統(tǒng)采用：CPU224，UniMAT UN200系列擴展模塊232（4AO，2個），231（4AI，4個），223（1個），在完成此項工程后，PLC系統(tǒng)運行穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快捷，控制的重要設(shè)備運行安全，程序開發(fā)好后，其維護量幾乎為零，同時個人感覺該PLC現(xiàn)場安裝、與其它設(shè)備的接口等均方便好用，系統(tǒng)投運后，自動化程度高，工作人員維護量小，出水水質(zhì)能達到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 五、該工程自控系統(tǒng)的特點 　　1、技術(shù)先進：現(xiàn)代化的工廠要求與時俱進，該自動化控制系統(tǒng)無論是從使用的profibus-DP現(xiàn)場總線、通訊網(wǎng)絡(luò)、可編程控制器、組態(tài)軟件，還是從自動化控制技術(shù)來講，都具有時代領(lǐng)先性。 　　2、穩(wěn)定可靠：選用的自動化產(chǎn)品來自國外知名品牌，建立的自動化控制平臺，經(jīng)過嚴(yán)格的測試，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。 　　3、自動化程度高，使用簡單：對于全廠的控制中心——中心控制室上位界面，采用全中文的設(shè)計界面，立體三維流程圖形來表達工藝，便于操作員掌握;同時下位機PLC采用西門子的PLC，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，自動化程度高，整個系統(tǒng)維護量小。 　　4、開放性：該系統(tǒng)采用的現(xiàn)場總線是國際通用的具有開放協(xié)議的現(xiàn)場總線和接口，同時各控制站均留有I/O余量，以便于以后系統(tǒng)的改造和擴展。 　　5、安全性：該系統(tǒng)采用全面的設(shè)備保護體系，包括潛水泵的干運轉(zhuǎn)保護、自控平臺的防雷保護、進水水質(zhì)異常保護、報警系統(tǒng)等，以防止因為某些意外或操作員的疏忽而發(fā)生事故。