信息来源：互联网   发布时间：2023-09-08

目前，我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高、安全性低、效率普遍低于世界标准。污水处理系统中的曝气过程控制、数据通讯和监控管理是急需解决的主要问题。本文介绍了工厂污水处理的基本工艺和流程，并通过研究设计一套基于PLC控制的污水处理系统。

 

1 绪 论水与人的生活息息相关，特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量与日俱增然而，水资源是有限的据报道我国人均拥有淡水量为2400吨，为世界平均值的1/4，在全球149个国家（参与统计国家中），我国人均淡水资源位居110位，属于淡水资源贫乏的国家。

而且我国水资源时空分布极不均衡，全国500多个城市缺水，其中多个严重缺水，北方地区缺水现象尤其严重，人均拥有淡水量仅有240吨令人担忧的是淡水总量日益减少，用水成本不断升高，淡水的浪费非常严重我国北方地区水资源的超采，己形成漏斗地势、水位下降、湖泊干涸、河水断流、生态恶化。

淡水资源的短缺己经成为我国急需解决的问题1.1工业污水处理的国内现状我国工业污水处理技术从“七五”国家科技攻关开始逐步进行研究“七五”和“八五”攻关项目在氧化塘、土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面的研究较多，以这些成果为设计依据，建立了一些氧化塘、土地处理等污水示范工程。

在人工处理技术方面，“八五”对高负荷活性污泥、高负荷生物膜、一体化氧化沟技术进行了深入研究研究成果己被应用于大批工业污水处理厂污水厂污泥处置问题在“九五”科技攻关中受到重视，并配套开发成套的污泥处理经过“七五”、“八五”和“九五”期间的努力，我国在工业污水处理技术方面取得了较大的成就。

目前在水污染治理技术上，我国已能提供下列工艺技术传统活性污泥法技术、各种新型活性污泥工艺如：SBR法和氧化沟技术等、酸化水解好氧技术和多种类型的稳定塘技术等，这些污水治理技术已经在水体污染、改善水体环境方面发挥了突出的作用，标志着我国工业污水处理事业发展到了一个崭新的阶段。

现阶段，我国工业污水处理的工作重点已经从工艺技术的研究转移到具体项目的实施1.2设计的主要内容主要设计内容是工业工业污水处理工艺及工业污水处理系统的组成和PLC控制系统设计,主要由以下内容组成：（1）介绍了工业污水处理的基本内容，包括工业污水处理的发展现状以及工业污水处理的工艺流程；

（2）介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对工业污水处理控制系统进行设计分析；（3）具体分析设计工业污水处理的硬件系统；（4）具体分析设计工业污水处理的软件系统；（5）工业污水处理系统的调试与运行2 工业污水处理控制系统总体介绍。

2.1工业污水处理基本概念城市污水、生活污水、生产污水或经过工业企业局部处理后的生产污水，往往都排入排水系统这些污水除含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、动植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗涤剂等物质外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。

经处理后的污水，最后出路有三种：①排放水体；②灌溉田地；③重复使用污水污染物可根据化学性质和物理形态进行不同的分类按化学性质，污水中的污染物质可分为无机性物质和有机性物质，其化学元素以炭、氮、磷为主按物理形态，污水中的污染物质可分为固体悬浮物即呈颗粒状的污染物质、胶体污染物质和溶解性污染物质。

2.2 常用的工业污水处理工艺不同的工业污水处理对象，不同的工业污水处理环境，将需要有不同的工业污水处理工艺来处理因此，在选择工业污水处理工艺的时候必需要认真考虑当地污水的情况，以及实际的工业污水处理的环境。

工业污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水混合使用目前，工业污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法常用的工业污水处理工艺有以下几种。

（1）传统活性污泥法。（2）A2/O法。（3）SBR法。本工业污水处理工艺流程图如下图1所示：

图1工艺流程图2.3工业污水处理系统控制形式早期的控制系统多采用继电器——接触器控制系统，但随着电子技术的飞速发展，控制要求的不断提高，该类控制方法已不能满足现代工业污水处理系统的控制要求，因此已逐渐被淘汰，取而代之的是DCS、现场总线控制、PLC等控制方。

（1）DCS系统DCS是集散控制系统的简称，又称为分布式计算机控制系统，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术等相互渗透形成的由计算机和现场终端组成，通过网络将现场控制站、检测站和操作站、控制站等连接起来，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各类生产过程，可提高生产自动化水平和管理水平，其主要特点如下：采用分级分布式控制，减少了系统的信息传输量，使系统应用程序比较简单。

实现了真正的分散控制，使系统的危险性分散，可靠性提高扩展能力较强软硬件资源丰富，可适应各种要求实时性好，响应快（2）现场总线控制系统现场总线控制系统是由DCS和PLC发展而来的，是基于现场总线的自动控制系统。

该系统按照公开、规范的通信协议在智能设备之间，以及智能设备与计算机之间进行数据传输和交换，从而实现控制与管理一体化的自动控制系统，其优点：可以用计算机丰富的软件、硬件资源响应快，实时性好通信协议公开，不同产品可互连。

（3）PLC系统PLC是可编程逻辑控制器的简称，用它作为处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为其上位机，通过网络连接PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：编程方便，开发周期短，维护容易。

通用性强，使用方便控制功能强模块化结构，扩展能力强2.4 工业污水处理系统的功能要求工业污水处理系统的主要功能是完成对城市污水的净化的作用，将城市中排除的污水通过该系统处理后，输出符合国家标准的水质长期以来，工业污水处理技术虽然经过了迅速发展，但仍滞后于城市发展的需要，工业污水处理率低、设备运转率低等极大地影响了城市发展。

为实现工业污水处理技术的简易、高效、低能耗的功能， 并且实现自动化的控制过程，采用PLC作为核心控制器是个较好的方案PLC作为工业污水处理系统的控制系统使得设计过程变得更加简单，可实现的功能变得更多与各类人机界面的通信可完成PLC控制系统的监视，同时使用户可通过操作界面功能控制PLC系统。

由于PLC的CPU强大的网络通信能力，使得工业污水处理系统的数据传输与通信变得可能，并且也可实现其远程监控利用PLC作为控制器的工业污水处理系统主要涉及两个方面：一是信号输入；二是控制输出信号2.4.1信号输入。

工业污水处理系统信号输入检测方面主要涉及四类信号的监测，主要包括：按钮的输入检测、液位差的输入检测、液位高低的输入检测，以及曝气池中含氧量的输入检测（1）按钮输入检测大多数为人工方式控制的输入检测，主要有自动按钮、手动按钮、格栅机启动按钮、清污机启动按钮、潜水泵启动按钮、潜水搅拌机启动按钮、污泥回流泵按钮、曝气机工频、变频按钮，以及变频加速减速按钮等。

（2）液位差输入检测检测粗细格栅两侧液位差，用来控制清污机的启动与停止（3）液位高低输入检测检测进水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用来控制潜水泵或污泥回流泵的启动和停止，以及投入运行的潜水泵的数量（4）含氧量输入检测。

以上三种都为数字量输入，该输入为模拟量输入曝气过程是工业污水处理系统中最重要的环节，为了保证微生物所需要的氧气，必须检测污水中的含氧量，并通过曝气机增加或减少其含氧量通过将溶解氧仪设置在适当位置上，将检测值反馈到PLC中，通过运算输出控制曝气机的转速信号。

当溶解氧值偏低时，降低了微生物分解的效果，延长了处理时间，严重时甚至导致处理失效，因此需要增加曝气机转速以增加供氧量；当溶解氧值偏高时，导致微生物过氧化，降低了其活性，也不利于处理，因此减小曝气机转速以减少供氧量，最终使污水中的溶解氧保持在一定的范围内。

2.4.2控制输出信号信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各类设备的接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制曝气机变频器（1）数字量输出控制各类设备的启动和停止，包括：格栅机启停、清污机启停、潜水泵启停、潜水搅拌器启停、污泥回流泵等设备。

（2）模拟量输出通过PLC中PID运算后的数据，通过其功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器的控制端子上，改变变频器的输出频率，从而控制曝气机的转速，最后达到控制污水中含氧量的要求3 硬件系统配置。

氧化沟是工业污水处理系统中的重要环节，其结构的不同形成了不同的氧化方法例如，奥贝尔、卡鲁赛尔和一体化氧化沟法，对于不同的结构，其配套的设备也有较大的不同，所以其结构比较复杂，不同的结构对应不同的控制系统，因此需要根据不同的结构特点设计相应的控制系统。

3.1主要组成部分工业污水处理系统的结构比较复杂，设备较多，在氧化沟中其控制过程及原理大致相同，都是通过控制曝气机的转速来调节污水中的含氧量，其基本组成如图2所示。

图2工业污水处理系统基本组成示意图3.2电气控制系统电气控制系统主要包括操作面板、显示面板、电气控制柜等单元由于在该系统中需要检测较多的数字输入量，并且还要检测模拟量的输入，根据设定的程序进行数据处理后，输出控制信号，因此系统的控制逻辑与时序就需要严格照检测信号的输入进行控制。

(1）操作面板操作面板主要包括手动、自动、各类设备的启动按钮等(2）显示面板显示面板由于要显示较多的数据，因此一般采用触摸屏或者人机界面(3）电气控制柜电气控制柜是电气控制的核心设备，主要包括变频器、各类传感器的输入信号、PLC及其扩展模块等。

4调试和运行结果工业污水处理厂自动控制系统设计、安装完成后，进行系统的调试和试运行，确定符合实际进水水量和水质的各项控制参数，发现并解决设备、仪表、程序、工艺等方面出现的问题，检验系统是否实现工艺设计目标，即出水各项指标达到设计要求。

4.1硬件系统的调试按照系统设计要求将各硬件接线接好调试过程首先检查总供电及各设备供电是否正常，然后检查设备的电气控制是否正常，能否正常开机，各种闸阀能否正常开启和关闭，检查仪表及控制系统是否正常在对系统进行必要的检查后，开始具体调试。

硬件功能调试主要是测试硬件的功能是否正常，这部分的调试内容包括：（1）供电线路的设置和检验，主要用万用表检测电路的连通是否实现，以及保证接线的正确性，防止220V与24V线路的错位接线发生；（2）电机直接加三相电源调试，检测电机工作状态；

（3）变频器单独调试，检测能否正常进行参数设置；（4）变频器加电机进行调试，检测能否正常进行变频调速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制电机启动，调节电机转速等；（5）PLC单独检测，检查PLC单元能否正常工作，指示灯是否正常，该部分工作实际上在计算机模拟调试前就己经完成；

（6）PLC加变频器联机调试，检查PLC、变频器是否能实现对此系统控制；经过测试，结果表明上述功能一切正常，可以进行总体调试4.2运行结果通过系统调试，能够实现PLC在系统控制中的手动、自动模式的控制启动电源后按下手动或自动模式选择按钮，当在手动模式时，可通过各控制按钮实现对工业污水处理系统中各电机的控制运行同时相应的指示灯亮。

5 结 论工业污水处理控制系统是一个比较复杂的综合系统，它包括与之相关的生产工艺流程、相关生产设备，现场计量自控检测仪表的选用、控制流程的模型建立、对 PLC系统软硬件应用研究等本文详细阐述了工业污水处理工艺流程、控制系统总体方案以及具体的软硬件实现。

在设计过程中主要从硬件和软件两个方面的问题进行，工业污水处理系统中，主要的硬件问题包括机械结构、硬件选型和PLC的外围电路设计和接线处在PLC的外围硬件连线方面，主要是增加一些保护设备调试时，可根据功能模块分类分别调试，最后进行总体调试。

在该控制程序中，需要根据外界输入的状态来控制清污机、潜水泵，以及污泥回流泵的启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来的信息进行判断处理，然后再进行输出控制相关阅读：应用智能水表的现状分析及解决措施保定市排水总公司数字化信息管理平台建设

↓↓↓ 深圳市水务科技有限公司在当前如火如荼的智慧城市建设中，智慧水务是其中重要的组成部分多年来，深圳市水务科技有限公司一直致力于利用信息技术实现对水资源的高效利用，同时结合公司在水质预警、自动化机械、安防监控等领域丰富的经验，先后开发出智慧水务移动终端、智能调度管理系统、管网漏损分析系统、客户服务信息系统等一系列解决城市供水、排水、污水处理、水厂监测等环节的产品，逐步形成一套拥有自主核心技术的智慧水务整体解决方案，帮助水务企业打破企业内部乃至行业上下游的“信息孤岛”难题，实现对生产、监管、运营、服务等业务环节的高效管理，从而为智慧城市建设增添助力。

免责声明：本站所有信息均搜集自互联网，并不代表本站观点，本站不对其真实合法性负责。如有信息侵犯了您的权益，请告知，本站将立刻处理。联系QQ：1640731186