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摘要：污水处理厂在我国的设计越来越现代化和自动化，污水处理的电气自控设计也越来越重要，设计的好坏优劣直接关系到污水处理厂以后的生产运行。本文从污水处理厂电气自控运行中的实际问题出发，并提出了污水处理厂进水泵的电气自控设计应设独立的PLC站点和MCC进行控制。
关键词：污水处理；自动控制；PLC
我国现有污水处理厂多数设计标准低，工艺技术和设备落后，污水处理的可变因素很多，水量、浓度、温度、气量、微生物状态、系统控制和机械运行情况等，都影响污水处理的功能和效率，建立高度自动化的污水处理厂，把废水重新利用，能有效地抑制污水污染和环境污染。近几年来，我国新建城市污水处理厂和新增污水处理站大都采用了PLC和现场总线技术，在污水处理项目中取得了成功的经验，取得了很好的污水处理效果。
一、污水处理装置自控系统设计
根据污水处理装置的工艺技术要求及现场实际情况，设计的控制系统框架主要包括：上位机监控、PLC和MCC处理、现场仪表检测的监控网络模式。
1、预处理站主要控制设备有粗格栅、提升泵、细格栅、砂水分离器等。粗、细格栅是一组回转格栅链，可对污水中的杂物拦截捞取，自控系统按照格栅前后的液位差控制格栅机的启停。对污水液位监测控制提升泵的启停，当液位达设定值时PLC自动控制启停提升泵，确保污水能在污水处理过程中顺利流过，达到净化的效果。砂水分离器用于沉砂池，根据设定时间及运行时间自动控制启停。
2、PLC处理站主要包括：生化池，生化池流程分为生物选区，耗氧区，反应区，按照设定的时间顺序完成进水、曝气、沉淀、闲置步骤并循环运行。曝气机通过PLC和MCC控制变频器的输出，进而控制鼓风机的转速变化，从而控制曝气机的进风量来调节反应池中的溶解氧量。
3、脱水泵房控制站主要包括加药泵、污泥浓缩泵。现场在线分析仪表采集生化池排出的污水水质分析参数，然后通过设计好的神经模糊控制器控制加药泵可在线实时调节水质指标，使排除的污水水质参数达到国家排污标准。
二、控制系统结构及组成
控制系统按参与生产程度级别划分为：管理级、控制级、现场级三个级别。PLC站负责氧化沟、加氯车间设备的数字信号和模拟信号的采集、传输及相关过程的自动控制。为保证污水处理厂的安全运行，污水处理厂自动控制方式有三种：就地手动控制、远程手动控制、远程自动控制，其控制级别按此顺序由高到低排列。
1、上位机硬件软件配置。中控室计算机监控系统由操作员/工程师计算机、以太网交换机、打印机等构成计算机局域网。由上位机至现场各PLC站网络结构是基于IEE802.3标准总线形式的工业以太网形式。基于EtherNet+TCP/IP的传感器、变送器可以直接成为网络的节点，其测控参数和状态可以直接在整个企业信息网络内传输和共享。
2、下位机硬件软件配置。污水处理过程控制点数多，处理工艺地理位置分散，控制要求高，以及PLC的性能价格比、现有技术人员熟悉程度等其它因素，该PLC采用最新的技术制造，能保证10年以上的备件供应能力，并具有技术支持和服务能力。支持符合IEC标准的编程语言及数据格式，电源、CPU及其它任何模块均可“带电插拔”，故障维护时间少，提高了系统的可靠性。
三、PLC系统在水厂控制中的应用
1、污水处理厂的进水泵设独立的PLC站点和MCC进行控制，不与其它设备共用一个PLC和MCC进行控制。
进水泵是污水处理厂的重要关键设备，进水泵的稳定运行是污水处理厂运行的前提条件。污水处理厂的电气自控设计中，进水泵与粗格栅间、细格栅间、曝气沉砂池和初沉池等预处理单元的诸多设备共用一个PLC和MCC进行控制和供电，已是各市政设计院的设计惯例。但本人十几年的工作经验证明，这种设计对进水泵的稳定运行存在着很大的风险和隐患。这样设计，该PLC站点和MCC控制的设备和仪表数量多，且都长期工作在水下或潮湿的腐蚀性气体中。这就可能造成以下几种情况的发生：
（1）设备多，工况差，设备出现的电气故障就多，短路、过流或对地放电而引起MCC柜进线总开关或进水泵分开关跳闸的现象也多。维修人员检修设备电路时，也会存在着技能水平不够或一时疏忽等原因，导致该PLC发生故障或进水泵供电出现问题。
（2）造成强电通过就地按钮箱等接线端子或破损线路传送到PLC的自控模块上，造成自控模块的运行不稳定，严重时还会造成CPU模块停运、模块及背板烧毁、PLC供电线路跳闸或供电电源烧毁的情况。该PLC控制的设备多，相应的模块数量和控制的IO点就多；CPU模块的运算负荷和发热量也大，该PLC自身出现故障的几率也大。
（3）控制的设备和仪表很多是露天设置，若防雷不到位，该PLC和MCC遭受雷击破坏和影响的几率也大。分析本人厂多年来该PLC或MCC发生以上几种情况的原因时，基本上都是其它设备引起的。MCC出现问题或PLC的不稳定运行、故障或者停机，都可能导致进水泵停止运行，造成泵坑液位升高和污水溢流。小则使格栅间被淹，造成设备和财产损失，影响生产；大则造成污染环境的环保责任事故。还有一点就是PLC发生故障时，不能向中控室监控计算机传送真实的设备和现场信息，值班人员很难远程监控到。所以将污水处理厂的进水泵作为成套设备，和脱水机、鼓风机等设备一样，有自己单独的PLC和MCC，不受其它设备环境的影响，运行的稳定性会大大增加，才能有力保障污水处理厂的进水和运行。
2、污水处理厂粗细格栅间、污泥脱水机房和加药间电气自控系统。在污水厂多年的电气自控仪表维护工作中，发现电控元件、接线端子锈蚀的很快，特别是粗细格栅间、污泥脱水机房等电控间的电控元件锈蚀的更快。严重影响了电气自控系统的运行稳定和使用寿命。经分析，由于污水厂处理的是污水，污水和污
泥都能产生和散发出硫化氢等多种腐蚀性气体，这些腐蚀性气体和潮气会顺着桥架、电缆沟和电控间通风口等路径进入到电控间的MCC柜和PLC柜，对内部的元器件进行腐蚀。粗细格栅间污水处理的初始阶段，污水臭味大，再加上格栅的阻拦和进水泵的提升搅动，水雾飞溅大，硫化氢挥发的快，粗细格栅电控间受到的腐蚀相对就大。污泥脱水机房由于是生产污泥和污泥堆积的地方，也会产生大量硫化氢等腐蚀性气体，所以脱水机电控间受到的腐蚀也大。加药间的电控间受到的腐蚀主要是强腐蚀性三氯化铁和次氯酸钠药剂的挥发造成的。这就决定了污水处理厂电气自控仪表系统必须要有很好的防潮防腐设计。各个污水处理工段要有独立的电控间，尽量不要为了节约资金而把电控柜设计在生产现场，现场仅设置密封性强的就地塑壳开关按钮箱。电控间和污水处理生产场所连接的电缆沟和电缆桥架在进电控间墙体处做有效封堵，阻止潮气和腐蚀性气体从电缆沟或桥架进入电控间。电控间的门窗采用断桥铝门窗，电控间内设置空调，通风扇采用带自动打开和关闭功能的百叶窗片，通风扇为空调的备用，仅在气温高且空调故障不得已时使用。采用这样的设计后，电控间的潮气、腐蚀性气和灰尘大为减少，电控元件锈蚀快的问题得到有效解决，电控系统的稳定性和寿命都大大增加。
采用IPC+PLC系统用于污水厂自动化控制，能具有功能齐全，维护方便，维护人员少，投资省、见效快等优点。
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