杨德校
（贵州电子信息职业技术学院，贵州 凯里 556000）
【摘 要】结合污水处理控制系统的实际情况，以贵州某一污水处理厂的污水处理自动控制系统为主要研究对象，结合现场的实际情况和具体的控制要求，阐述了基于DCS的污水处理自动控制系统的应用
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关键词 污水处理；集散控制系统；应用
作者简介：杨德校（1983.11—），男，侗族，研究生，讲师，研究方向为自动控制。
1 污水处理概述
目前污水处理的方式有多种多样，采用工业控制技术的越来越多，我国很多地方的污水处理厂都采用集散控制系统来进行控制，把厂区内的各个站点设置现场计算机和PLC，对污水处理实行自动化控制，包括污水过滤（粗格栅、细格栅）、化学反应池（絮凝剂、氯气等的投加）、沉淀池、污泥压缩、泵房机组控制等等。
1.1 污水处理技术介绍
1.1.1 手动控制
这样的污水处理方式成本较低、难度小，在一些规模不大的污水处理场所有应用；
1.1.2 半自动控制
由于成本问题等，目前中型、小型污水处理厂采用这种方式的较多；
1.1.3 全自动控制技术
这种控制方式是目前应用较为广泛的方式，也是自动控制技术的发展方向。
1.2 污水处理自动控制技术的难点
1.2.1 系统规模大
污水处理厂的规模一般都比较大，污水处理工艺相对较复杂，每个工艺站点的位置相对分散，变量多、大滞后、多回路的大系统。
1.2.2 超调量大
由于污水处理是一个批次生产的过程，污水分成批次进入化学反应池里，每一批次进水，给控制带来了一定的困难，每一次进水都有一个切入问题。每一个批次的控制过程时间相对较短，系统刚刚稳定，控制过程就结束了。
1.2.3 连锁控制
污水处理工艺中，前后每一道工序间存在着互锁关系，有的传感器存在较大误差、之后以及价格较贵等一系列问题，这些问题都会影响控制系统的实时性和精度。
1.2.4 高能耗问题
污水处理厂所使用的设备都是高能耗、大功率的设备，在设计控制系统时需要考虑设备的合理配置使用、设备的保护以及节能问题。
1.2.5 其他问题
除了上述难点外，还有工作环境恶劣、大滞后问题、网络通信等问题。
2 集散控制系统
DCS即集散型控制系统（distributed control system），主要技术基础是4c技术即：计算机技术（computer），通信技术（communication），控制技术（control）图形显示技术（CRT）。其有一个工程师站，至少有一个操作员站，至少一个现场控制站，一条系统网络。DCS系统是通过某种通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的工程师站及操作员站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中管理。
3 集散控制系统在污水处理中的应用
3.1 污水处理集散控制系统的组成
项目污水处理厂DCS系统的设计主要考虑以下两个方面：
（1）根据污水处理设计工艺的相关参数、数学模型、控制目标、测量值与设定值等等来对系统各处理单元的功能和工艺控制过程进行详细系统的分析，然后根据分析来对系统中各单元以及工艺控制过程进行分解，从而得到处理工艺过程控制的整体构想；
（2）根据干扰源的振幅来确定对于的工艺过程控制任务，包括工艺过程稳定、工艺过程优化以及工艺过程保护，协调好各个单元相互之间的关系，以便于确定整个处理工艺的控制过程，从而实现对整个处理系统的控制。
图1所示的DCS系统由两台上位机、两个远程I/O口以及三个下位现场控制站组成。系统采用的监控软件是西门子公司的WINCC组态王软件。硬件部分采用西门子公司的S7-300系列的PLC。DCS系统主要由以下几个部分组合而成：FCU（现场控制单元）、人机接口、通信技术。
3.2 污水处理系统
项目系统污水处理厂第一步采用通用的格栅加上旋流沉砂的工艺，用于去除掉待处理污水中的泥沙和杂质；第二步的生化处理则采用奥贝尔氧化沟的污水处理工艺，第三步的污泥处理我们采用先加药后用带式压滤机压缩脱水的工艺，其系统工艺的流程如图2所示。
项目系统污水处理厂的污水处理预处理段分为四部分，第一为粗格栅井、第二为污水提升泵房、第三为细格栅井、第四为旋流沉砂池，通过预处理，可以把待处理污水中的塑料袋、砂粒、果皮纸屑和树枝等杂物去除掉。
进入处理区的污水经过粗格栅后，较大的塑料袋、水瓶、树枝和泡沫块等杂物会被粗格栅去除掉，这些杂物送到压榨机压榨后外运，经过初次过滤的污水就进入下一阶段：污水提升泵房。
污水提升泵房里面安装有超声波液位计，用于测量液位高低，有液位高低来确定污水泵的工作状况。从污水提升泵房提升出来的污水流入细格栅井，进行进一步处理。
从污水提升泵房出来的污水进入细格栅井，细格栅井设置有两条栅道，相对于粗格栅，细格栅的间距和宽度都要小很多，污水流经细格栅后，较小的纸屑、树叶等就被拦截住。细格栅还配套设置了液位差传感器，用于测量栅前栅后的液位高低，并由此来控制设备的运行。
细格栅井出来的水进入两座旋流沉砂池，旋流沉砂池与细格栅配套。旋流除砂机安装在对应的旋流沉砂池里，旋流除砂机把砂水进行分离，这样就把污水中的砂粒给去除掉，更进一步的把水清洁。
本项目系统分成三个控制层：远程监控层、集中控制层和现场控制层三个部分。现场控制层主要包括现场的控制电柜、传感器和仪表等等设备。现场控制层在整个系统中处于最底层，主要负责控制现场设备的运行以及监控和检测信号等工作，同时与集中控制层通信，把采集到的信息及时传递到集中控制层，集中控制层把控制指令传送到现场控制层，实现对现场设备的远程监控。
4 结束语
本项目所采用的DCS系统自动化程度很高，但与实际的控制要求相比还是存在一些不足之处，随着社会的发展，控制要求以及工艺操作的要求进一步提高，在自控系统方面的自动化程度的设计还需要进一步加强，本文还存在以下一些问题需要进一步改进。
（1）系统的整体性能需要进一步完善，提高控制的精度和管理的工作效率，创造良好的条件来增强污水处理的自动化水平。
（2）本系统能够及时发展问题并能够迅速报警，但对于系统的少数故障不能进行正确有效的判断，需要加入人工元素，在以后的类似的系统设计中需加强，这样使得系统的可靠性更高。
（3）对系统的网络扩展力度还有待进一步加强。
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参考文献
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［责任编辑：刘展］