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【摘 要】可持续发展的要求增强了人类有效利用资源和保护环境的意识，而城市污水处理过程是水环境保护中的一项重要内容，以城市污水处理厂作为水污染控制系统的核心，其可靠、稳定、高效经济的运行对资源可持续利用与发展以及环境保护都有着重要的意义。本文分别从工艺、分散控制系统和策略、PLC、FF hse总线、优化手段、人机监控界面等方面进行了介绍，该优化控制系统提高了整个污水处理系统的运行性能，在保证了处理出水水质不低于排放标准的前提下，实现了污水处理厂节能、降耗、增效，该系统具有很高的产业化价值。
【关键词】DCS PLC 现场总线 人机界面
一、引言
水污染伴随着城市化的进度加快，经济的飞速发展而不断成为了影响我国经济可持续发展的重要原因。而城市污水排放是目前造成，江河湖泊水域污染的关键，为了能有效的控制和解决城市污水排放问题，对污水的处理问题成为了我国经济发展必须要解决的问题之一。
污水处理问题是一个相对比较复杂的程序，需要专业的技术管理和相关的智能监控系统，使污水的排放能够有效的、安全的运行，本文主要是采用的是PLC为核心的监控系统，完成对污水排放的有效监控和管理，对污水排放系统各个部位进行具体的功能分析，采用先进的控制策略和远程监控系统，在使水质达到国家规定的排放标准的前提下，达到节能增效的目的。
二、系统组成及其功能设计
（一）系统组成
由图1原理图可以观察出，整个系统是由现场级、控制级和管理级三个部分组成，其中控制器是整个系统的核心，管理级是系统的核心部分，而现场级是实现整个系统功能的基础，三个部位分别对系统进行不同的监测和管理，完成系统运行。
（二）污水处理工艺流程
污水处理厂所采用的污水处理工艺为新型改良 CASS工艺，属于改进型SBR工艺的一种，由格栅井、CASS 池、鼓风机房、加药间、储泥池、脱水机房、接触消毒池组成。
三、系统软件设计
（一）人机监控界面
图2 CASS池实时监控界面
上位机系统要求具有与多台下位机系统通讯的能力，实时监控多台下位机的工作状态，显示生产过程中的工作曲线；具有远程控制能力；向下位机采集数据，对历史数据进行存储、查询、显示、打印等。因此，在一个自动监控系统中，投入运行监控组态软件是系统的数据收集处理中心、远程监视中心和数据转发中心，处于运行状态的监视组态软件与各种控制、检测设备共同构成快速响应的控制中心。
（二）系统控制原理和方式
本系统中相关的设备的控制方式：
1.电动机的启动方式根据运行工况不同分别相应采用直接启动、软启动以及变频调速方式。2.污水提升泵采用变频器调速运行方式，设有机旁成套电控箱。当运行选择开关处于自动位置时，提升泵自动控制，其启、停由泵坑液位和累积运行时间确定，先开先停，后开后停，列队循环运行，以均衡泵的耗损。3.生化池污泥回流泵采用变频调速控制方式，通过改变水泵电源频率来调节生化池污泥回流泵的回流污泥量，以满足生化系统的工艺要求。4.反冲洗泵房罗茨鼓风机、反冲洗水泵采用变频调速控制。5.鼓风机采用变频器调速运行方式，就地控制箱设有就地/远动选择开关。当运行选择开关处于就地位置时，应能对风机各部分单独进行手动控制；当选择开关处于远动位置时，通过PLC对鼓风机机组进行控制。通过调节鼓风机运行速度和运行台数，调节总出风量，使鼓风机风量与生化池内溶解氧仪（DO）调节控制信号始终保持对应关系，实时满足生化系统耗氧量的要求。
氧气的溶解过程受入水水质、微生物活性、温度、流量和PH值变化等方面的影响，具有高度非线性、强耦合性、时变、大滞后和不确定性等特点。这样一个复杂的过程，往往无法获得准确的数学模型，用常规的PID控制不能取得理想的控制效果。目前，国内污水处理厂的控制水平较低，大多采用手动控制或简单的PID控制，控制效果较差，能耗较高。该系统溶解氧采用了仿人智能控制，降低了能耗。
四、小结
以PLC为基础、采用现场总线搭建的DCS控制系统，结合先进的控制算法，在污水处理厂的自动化控制中具有高可靠性、经济型和充分的扩展能力等特点，既满足生产工艺要求，同时也提高了信号传送精度，达到了节能增效的目的、降低了工程造价，具有很好的应用前景。该自动控制系统已在广州一污水厂投入运行，取得了良好的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1] 阳宪惠.现场总线技术及应用.北京：清华大学出版社
[2] 杨金川，孙进生.曝气池混合液浓度的模糊控制.河北理工学院学报，2002，24（2）：144-147
[3] 王树青等.工业过程控制工程.北京：化学工业出版社，2003：26-79
【关键词】DCS PLC 现场总线 人机界面
一、引言
水污染伴随着城市化的进度加快，经济的飞速发展而不断成为了影响我国经济可持续发展的重要原因。而城市污水排放是目前造成，江河湖泊水域污染的关键，为了能有效的控制和解决城市污水排放问题，对污水的处理问题成为了我国经济发展必须要解决的问题之一。
污水处理问题是一个相对比较复杂的程序，需要专业的技术管理和相关的智能监控系统，使污水的排放能够有效的、安全的运行，本文主要是采用的是PLC为核心的监控系统，完成对污水排放的有效监控和管理，对污水排放系统各个部位进行具体的功能分析，采用先进的控制策略和远程监控系统，在使水质达到国家规定的排放标准的前提下，达到节能增效的目的。
二、系统组成及其功能设计
（一）系统组成
由图1原理图可以观察出，整个系统是由现场级、控制级和管理级三个部分组成，其中控制器是整个系统的核心，管理级是系统的核心部分，而现场级是实现整个系统功能的基础，三个部位分别对系统进行不同的监测和管理，完成系统运行。
（二）污水处理工艺流程
污水处理厂所采用的污水处理工艺为新型改良 CASS工艺，属于改进型SBR工艺的一种，由格栅井、CASS 池、鼓风机房、加药间、储泥池、脱水机房、接触消毒池组成。
三、系统软件设计
（一）人机监控界面
图2 CASS池实时监控界面
上位机系统要求具有与多台下位机系统通讯的能力，实时监控多台下位机的工作状态，显示生产过程中的工作曲线；具有远程控制能力；向下位机采集数据，对历史数据进行存储、查询、显示、打印等。因此，在一个自动监控系统中，投入运行监控组态软件是系统的数据收集处理中心、远程监视中心和数据转发中心，处于运行状态的监视组态软件与各种控制、检测设备共同构成快速响应的控制中心。
（二）系统控制原理和方式
本系统中相关的设备的控制方式：
1.电动机的启动方式根据运行工况不同分别相应采用直接启动、软启动以及变频调速方式。2.污水提升泵采用变频器调速运行方式，设有机旁成套电控箱。当运行选择开关处于自动位置时，提升泵自动控制，其启、停由泵坑液位和累积运行时间确定，先开先停，后开后停，列队循环运行，以均衡泵的耗损。3.生化池污泥回流泵采用变频调速控制方式，通过改变水泵电源频率来调节生化池污泥回流泵的回流污泥量，以满足生化系统的工艺要求。4.反冲洗泵房罗茨鼓风机、反冲洗水泵采用变频调速控制。5.鼓风机采用变频器调速运行方式，就地控制箱设有就地/远动选择开关。当运行选择开关处于就地位置时，应能对风机各部分单独进行手动控制；当选择开关处于远动位置时，通过PLC对鼓风机机组进行控制。通过调节鼓风机运行速度和运行台数，调节总出风量，使鼓风机风量与生化池内溶解氧仪（DO）调节控制信号始终保持对应关系，实时满足生化系统耗氧量的要求。
氧气的溶解过程受入水水质、微生物活性、温度、流量和PH值变化等方面的影响，具有高度非线性、强耦合性、时变、大滞后和不确定性等特点。这样一个复杂的过程，往往无法获得准确的数学模型，用常规的PID控制不能取得理想的控制效果。目前，国内污水处理厂的控制水平较低，大多采用手动控制或简单的PID控制，控制效果较差，能耗较高。该系统溶解氧采用了仿人智能控制，降低了能耗。
四、小结
以PLC为基础、采用现场总线搭建的DCS控制系统，结合先进的控制算法，在污水处理厂的自动化控制中具有高可靠性、经济型和充分的扩展能力等特点，既满足生产工艺要求，同时也提高了信号传送精度，达到了节能增效的目的、降低了工程造价，具有很好的应用前景。该自动控制系统已在广州一污水厂投入运行，取得了良好的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1] 阳宪惠.现场总线技术及应用.北京：清华大学出版社
[2] 杨金川，孙进生.曝气池混合液浓度的模糊控制.河北理工学院学报，2002，24（2）：144-147
[3] 王树青等.工业过程控制工程.北京：化学工业出版社，2003：26-79