与其他行业相比，污水处理系统面临着非常复杂多变的生产条件和处理过程，单纯通过人工经验控制很难实现良好的处理效果，同时也缺乏经济效益性。

而且近年来，随着国内排放标准的日益严格，大部分污水厂都进行了提标改造，污水处理工艺、设备进一步复杂化，人员工作量大幅提高。

因此，从主观和客观上都需要建立一套应用于污水处理过程的自动化控制系统。

PLC自动控制系统适应污水处理厂设备分散、控制点多及控制信息复杂的要求，成为了污水处理厂自动控制系统的首选。

01什么是PLC？它有哪些优势？

1、PLC的概念

PLC的英文全称是 Logic ，翻译过来就是可编程逻辑控制器。

它是建立在计算机技术、大数据技术和通信技术基础上得以研发和应用的现代自动化控制技术，属于一种作为存储器的可编程程序，具有可编程、存储、数据处理、逻辑运算和顺序控制等功能特点。

同时，PLC也具有定时、自动控制等功能，用户能够通过程序编写和输入来达到电气自动化控制效果，实现水处理系统设备联动控制，降低人工操作误差概率，大幅提升水处理效率。

2、PLC的应用优势

由于污水处理本身的复杂性，很多污水厂会在实际处理过程中选用继电器来控制水处理系统。但继电器的使用往往存在一些弊端，比如：

在继电器安装时，线路铺设复杂；线路程序一经确定难以更改，后期系统运行维护工作艰巨；线路复杂导致水处理系统故障难以排除、维修不及时，最终影响水处理系统的整体的运行效率和安全性。

而采用PLC电气自动化控制，能够有效提升水处理系统运行的可靠性与稳定性。

首先，其运用无线通信传输，能够有效避免线路带来的问题；其次，能通过传感器对水处理系统进行实时的监控，降低能耗和水处理系统的故障率，节省运维成本。最后，能够实现水处理系统运行的优化和生产的智能化水平，实现信息化管理，降低能耗和运行成本。

02PLC系统在污水处理中的应用

1、PLC系统的主要功能

PLC控制方式选择

一般来说，控制方式采用三级控制方式，具体如下：

三种方式的控制级别由高到低依次为：手动、单控、自动。

PLC在线监视功能

将PLC自动控制系统应用于污水处理中，利用其数据采集功能可以实时监控污水处理的情况。

具体来说，就是在工控软件支持下，中控室的计算机屏幕上可以动态显示工艺流程变化，并提供图像支持。

工作人员实时在线了解污水厂现场的设备运行状态、仪器仪表检测数据等重要参数，然后根据屏幕上显示的异常情况做出应对调整。

PLC故障报警功能

在污水处理的过程中，PLC自动控制系统的应用所起到的功能就是故障报警。

如果设备出现故障，PLC系统会按照事先制定的预案启动故障报警功能并对故障进行初次处理，主要采用显示报警声音、画面方式提示污水厂工作人员对故障进行处理。

系统中报警窗口的设计分为当前报警和历史报警两个。当前报警只显示目前仍存在的报警信息；历史报警则显示的是经过处理的、复位的报警信息。

PLC实时管理功能

PLC系统能够对管线工艺资料及处理的数据等进行分析、归类，并存储在数据库方便管理使用。具体表现为：

PLC趋势分析功能

PLC系统中的趋势分析功能，是为了帮助操作人员根据运行趋势及时采取相关措施进行处理的功能。它主要以曲线方式显示，分为历史趋势和实时趋势。

历史趋势记录的是设备、仪器、仪表过去的运行状态，可以查看过去某一时刻的设备、仪器仪表的具体趋势。

实时趋势记录的是当前生产过程中各设备、仪器仪表的工作状态变化，可以依据实时趋势信息对设备进行调度管理。

PLC连锁保护与报表生成功能

PLC系统中的连锁保护功能，主要是为了防止一个设备出现问题而造成其他设备损坏的事故的出现，为提高设备保护能力而设计。

报表自动生成则是该系统的一项基本功能，主要配合重要操作数据、故障处理等的打印查看、备案及供工作人员参考。

2、PLC在污水处理系统中的应用

PLC用于污水处理系统中的主要工艺单元，可以有效促进处理效率的提高

预处理系统

格栅系统将螺旋输送机、格栅机组、超声波液位计作为主控对象。

在粗格栅和细格栅的位置安装一台超声波液位差计，用来测量和对比液位差。该控制在监控计算机上可以设置液位控制和定时控制。液位控制应用的关键在于对格栅机的启停控制靠格栅的前后液位差PLC来实现自动启动停止控制。

中间提升泵

提升泵主要是根据液位的高低对提升泵的启停进行自动控制。

当泵有故障出现时，故障泵会自动切出PLC自控程序，备用泵会的自控程序会自动切入，确保泵的运行时间基本是相同的。

除碳生物滤池单元

PLC控制除碳生物滤池中的自动冲洗等工艺流程。

在PLC的控制下碳生物滤池冲洗流程中首次快速排水、气洗准备、气洗、气水混冲、延长气水混冲、漂洗、最后排水、熟化等步序自动完成。

反硝化生物滤池单元

PLC控制反硝化生物滤池中的自动过滤，自动冲洗等工艺流程。

自动根据进水流量选择过滤个数，过滤时间长的滤池先启动，过滤时间短的滤池优先停止，保证滤池过滤、冲洗和等待的自然轮换。

加药单元

PLC根据进水流量计和溶解氧、硝态氮等水质仪表，自动控制乙酸钠投加量，有效的去除水中氨氮。

PLC根据进水流量、原药浓度、投加浓度等参数自动计算出需求流量，将需求流量作为PID调节设定值，将聚合物加药泵出口流量计作为PID控制反馈值，PID闭环投加，保证了聚合物投加的连续性和准确性。

污泥脱水系统

根据污泥混合池出口污泥浓度计，自动调节离心脱水机进泥量和加药量，保证污泥脱水系统持续稳定运行。

03PLC与DCS有什么区别？如何选用？

PLC的发展是基于制造业的现场控制需求，而DCS的发展是基于化工、电力行业的连续过程控制和监控。它们的区别主要体现在三个方面：

从区别上看，DCS是要优于PLC的，但DCS的缺点也有很多：

1、DCS的通信协议是封锁着的, 不同厂家的DCS之间和上层网络之间很难能实现相互连接，彼此之间信息是封闭的，通讯标准也是不一样的，各用各的，在自动控制系统中彼此也不兼容。

2、事实上，DCS仅可达到半分散，由于这个原因整个系统的接线将会异常杂乱，从而导致一个很简单的控制线路，它的传输信号经过的路线会很长，这将触发好多的问题。

3、DCS的检测和控制是通过模拟信号，从而导致了控制系统中的各个设备之间，系统之间,整个系统与外界之间是没有信息交流。同时，模拟信号的传输精度比较差，还会受到外界因素的干扰。

4、如今的DCS广泛使用输入输出卡件，这就造成系统的检测和控制信号达不到预期的要求，在整个的系统中传输线比较长, 同时还要进行A/D和D/A的转换，这样会大大增加系统的误差和故障。

从发展的角度来看，各种控制方法都在渐渐融合，特别是PLC，已经能完成DCS的绝大部分功能，并能做冗余或热备，模块也可以带电插拔。

至于选用PLC还是DCS，主要取决于面向的对象。比如，电力行业主设备通常选用DCS控制系统，而相对比较独立的污水处理车间通常选用PLC控制。