● 开发背景

由于污水处理的运行费用是庞大的、长期的，如果通过智能化的控制能将城市污水处理厂的运行费用节省1%，那也是个天文数字。

目前污水处理自动控制中存在的问题：

（1）传统污水处理自动控制系统要求建立精确的数学模型，并提出必须遵循的一些假设，然而实际污水处理系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等，一般无法获得精确的数学模型和与实际相符的假设，因此采用传统控制理论建立的污水处理自动控制系统在实际工程应用上存在出水水质波动较大等问题。

    （2）污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表的功能目前还很不完善，在实际检测中达不到预期效果、误差很大，因此依靠这些检测设备判断污水处理情况并实施自动控制，很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。

    （3）国内的许多污水处理系统多采用ORP（氧化还原电位）、DO（溶解氧）和pH（酸碱度）值作为控制参数来控制出水水质和曝气量，但这些方法存在一些问题，如控制污水处理厂硝化—反硝化过程所使用的ORP就很难判定，因此绝大多数基于ORP控制的污水处理厂也执行时间控制，作为当控制器无法找到ORP特征点时的应急控制，这样就导致许多污水处理系统实际上仍然采用的是按时间控制整个处理过程。

（4）污水处理的自动控制需要对大量阀门、泵、鼓风机和吸(刮)泥机、搅拌器等机械设备进行控制，需要自动控制的开关量多，它们常常要根据一定时间或逻辑顺序定时开、停，然而目前我国一些企业的相关设备质量存在一些问题，使用寿命较短，而进口设备又很昂贵。

●基本原理

●优点

可有效节约能源、减少DO波动，负荷分配合理，处理效果好，自动化水平高。

●控制原理（以提升泵房为例）

泵站的传统控制只考虑了液位的变化，没有考虑液位变化速率。采用计算机技术和先进的液位检测仪表后，可以非常简便的得到液位差和液位变化率，引入模糊控制方法，利用液位变化率，实现PD控制结构，能明显提供泵站对进水量变化的响应能力。

控制程序流程图

通过模糊控制后，可以保证先启的泵先停，后启的泵后停，避免一台或数台泵长期工作，其他泵闲置的情况，并且能够保证每台泵工作负荷均匀分配。减少泵的启动频率，延长设备寿命。当出现某一台泵故障时，控制程序会跳过该泵而正常运行。

●业务范围

（1）承接各种污水处理工程（制药污水、淀粉污水、化工污水、造纸污水、皮革污水、钢铁污水）设备的设计生产，电力、化工大生产冷却循环系统，工业及民用纯水、超纯水处理工程及控制系统的设计和生产；

（2）各种水处理药剂（聚合氧化铝、碱式氯化铝、杀菌灭藻剂等）的生产和销售，提供水处理剂的使用及售后服务；

（3）生产各类工业及民用水处理净化、软化设备。产品涉及：全自动软水器，全程综合水处理器，静电水处理器，全自动过滤器，旋流除砂器，多功能电子除垢器，离子棒水处理器，家用净水器，游泳池水处理装置，生产工业用大型软化水装置，纯水、超纯水装置，中水回用处理装置等。

多功能水处理器臭氧处理机游泳池水处理设备

●产品应用

1 污水处理

（1）系统说明：

该控制结构分为三层：

第一层采用工业控制计算机的中央控制层（操作站），主要完成状态值的操作输入（如流量、pH 值等）、通讯、系统报警、运行管理以及所有工艺参数和设备运行状态的显示；

第二层为现场控制层（PLC），实现数据的采集、智能控制算法的实现、控制命令的下发以及工艺信号的连锁等功能；

第三层为执行层，即各类传感器、变送器和执行机构，完成上一层下发的所有控制命令和数据采集。

（2）系统构成：

a 控制装置主要由现场仪表、现场PLC控制站和上位监控计算机操作站组成，现场控制站和上位机通过光线以太网相连。自动检测装置包括电量、流量、pH值、溶解氧、氧化还原电位、污泥浓度及水位等自动检测仪表，输出为模拟量信号（4~20mA）。

b 受控对象包括格栅、除砂器、搅拌器、刮吸泥机、风机、脱水机和大部分水泵等，其输出状态信号为开关量。

（3）控制过程

现场自动检测仪表对生产中各个参数自动、连续地进行检测，同时将信号反馈给现场PLC和控制室计算机，并在中控室模拟屏和计算机显示器上显示出来；PLC和计算机比较程序中设定的工艺参数，自动地调节某台设备的工况，也可手动对某台设备进行控制，从而满足生产的需要。

（3）系统特点：

控制系统采用“集中管理、分散控制、资源共享”的集散型系统。采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理，以实现整体操作、管理和优化；同时，也使得控制危险分散，提高系统可靠性。中控室监控计算机和现场 PLC 控制分站通过以太网交换机组成全厂工业冗余以太环网。

上位机监控系统可实现全厂数据的采集，短信报警及报警记录，事故记录，实时数据显示和历史数据管理，工业流程、实时参数、趋势图及故障显示，报表生成、报表打印。

本系统采用了成熟先进的智能控制技术和计算机技术，对污水处理的整个过程进行实时监控，达到降低系统运行成本，保证污水排放质量，实现了少人甚至无人职守。

2 游泳池水处理系统

游泳池循环水处理设备是我公司在参照国内外同类产品的基础上，结合我国实际情况研制开发的水处理设备，适用于各类游泳池水的循环处理。它包括常规发毛收集器，多介质石英砂过滤器及热交换器。其特点是配备了絮凝剂自动投加系统，水质pH自动调整，消毒剂自动添加的监控系统，从而确保了游泳池水质澄清度，pH值和最佳余氯浓度（保持无菌）。且占地面积小，运行管理方便，维护量小，大量的省药剂费用和避免多投加药剂污染水质，适用于高档宾馆，饭店娱乐池及比赛池，家庭泳池等。

3 居民饮用水全自动供水系统

居民饮用水地下水净化处理场设备由高低压进线柜、仪表变频柜、水泵、净水器、清水池、加药装置、二氧化氯装置、液位变送仪等组成。这些设备根据需要实现自动控制。PLC通过检测净水器内压力，执行PID控制变频使设备内压力恒定。当原水泵开始运行，全净水器、自动加药装置、二氧化氯发生器同时运行。当清水池液位达到一定值时，净水泵自动启动。以恒压供水的方式将处理好的，符合标准的饮用水输送到每家每户。当出现过压、欠压或三相电流不平衡时，或其他异常时，系统停止工作。

PLC的开关量输入信号（无源信号）

 （1）高低压进线柜：合闸、故障、工作位置、试验位置等

 （2）自动加药装置：液位、运行、故障等

 （3）二氧化氯发生器：运行、故障等

 （4）净水器、清水池：液位、压力、流量。

 （5）原水泵、净水泵：远控、合闸、运行、过载、过热、泄漏、变频故障器故障等

PLC的开关量输出信号（24DC继电器输出）

 （1）全自动加药装置：计量泵、搅拌电机起、停、进出水阀开、关.

 （2）二氧化氯发生器：开、停控制

 （3）净、原水泵：起、停控制

PLC的模拟量输入信号（4~20mA）

 （1）闸门：开度（0%~100%）

 （2）液位计：净水池液位

 （3）压力变送器：设备压力、净水泵出口压力

 （4）水泵：三相电流、温度

操作界面

在工艺流程图中可以显示出水泵的运行及控制状态，工艺流程图可通过设备颜色的变化表示各个设备部件的运行状态。

在流程图中点击工具栏的页面图标可分别切换至原水监控、加药监控、净水器等页面。

将总流程图中的“自动投入”开关置为“开”，弹出自动开泵确认对话框，点击“确定”，就可以将系统切换至自动状态，即根据所设置的水位与压力状况自动起停、调节控制。

将总流程图中的“自动投入”开关置为“关”状态,所有阀门门电机,转为手动控制,在相关页面图标处点击后，便执行一次动作切换。既原阀门是关状态显示为红色，点击后阀门打开颜色变为绿色。

总流程图中可察看泵的各项模拟量参数。以1号泵组的监控系统图为例，如图所示，图中水泵的左侧以数字标签的形式显示了水泵的当前转速；点击水泵的历史曲线页面,可查看出水泵设备压力、净水泵出口压力、系统流量、水泵电流等历史曲线.在泵组监控图或工艺流程图中点击闸阀即可打开相应的闸阀开停控制窗口。