污水处理厂的电气控制系统研究
摘要：环境保护不可避免的涉及到工厂污水处理问题，而污水
的有效合理处理是相关单位的一道难题。我们可以采用计算机系统
对污水处理过程进行智能控制、监测和管理。其中以一级单片机系
统为系统核心，采用智能仪表，对变频调速器、开度阀等进行过程
控制，负责控制所有电动机、电磁阀等开关量。二级网络系统负责
数据的采取，并通过a/d转换器及传感器组成的测控系统，接受控
制仪表的所有数据，再将处理过的数据经数据通信上传至一级pc
网络系统。一级网络pc机采用vc编制的软件程序，实时控制显示
污水处理的工艺流程及各种数据量的变化值。
关键词：单片机系统 , 污水处理,数据通信,智能仪表
abstract: environmental protection inevitably involves
the sewage treatment plant, and sewage treatment is effective
and reasonable of related units of a difficult problem. we
can use the computer system of the sewage treatment process
of intelligent control, monitoring and management. among them
with the level of single chip microcomputer system as the core
system, using intelligent instrument, and the opening of
frequency conversion governor valve process control, is
responsible for the control of all motor, electromagnetic
valve switch quantity. level 2 network system is responsible
for data to take, and through the a/d converter and sensor
of measurement and control system, accept control instrument
all data, then processed data the data communication uploaded
to pc network system level. level 1 network pcs for the vc
software program, real-time control and display of sewage
treatment process, and all kinds of data quantity change
value.
keywords: scm system, sewage treatment, data
communication, intelligent instrument
中图分类号：u664.9+2文献标识码：a 文章编号：
正文
1 研究需求
随着我国工业生产的迅速发展，各种污染废水随意排放严重地
影响着人们的生存环境。因此，污水的处理检测系统在环境保护及
经济建设中显得越来越重要。在工业污水处理系统中，为保证污水
处理的正常进行，使排放的污水达到国家有关标准，电气控制系统
在其中起着关键作用。
好的电气控制系统能保证在恶劣的工作环境中也能稳定、可靠、
准确地进行污水处理监控工作，同时实现日常管理的信息化。对所
控制的信息数据，如溶解氧、液位、ph值、电导率、温度等能够实
现有效的检测与控制。
2系统的设计
该系统采用二级计算机网络系统分别负责监测、控制、管理，
即采用一级和二级计算器网络结构系统。系统采用分级控制结构，
使控制参数的预置和现场状况的数据测试控制由一级网络系统实
现。系统的总体结构如图1所示。
图1系统总体结构图
2.1一级网络系统
一级网络系统采用微控制处理器，用高级语言vc++编制界面软
件。显示单元能动态地显示电机、泵、阀门所处的工作状态、停止
状态和故障状态。污水路、净化水路采用不同颜色动态显示。故障
状态可显示故障产生的部位，ph值、温度、溶解氧、液位等参数以
直方图形式显示。图形界面能实现现场工作状态的同步监视，并可
随时打印所需要的各种数据。一级网络微控制器的核心部分可与二
级系统进行有效通讯，执行污水处理工艺要求的总体控制。
2.2二级系统
二级系统是由复合传感器组成，负责各种相关数据的采集。它
具有掉电保护数据存取区，可长期完整地保存相关参数及各种重要
参数。二级系统的控制器，即智能仪表具有单独的输入按键及显示
器，能独立完成信号，如ph值、温度、溶氧、液位的采集工作。
传感器采用ph值、温度、溶解氧、液位的复合传感器，能直接测
取相关数据。测量的数据经过a/d转换传送到数据处理单元，经处
理的数据经过射频单元传送到一级网络中心。
3系统的主要构成单元
电气控制系统所涵盖单元主要有操作控制单元、显示单元、通
信单元、传感器单元等。系统里有很多数据需要检测，按照设置的
程序对数据进行处理，有效控制信号的输入输出。
（1）操作控制单元，操作控制单元单片机控制中心，负责所有
流程的控制。
（2）显示单元，显示所有的监测数据，一般采用触摸屏或者人
机界面。
（3）通信单元，负责信号的传输，主要负责将二级网络采集到
的信息数据传送到一级网络中心和将一级网络的控制命令信息传
送到二级节点。
4参数检测
采用复合传感器直接测取液位数据、ph值数据、温度数据、溶
解氧数据。
在污水池中，测量时通过被测液体内部的静压变化测量液位数
据。在液位静压变化的作用下传感器产生电压信号，经温度补偿、
电压放大、转换电路将信号转换成标准信号从液体内输送到液体外
数据处理中心[1]。
温度传感器采用铂热电阻，传感器侵入污水池中。在传感器距
离控制仪表很近的情况下，采用三线电路进行测量。测量的过程为：
首先将得到的温度信号通过转换器变成电压信号，经放大、a/d，
然后分别送到三路控制中：一路主要做用是报警和控制，是一个控
制信号，控制继电器的输出；一路为bcd码和位控制扫描信号控制
led显示；一路经d/a转换为4~20 ma的标准信号，将这一信号送
入控制器中，以此来控制电动调节阀，调节热蒸气量，进行闭环控
制[2]。
ph值通过测量电极上有特殊的反应灵敏的玻璃触头，当玻璃触
头和氢离子接触时产生电位。电位由在氯化银溶液中的银丝作为参
比电极测到。ph值的输出信号很微弱，经放大后，将信号转换成频
率信号传送给控制器。
在生物污水处理厂中，它使用的是活性污泥，溶氧量的测量是
非常重要的。对氧含量进行测量，不仅有利于寻找出最优的污水净
化方法，也有利于经济的曝气池配置的选择。采用隔膜将氧量测量
传感器覆盖起来，这样就形成了工作电极的阳极和阴极，同时，阳
极也能够起到反电极以及参比电极的功能。隔膜能够隔离电极与被
测量的液体，可以有效的保护传感器，不仅密封住电解质，同时也
能够阻止其他物质对其造成的污染。通过风机的鼓风，能够增加污
水中的溶氧量， [3]。
生物污水净化系统的另一重要环节是电导的测量。通过将盐、
酸或碱等电解质加入溶液中，来改变电导，电导的测量是通过与侵
入溶液中的电子线路，采用电导分析系统来进行的，将一个交变电
压信号加到传感器上，通过分析器来测量信号的大小。在实际的调
试过程中得知，对仪器进行准确的温度补偿，可以获得较为准确的
电导测量值，根据该测量值控制改变液体的含盐量，从而对电导进
行控制[4]。
5结束语
本文介绍了污水处理厂的控制系统设计，讨论了二级计算机网
络控制系统，实现了污水处理的自动化管理。该设计可供一般污水
处理厂电气控制设计者参考，本设计系统经操作简单，设计结构清
楚，对污水处理起到良好的控制与监测作用。
参考文献:
[1]程玉华，西门子s7-200工程应用实例分析[m].北京：电子
工业出版社，2008.1.
[2]何献忠.工业污水处理的plc控制应用[j].湖南冶金职业技
术学院学报，2004，43（4）：86-87.
[3]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[m].北京：机械工业
出版社，2004.1.
[4] 王海云.污水处理厂水质预测模型研究及监控软件设计.后
勤工程学院硕士研究生论文，2005:2-3
注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。