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[摘 要]本文阐述了开化富春紫光水务有限公司预处理厂污水提升泵利用结构化文本编辑的程序实现了自适应的自动控制，使其科学运行，为整个污水處理工艺稳定提供保障，对类似的控制提供了程序范例，具有借鉴意义。
[关键词]污水提升；自适应控制；结构化文本
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0020-02
0 引言
随着污水处理设施如火如荼的建设，如何有效管理污水处理设置，实现设备设施优化管理，从而发挥出其最大的经济社会价值成为了迫在眉睫需要解决的问题。污水提升在污水处理工艺中广泛存在，如污水泵站、调节池提升井、中间提升井、出水提升井等，污水提升主要由提升泵实现。一般根据工艺与处理水量不同，提升泵均为多用多备状况，如三用一备、四用两备等。水泵是提升井管理中的重点，如何有效管理与运行提升泵，关系到整个污水系统工艺的稳定。
提升泵是污水处理工艺中的能源大户，也是设备管理的重点，如何控制好提升泵的高效优质运行，不仅关系到污水处理工艺的运行稳定，也关系到污水处理工艺的节能降耗等。污水提升泵站作为污水处理设施的重要组成部分，在整个污水处理工艺以及生产管理中担任了重要的角色。为了有效管理污水提升泵，需要建立一套高效、低耗、科学的自适应控制系统。
1 传统提升泵的运行模式
一般提升泵均采用PLC控制，控制方式分为就地控制、中控控制与自动控制，就地控制与中控控制均为人为操作设备启停，设备的运行与否由操作人员根据现场实际情况来处理。自动控制主要设置启泵液位和停泵液位，实现水泵根据水位自动启停。自动控制模式下，如何分配不同水泵的启停是提升井自动运行的关键。
传统提升泵自动控制均采用轮询启动方式进行，轮询启动逻辑基本采用顺序启动，先启动的泵先停，后启动的泵后停，具体运行逻辑分析如下：
1.1 传统泵站的轮询启动
以三台提升泵为例，一般情况为两用一备或者一用两备，其具体控制逻辑如下：首先需设置启动一台泵液位、启动两台泵液位、停泵液位。当提升井液位不断上升，满足启动一台泵液位时，启动1#泵，此时如果满足启动两台泵液位条件时，启动2#泵；此时有两台泵在运行，提升井液位不断下降，达到停止一台泵液位时，停止1#泵，再达到停止一台泵液位时，则停止2#泵。
水泵轮流启动的逻辑基本可概括为：1、启动顺序按照顺序流程走，这次先启动1#泵、下一次先启动2#泵、再下一次先启动3#泵，再下一次又先启动1#泵，如此循环类推；2、停泵顺序：停泵顺序按先启动先停，如满足两台泵运行条件的，1#泵先启动，达到第二台泵液位时，启动了2#泵，则停一台泵时，先启动的1#泵优先停止。
1.2 轮询启动的缺点
基于顺序启动提升泵控制逻辑简单明确，启泵停泵顺序较为固定，便于操作人员判断，但这种逻辑存在许多缺点：
1、实现控制逻辑的程序较为复杂，随着水泵数量的增加，需考虑罗列各种情况，程序数量将呈几何级增长；
2、当有水泵处于停电、故障、就地状态时，将影响整个自控运行逻辑，甚至当一台水泵出现故障时，整个自控逻辑将被迫中止；
3、简单的顺序启动，无法考虑每台水泵的工况差异，运行时间较长后，势必造成多台水泵运行台时差异较大、水泵状态差异较大的情况；
4、简单的顺序启动，无法满足提升泵能耗管理等要求；
2 自适应启停控制逻辑
基于提升泵顺序启停控制逻辑存在以上的缺点，随着工艺运行要求的不断提高，如何根据启动频率对水泵进行科学合理的调整，在此研究了一套可以根据水泵工况差异，实现水泵自适应启停的控制逻辑。
水泵自适应启停控制逻辑需要考虑水泵的手自动状态、故障状态、得电状态、运行台时、水泵效率、启停次数等；程序基本思路是让运行台时少、运行次数少的水泵先启动、让运行台时多、启停次数多的水泵先停止，从而达到每台水泵都类似的工况状态。
2.1 自适应控制的基本逻辑
自适应程序逻辑思路是：水泵启动时肯定是一台一台的启动，水泵停止时肯定是一台一台的停止，因此只要判断何时增加一台水泵，何时减少一台水泵即可，启动过程将分为两个逻辑：1、判断何时增加一台水泵，2、判断启动那台水泵。停止过程也分两个逻辑：1、判断何时减少一台水泵，2、判断停止那台水泵。
2.2 自适应控制的程序流程图
以最常用的三台水泵组成的提升井的启泵过程分析如下：
程序逻辑流程图（图1）：
2.3 自适应控制的编程实现
开化富春紫光水务公司使用的GE PAC3 PLC，该PLC支持结构化文本编程，与高级编程语言类似的结构化文本可实现较为复杂的逻辑计算，下面就预处理厂利用结构化文本实现水泵自适应控制编程分析如下：
程序巧妙的利用的水泵需要运行台数和实际运行台数的概念，只要实际运行台数少于需要运行台数时，则均需要增加一台水泵。
//液位设定值保护，停泵液位设置不低于1.5米，启动一台泵液位设置不低于1.8米，启动两台泵设置不低于2.1米
IF TSB_LET_STOP<=1.5 THEN TSB_LET_STOP：=1.5；END_IF；
IF LET_STAR1<=1.8 THEN LET_STAR1：=1.8；END_IF；
IF LET_STAR2<=2.1 THEN LET_STAR2：=2.1；END_IF；
//判断目前有几台提升泵在运行，判断之前水泵运行数清零，当有水泵在运行时，运行台数加一
Pump_Tun_Num：=0；
IF TSB1_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF； IF TSB2_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF；
IF TSB3_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF；
//增加一台水泵有两种情况，运行台数不为1，液位满足启动一台泵条件；运行台数不为2，液位满足启动两台泵条件。
IF TSB_AUTO AND （（TSBYW>LET_STAR1 AND TSBYW1） or （TSBYW>=LET_STAR2 and Pump_Run_Num<>2）） and Second_P
THEN
Pump_Judge_Delay：=Pump_Judge_Delay+1；
END_IF；
//判斷是否启动一台水泵，采用了满足条件30秒后，判断一次，避免由于液位波动等状况引起系统紊乱
IF Pump_Judge_Delay>=30
THEN
PUMP_ADD_ONE：=1；
Pump_Judge_Delay：=0；
END_IF；
//增加一台泵时，判断启动那台泵，每次都启动台时低的那台水泵，采用典型的冒泡法判断三台水泵那台台时最小。
IF TSB_AUTO AND PUMP_ADD_ONE THEN
Add_Rtime：=9999999.0；
ADD_PUMP_STEP：=1；
//第一步判断那台水泵台时最低，如果1#泵台时最低则Add_Start_Num赋值为1，如果2#泵台时最低则Add_Start_Num赋值为2，如果1#泵台时最低则Add_Start_Num赋值为3
IF ADD_PUMP_STEP=1 THEN
IF TSB1_H AND NOT TSB1_R AND NOT TSB1_F AND NOT TSB1_E AND TSB1_RTIME THEN Add_Rtime：=TSB1_RTIME_H；Add_Start_Num：=1；END_IF；
IF TSB2_H AND NOT TSB2_R AND NOT TSB2_F AND NOT TSB2_E AND TSB2_RTIME_ THEN Add_Rtime：=TSB2_RTIME；Add_Start_Num：=2；END_IF；
IF TSB3_H AND NOT TSB3_R AND NOT TSB3_F AND NOT TSB3_E AND TSB3_RTIME THEN Add_Rtime：=TSB3_RTIME；Add_Start_Num：=3；END_IF；
ADD_PUMP_STEP：=2；
END_IF；
//第二步，判断启动那台水泵
IF ADD_PUMP_STEP=2 THEN
IF Add_Start_Num=1 THEN TSB1_ZDK：=1；END_IF；
IF Add_Start_Num=2 THEN TSB2_ZDK：=1；END_IF；
IF Add_Start_Num=3 THEN TSB3_ZDK：=1；END_IF；
ADD_PUMP_STEP：=0；
PUMP_ADD_ONE：=0；
END_IF；
END_IF；
停止某一台水泵的逻辑与启动一台水泵的逻辑基本是相同，在此不多赘述，这此程序中，当某台水泵故障、停电、不处于远程状态，就不会进入判断程序，贰当水泵恢复正常状态后，又自动进入判断程序，整个程序运行无需因为某台泵状态变化而改变，真正实现了程序的自动运行。而上述程序中，运行台时是表述水泵的状态的唯一参数，如果要加入其它参考条件，如启停次数、故障次数、启用时间等，每种参数加入一个加权值，然后计算整体状态值，只需将判断台时数最低换成状态时最低就可以实现水泵的多参数动态判断。
本程序在我污水厂，污水泵站中已经成功运行，运行过程中无需人为调节，实现了全自动运行，甚至提升井都可以成为隐身提升井，只要设置好参数，操作人员都可以忘了它们的存在，真正实现了各种状态下的自适应自动运行。
3 结论
污水管网的不断丰富，越来越多的提升泵站建设投用，自适应水泵控制程序可实现水泵的高效运行，自动化程度越高运行管理的成本越低，系统的稳定性越高，不断丰富自适应控制逻辑，使其科学运行，为整个污水处理工艺稳定提供保障。
参考文献
[1] 刘建超.浅谈污水提升泵站自动化控制系统[J].技术与市场，2014，21（5）：145.
[2] 王芳.污水处理厂自动控制系统的建立[J].机械工程与自动化，2010（6）：78-79.
[3] 孙辰昀.污水处理厂提升泵站自动化控制的改进[J].新技术新工艺，2011（12）：45-47.
[4] 韩美卿.PLC结构化文本编程系统的设计与实现[J].科研设计成果，2014（01）：26-27.
[关键词]污水提升；自适应控制；结构化文本
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0020-02
0 引言
随着污水处理设施如火如荼的建设，如何有效管理污水处理设置，实现设备设施优化管理，从而发挥出其最大的经济社会价值成为了迫在眉睫需要解决的问题。污水提升在污水处理工艺中广泛存在，如污水泵站、调节池提升井、中间提升井、出水提升井等，污水提升主要由提升泵实现。一般根据工艺与处理水量不同，提升泵均为多用多备状况，如三用一备、四用两备等。水泵是提升井管理中的重点，如何有效管理与运行提升泵，关系到整个污水系统工艺的稳定。
提升泵是污水处理工艺中的能源大户，也是设备管理的重点，如何控制好提升泵的高效优质运行，不仅关系到污水处理工艺的运行稳定，也关系到污水处理工艺的节能降耗等。污水提升泵站作为污水处理设施的重要组成部分，在整个污水处理工艺以及生产管理中担任了重要的角色。为了有效管理污水提升泵，需要建立一套高效、低耗、科学的自适应控制系统。
1 传统提升泵的运行模式
一般提升泵均采用PLC控制，控制方式分为就地控制、中控控制与自动控制，就地控制与中控控制均为人为操作设备启停，设备的运行与否由操作人员根据现场实际情况来处理。自动控制主要设置启泵液位和停泵液位，实现水泵根据水位自动启停。自动控制模式下，如何分配不同水泵的启停是提升井自动运行的关键。
传统提升泵自动控制均采用轮询启动方式进行，轮询启动逻辑基本采用顺序启动，先启动的泵先停，后启动的泵后停，具体运行逻辑分析如下：
1.1 传统泵站的轮询启动
以三台提升泵为例，一般情况为两用一备或者一用两备，其具体控制逻辑如下：首先需设置启动一台泵液位、启动两台泵液位、停泵液位。当提升井液位不断上升，满足启动一台泵液位时，启动1#泵，此时如果满足启动两台泵液位条件时，启动2#泵；此时有两台泵在运行，提升井液位不断下降，达到停止一台泵液位时，停止1#泵，再达到停止一台泵液位时，则停止2#泵。
水泵轮流启动的逻辑基本可概括为：1、启动顺序按照顺序流程走，这次先启动1#泵、下一次先启动2#泵、再下一次先启动3#泵，再下一次又先启动1#泵，如此循环类推；2、停泵顺序：停泵顺序按先启动先停，如满足两台泵运行条件的，1#泵先启动，达到第二台泵液位时，启动了2#泵，则停一台泵时，先启动的1#泵优先停止。
1.2 轮询启动的缺点
基于顺序启动提升泵控制逻辑简单明确，启泵停泵顺序较为固定，便于操作人员判断，但这种逻辑存在许多缺点：
1、实现控制逻辑的程序较为复杂，随着水泵数量的增加，需考虑罗列各种情况，程序数量将呈几何级增长；
2、当有水泵处于停电、故障、就地状态时，将影响整个自控运行逻辑，甚至当一台水泵出现故障时，整个自控逻辑将被迫中止；
3、简单的顺序启动，无法考虑每台水泵的工况差异，运行时间较长后，势必造成多台水泵运行台时差异较大、水泵状态差异较大的情况；
4、简单的顺序启动，无法满足提升泵能耗管理等要求；
2 自适应启停控制逻辑
基于提升泵顺序启停控制逻辑存在以上的缺点，随着工艺运行要求的不断提高，如何根据启动频率对水泵进行科学合理的调整，在此研究了一套可以根据水泵工况差异，实现水泵自适应启停的控制逻辑。
水泵自适应启停控制逻辑需要考虑水泵的手自动状态、故障状态、得电状态、运行台时、水泵效率、启停次数等；程序基本思路是让运行台时少、运行次数少的水泵先启动、让运行台时多、启停次数多的水泵先停止，从而达到每台水泵都类似的工况状态。
2.1 自适应控制的基本逻辑
自适应程序逻辑思路是：水泵启动时肯定是一台一台的启动，水泵停止时肯定是一台一台的停止，因此只要判断何时增加一台水泵，何时减少一台水泵即可，启动过程将分为两个逻辑：1、判断何时增加一台水泵，2、判断启动那台水泵。停止过程也分两个逻辑：1、判断何时减少一台水泵，2、判断停止那台水泵。
2.2 自适应控制的程序流程图
以最常用的三台水泵组成的提升井的启泵过程分析如下：
程序逻辑流程图（图1）：
2.3 自适应控制的编程实现
开化富春紫光水务公司使用的GE PAC3 PLC，该PLC支持结构化文本编程，与高级编程语言类似的结构化文本可实现较为复杂的逻辑计算，下面就预处理厂利用结构化文本实现水泵自适应控制编程分析如下：
程序巧妙的利用的水泵需要运行台数和实际运行台数的概念，只要实际运行台数少于需要运行台数时，则均需要增加一台水泵。
//液位设定值保护，停泵液位设置不低于1.5米，启动一台泵液位设置不低于1.8米，启动两台泵设置不低于2.1米
IF TSB_LET_STOP<=1.5 THEN TSB_LET_STOP：=1.5；END_IF；
IF LET_STAR1<=1.8 THEN LET_STAR1：=1.8；END_IF；
IF LET_STAR2<=2.1 THEN LET_STAR2：=2.1；END_IF；
//判断目前有几台提升泵在运行，判断之前水泵运行数清零，当有水泵在运行时，运行台数加一
Pump_Tun_Num：=0；
IF TSB1_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF； IF TSB2_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF；
IF TSB3_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF；
//增加一台水泵有两种情况，运行台数不为1，液位满足启动一台泵条件；运行台数不为2，液位满足启动两台泵条件。
IF TSB_AUTO AND （（TSBYW>LET_STAR1 AND TSBYW
THEN
Pump_Judge_Delay：=Pump_Judge_Delay+1；
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//判斷是否启动一台水泵，采用了满足条件30秒后，判断一次，避免由于液位波动等状况引起系统紊乱
IF Pump_Judge_Delay>=30
THEN
PUMP_ADD_ONE：=1；
Pump_Judge_Delay：=0；
END_IF；
//增加一台泵时，判断启动那台泵，每次都启动台时低的那台水泵，采用典型的冒泡法判断三台水泵那台台时最小。
IF TSB_AUTO AND PUMP_ADD_ONE THEN
Add_Rtime：=9999999.0；
ADD_PUMP_STEP：=1；
//第一步判断那台水泵台时最低，如果1#泵台时最低则Add_Start_Num赋值为1，如果2#泵台时最低则Add_Start_Num赋值为2，如果1#泵台时最低则Add_Start_Num赋值为3
IF ADD_PUMP_STEP=1 THEN
IF TSB1_H AND NOT TSB1_R AND NOT TSB1_F AND NOT TSB1_E AND TSB1_RTIME
IF TSB2_H AND NOT TSB2_R AND NOT TSB2_F AND NOT TSB2_E AND TSB2_RTIME_
IF TSB3_H AND NOT TSB3_R AND NOT TSB3_F AND NOT TSB3_E AND TSB3_RTIME
ADD_PUMP_STEP：=2；
END_IF；
//第二步，判断启动那台水泵
IF ADD_PUMP_STEP=2 THEN
IF Add_Start_Num=1 THEN TSB1_ZDK：=1；END_IF；
IF Add_Start_Num=2 THEN TSB2_ZDK：=1；END_IF；
IF Add_Start_Num=3 THEN TSB3_ZDK：=1；END_IF；
ADD_PUMP_STEP：=0；
PUMP_ADD_ONE：=0；
END_IF；
END_IF；
停止某一台水泵的逻辑与启动一台水泵的逻辑基本是相同，在此不多赘述，这此程序中，当某台水泵故障、停电、不处于远程状态，就不会进入判断程序，贰当水泵恢复正常状态后，又自动进入判断程序，整个程序运行无需因为某台泵状态变化而改变，真正实现了程序的自动运行。而上述程序中，运行台时是表述水泵的状态的唯一参数，如果要加入其它参考条件，如启停次数、故障次数、启用时间等，每种参数加入一个加权值，然后计算整体状态值，只需将判断台时数最低换成状态时最低就可以实现水泵的多参数动态判断。
本程序在我污水厂，污水泵站中已经成功运行，运行过程中无需人为调节，实现了全自动运行，甚至提升井都可以成为隐身提升井，只要设置好参数，操作人员都可以忘了它们的存在，真正实现了各种状态下的自适应自动运行。
3 结论
污水管网的不断丰富，越来越多的提升泵站建设投用，自适应水泵控制程序可实现水泵的高效运行，自动化程度越高运行管理的成本越低，系统的稳定性越高，不断丰富自适应控制逻辑，使其科学运行，为整个污水处理工艺稳定提供保障。
参考文献
[1] 刘建超.浅谈污水提升泵站自动化控制系统[J].技术与市场，2014，21（5）：145.
[2] 王芳.污水处理厂自动控制系统的建立[J].机械工程与自动化，2010（6）：78-79.
[3] 孙辰昀.污水处理厂提升泵站自动化控制的改进[J].新技术新工艺，2011（12）：45-47.
[4] 韩美卿.PLC结构化文本编程系统的设计与实现[J].科研设计成果，2014（01）：26-27.