基于PLC的電氣自動化控制水處理系統探討

摘 要：在電氣自動化控制水處理系統中融入PLC技術，對管網壓力數據給予有效分析，在水處理過程中，水泵間能有效切換自動控制，并對數據進行合理調節，把控輸出功率，把控水管網恒定壓力數值。基于此，本文對基于PLC的電氣自動化控制水處理系統進行了簡要分析。

關鍵詞：PLC；電氣自動化控制；水處理系統

中圖分類號：X703；TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）10-0092-02

Discussion on Electric Automation Control Water

Treatment System Based on PLC

YANG Tao ZHANG Tao WU Yuan

（Dasheng Microgrid Technology Co.， Ltd，Xuchang Henan 461000）

Abstract： In the electrical automation control water treatment system， the PLC technology is integrated into the pressure data of the pipe network. In the process of water treatment， the water pump can effectively switch the automatic control， and adjust the data reasonably， control the output power， and keep the constant pressure value of the water control network. Based on this， this paper briefly analyzed the electrical automation control water treatment system based on PLC.

Keywords： PLC；electrical automation control；water treatment system

隨著社會經濟的飛速發展，人們的用電需求也逐年增加，因此對高性能、高規格參數的發電機的需求越來越大。與之對應的，可編程邏輯控制器在電氣自動化控制水處理系統中的應用也越來越重要。

1 PLC控制系統應用于電氣自動化水處理系統的重要性

PLC控制系統大多采取屏蔽及隔離的方法，所以不會受到外部因素的影響，能增強運行穩定性，同時能保證運行的可持續性。一般狀況下，無故障運行可達到2萬h。此外，PLC控制系統能根據要求隨時進行編輯及更改，且能根據需求制作成不同的程序模塊，包含各種專業功能模塊。用戶能按照自身需求選取相應的程序模塊，并組裝，進而實現需求指令要求或控制要求，并實現各種功能的有效控制。因此，在電氣自動化水處理系統中應用PLC控制系統具有非常重要的意義。

2 水處理自動控制系統的控制要求

通常情況下，水處理自動控制系統的控制要求包含兩部分，即系統控制、系統報警及保護。現在對這兩部分進行具體分析。

2.1 系統控制

水處理控制系統需實現自動及手動的高效轉化，滿足不同條件的操作要求。對于電氣自動化控制，需通過可編程的控制處理形式，依據具體狀況給予全面探討，并及時調節控制模式及工藝參數，并在手動操作過程中科學設置不同元件間的單獨操作方式。同時，系統運行過程中需要設置報警功能，及時發現系統故障并給予有效提醒，從而及時解決相關故障。

2.2 系統報警和保護

在此環節，需要對水處理系統依據水箱負荷值設置水位量，同時確保水位線保持在正常范圍內，增強系統自動報警管理效果，若水箱負荷高于水位線亦或低于水位線則自動報警。同時，高壓泵需加強高壓及低壓保護功能。當水壓力高于地面開關設定值時，則轉變為自動停止泵水模式。

3 系統中的PLC程序設計應用分析

3.1 硬件設計

PLC控制站采用西門子CPU 410 SMART控制器及ET 200PA SMART系列IO模塊，有冗余及不冗余兩種解決方案。本工程中針對重要的MBR控制站采用冗余方案，其他PLC控制站采用非冗余方案。CPU 410 SMART配備有兩個獨立的PROFIBUS IO接口，標配帶防護涂層（防護級別G3），集成48MB的裝載儲存器，CPU主頻450MHz，平均處理時間110μs，最大IO尋址范圍16kB輸入/輸出。ET 200PA支持PROFIBUS總線冗余，通過兩個互為備份的接口模塊分別連接到兩個控制器下的總線中，兩個接口模塊可進行無縫切換。

3.2 軟件設計

InTouch軟件可以幫助用戶針對其工藝過程快速和輕松地開發定制的圖形畫面。利用圖形化工具來開發圖形，其中包括標準的圖形組件、ActiveX控件、位圖圖像、智能符號技術及上千種預置有工業圖形的圖形庫[1]。因此，用戶可以快速開發和部署本系統顯示畫面，包含系統中所有遠傳測量儀表的實時數據和所有遠傳設備的運行狀態，通過后臺腳本的運行制作出相應的歷史趨勢圖及相關報表，并通過處理顯示是否報警。

3.3 上位機與下位機通信

該系統選用的上位機是MCGS嵌入式一體機觸摸屏，對污水處理現場設備運行情況進行實時監視，同時對設備運行工作狀態進行整改控制，使用人員能實時地對各儀器工作狀態進行讀取，排除突然出現的設備故障及各種突發問題。下位機選用了西門子公司的S7-1200PLC作為現場控制設備，通過STEP7編程軟件VIA13對整個污水處理過程進行控制程序設計，根據開發商的控制要求靈活迅速地進行程序編輯。在通信過程中，用MCGS組態軟件按鈕控制PLC時，不能直接讀寫S7-1200中I輸入繼電器的值，需要用M內部寄存器進行中間轉換，模式選擇讀寫模式即可將數據寫入S7-1200PLC中。用PLC控制MCGS中的燈時，只需在MCGS軟件中設置采集PLC中I/Q繼電器的值，模式同樣選擇只讀模式。西門子PLC與昆侖通態MCGS通訊時，在PLC編程任務優先級。在單內核中，只能有1個任務被執行。μC/OS-III是一個搶占式內核，意味著μC/OS-III總是會運行任務優先級高的任務。另外，其職責是管理任務，協調和切換多個任務有序地占用CPU運行，多任務處理最大化CPU的功能。該設計中，任務的優先程度由高到低為：傳感器數據接收任務。主控器解析傳感器數據任務和藍牙發送數據任務。

3.4 實現

在開展系統PLC程序設計工作中，要準確把握水箱中的實際水位。進行水位的測定工作時，需要將低浮球放入水箱中，原水箱、中間水箱及純水箱中都需要放入低浮球。如果水箱中液面在達到相應水位時，就需要進行水位數據新高的傳輸工作，傳輸位置是控制模板，這樣做的主要目的是及時了解水箱中的實際水位情況，以便保障編程工作能有有效的數據依據，提高系統PLC程序設計工作的準確性。在水位測試時，若發現水位不能達到相應標準，要先打開原水的電磁閥，使原水箱中的水位達到標準，使水流向原水箱中需要利用相應的一級高壓水泵的壓力。在關閉原水電磁閥時，利用相應的二級高壓水泵壓力實現水閥的關閉。

4 基于PLC的電氣自動化控制水處理系統質量提升措施

4.1 增強輸入信號可靠性

在對PLC電氣自動化控制水處理系統進行優化完善的過程中，要著重提升輸入信號的安全性與可靠性。可以結合實際情況更新主界面控制功能模塊，使其變得更加靈敏，有效提高控制系統的精確率，使其能正確分析系統信息，并作出相應判斷，保障水處理工作的有序開展。

4.2 重視維修與管理

基于PLC的電氣自動化控制水處理系統的有效實現，還需加強后期維護及管理，只有通過科學的維護手段，方可有效確保電氣自動化水處理系統的高效發揮。在此過程中，企業需建立健全水處理系統維護及管理相關制度，委派專人定期對PLC電氣自動化控制水處理系統及相關設備儀器等進行維修和管理，并仔細記錄維修過程和維修結果，建檔保管[2]。

5 結語

PLC系統程序的設計工作在電氣自動控制水處理中占據著舉足輕重的地位。在電氣自動化水處理系統中科學融入PLC技術能有效提升電氣整體運行質量。在此過程中，需要加強PLC系統設計工作研究，設計科學的方案，然后根據相應程序進行嚴格執行，從而有效實現水處理系統的順利運行。

參考文獻：

[1]肖天非.基于PLC的電氣自動化控制水處理系統研究[J].山東工業技術，2017（8）：32.

[2]劉振鵬.基于PLC的電氣自動化控制水處理系統探討[J].中國高新技術企業，2016（35）：169-170.