污水處理控制系統中PLC的應用分析

李冠軍

摘 要：隨著污水處理技術的不斷發展進步，各種污水處理過程中用到的設備也越來越多樣化和復雜化，污水處理過程中的控制要點也越來越多。PLC技術可以很好的滿足污水處理廠在日常進行污水處理過程中用到的各種設備較為分散、以及需要控制的要點較多，還有控制信息等的多方面的要求，已經被越來越廣泛的應用于污水處理廠控制系統中。

關鍵詞：污水處理;控制系統;PLC應用

引言

隨著工農業生產的迅速發展和人民生活水平的不斷提高，大量含有高濃度有機物和無機物的水未經處理直接排放到自然水體，使環境和飲用水嚴重污染。因此，高效節能的城市污水處理技術與工藝成為解決水污染問題的最有效途徑。

一、污水處理控制系統中PLC的應用分析

（一）控制系統的組成

污水處理控制系統可以分為上、下機位兩種主從結構，PLC站總共有三個。在處理系統中的下機位是通過自身連接污水處理設備，這樣既能實現對現場數據的采集工作，也能對其狀態進行判斷，從而能夠做到分散控制。中心控制操作站隸屬于上機位，其中設計監控界面的核心是組態軟件，其功能包括基礎的參數設置、故障記錄以及報警裝置提醒等。通過網絡就能控制各個子站與中心控制站，從而能完成信息交換、通信等。在系統中的主要結構的構件有，上機位當中有報表打印機、工程師、操作員站;下機位：機械處理、生物處理、污泥脫水控制。

（二）污水處理中的過程控制

過程控制主要包含機械處理、生物處理、以及污泥脫水控制這三種。在機械處理控制（PLC1）的具體設備有吸沙泵、粗機械格柵、細機械格柵以及潛污提升泵等;在生物處理控制（PLC2）中的具體設備包括鼓風機、回流泵以及水下推進器等;在污泥脫水控制（PLC3）中的具體設備有濃縮機、回流污泥、剩余污泥泵等。

（三）工藝控制的要求

（1）將液位變送器、PLC和泵在均勻調節池、斜板沉淀池單元下，形成一個相對簡單的可控制回路。通常在這種情況下，液位變送器能夠將液位變化，轉換為信號，之后再傳送給PLC，與此同時，PLC能夠根據信號，做出與之相對應的反應，并將從中的到的反饋信息傳送到泵。最終就能形成，只需要通過控制泵的啟停，就能夠實現控制均勻池和沉淀池單元的污水量。

（2）在整個處理工業中的最重要的組成部分就是污泥降解反應池單元，這也不難看出，污水中的含氧量的控制工作，對于污水處理有著至關重要的作用。其中控制水中含氧量的方式，大多是通過溶解氧儀進行實時的檢測，之后，將檢測出的相關數據傳輸給PLC。PLC就能根據數據所產生的變化，進行模糊運算，從而通過模糊控制變頻風，使得有效控制污水中的含氧量。

二、控制系統硬件組成

該系統的硬件主要包括中央控制室、PLC站和現場設備及儀表三部分，下面分別進行介紹。

（一）中央控制室

中央控制室由一臺工程師站和一臺操作員站作為監控站，通過工業級以太網交換機與現場PLC站相連，監控站使用工控機，配置西門子的以太網卡CP1613，以WINCCV7.0組態軟件為開發平臺組態的控制系統顯示畫面。

（二）PLC站

PLC選用西門子公司的S7-300系列，該系列PLC硬件配置靈活，軟件編程方便。PLC的CPU選用CPU315-2DP，它具有大型的程序存儲容量，集成了PROFIBUS-DP總線的端口，利用這個端1：3實現與ET200以及現場儀表通信。整個控制系統采用基于TCP/IP協議的工業級以太網實現上、下位機的通訊，從而實現整個污水處理廠的一體化控制。根據工藝的需要和控制要求，本系統設置3個PLC柜，模擬量輸入SM331模塊12塊，模擬量輸出SM332模塊2塊，數字量輸入SM321模塊28塊，數字量輸出SM322模塊15塊。模擬量輸人為DC24V，輸出為繼電器型。

（三）現場儀表

現場設備上的一次儀表都是標準的常規儀表，其輸出信號為標準的4～20mA或0-5V模擬電信號。模擬信號經ADAM模塊轉換濾波后變成工程量進行計算。

三、控制系統的相關軟件設計

（一）PLC控制軟件設計

現階段，PLC控制軟件主要是通過STEP7V5.3所開發，并能實現地址、站址的科學分配，同時，也能夠使得擁有這一程序的用戶，進行程序設計開發。軟件基本上是使用模塊化的結構，按照實際的控制設備情況，能夠使得污水處理的流程直接形成多個小流程。同時，每一個小流程中還包含一個功能塊。直接在子程序當中分別進行控制功能、站點通信數據的編寫工作。

（二）上位機組態軟件設計

大多數的上位機組態都是運用WinCC6.0組成，通過WinCC6.0能夠對工藝設備、運轉狀態、實際參數進行集中監控。WinCC6.0本身的功能相對比較齊全，使用起來也比較方便，具有靈活性。同時，還兼備Web瀏覽器的許多功能。根據6.0的系統要求，可以設置菜單及多種畫面，使之能夠符合企業的相關要求。而通過上位機能夠實現如下功能：

（1）通過上位機，能夠將壓力、液位報警、流量等直接顯示;

（2）通過上位機，能夠使得動態工藝流程圖得以呈現;

（3）通過上位機，能夠對工藝參數進行設置;

（4）通過上位機，能夠使報警提示、故障針對得以實現;

（5）通過上位機，能夠直接顯示出歷史、實時的曲線;

（6）通過上位機，能夠方便存儲數據;

（7）通過上位機，能夠有效實現多個見面之間的自由、實時切換。

（8）通過上位機，能夠直接打印企業所需要的各種報表。

整個監控系統包括工藝、報表、報警畫面等眾多實時的監控圖像。其中的工藝流程主要是通過工藝畫面來進行顯示。在總工藝圖當中，按照儀表安裝的位置，能夠對傳感器的瞬時值進行直接標注;通過單擊工藝圖的相應按鈕，也能直接引入相關的歷史、實時數據。

四、結束語

污水處理對環境保護和人們的日常生活都十分重要，但運行成本高，各污水處理廠的經濟效益普遍較差。所以，積極應用計算機控制技術，實現污水處理工藝的半自動和全自動的監控，從而有效提高污水處理廠的技術水平，并合理使用和配置各種污水處理設備，具有非常重要的意義。

參考文獻

[1]陳永穎.芻議污水處理自控系統中PLC技術的應用[J].建材與裝飾，2017（22）.

[2]陽君.污水處理廠自動控制系統設計中PLC控制技術運用分析[J].自動化應用，2017（9）：134-135.