基于西門子PLC技術(shù)的污水處理廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周裴俊,張 兵（徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司,江蘇 徐州 221000）

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基于西門子PLC技術(shù)的污水處理廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周裴俊,張 兵
（徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司,江蘇 徐州 221000）

摘 要：西門子PLC技術(shù)在我國(guó)各行業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用廣泛，在日常生產(chǎn)、生活中占據(jù)愈加重要的地位。隨著我國(guó)水資源污染加劇，污水處理已經(jīng)成為近幾年國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，在污水處理中，利用西門子PLC技術(shù)，在提高水處理效率上有非常大的作用。對(duì)此，本文具體探討了西門子PLC技術(shù)在污水處理?？刂葡到y(tǒng)中的應(yīng)用詳情。

關(guān)鍵詞：西門子PLC技術(shù)；污水處理廠；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市污水排放量日益增多，水污染形式也逐漸嚴(yán)峻，成為制約城市發(fā)展與威脅人們?nèi)罕娊】档囊蛩?。因此，現(xiàn)代城市建設(shè)中，逐漸加大了污水處理廠的建設(shè)，系統(tǒng)采取合理的水處理方法，使得水排放達(dá)到環(huán)境允許標(biāo)準(zhǔn)。然而，從當(dāng)前污水處理廠建設(shè)情況上來(lái)看，存在控制系統(tǒng)落后、污水處理效率低等情況，對(duì)此，本文結(jié)合目前最新的西門子PLC技術(shù)，探討該技術(shù)在污水處理廠控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 污水處理工藝分析

（1）污水處理。污水處理廠常用的處理方法主要有化學(xué)法、物理法與生物法，按照處理程度劃分可以將分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)處理［1］，處理程度主要根據(jù)水污染的程度選擇。其中一級(jí)處理主要采取物理方法，除去污水中懸浮狀的固體污染物，經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后的污水，其中的BOD含量下降30%左右。二級(jí)處理主要除去污水中的膠狀物體以及溶解性的有機(jī)物質(zhì)，常使用化學(xué)分解的方法，去除率能達(dá)到80%～90%左右，出水效果好。三級(jí)處理能夠進(jìn)一步對(duì)污水難以降解或者的氮、磷等有機(jī)元素進(jìn)行處理，主要使用的方法包括生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、電滲析法等。

（2）工藝流程。污水處理按照一整套的處理流程進(jìn)行，圖1為某處理廠建立的污水處理流程：

由流程可以看出，需要處理的污水通過(guò)原格柵間及泵房，將較大的雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾操作，然后進(jìn)入沉砂池去除砂礫。次后分成兩個(gè)流程。

流程1：6×104m3/ d的污水經(jīng)過(guò)細(xì)格柵，然后通過(guò)生物池，之后進(jìn)入MBO反應(yīng)器，清除掉污水中的COD、BOD5、N、P等物質(zhì)，讓后經(jīng)由清水池，清水池中投入適量的二氧化氯，通過(guò)配水泵房實(shí)現(xiàn)水質(zhì)再生功能，另外104m3/d的MBR膜反應(yīng)物經(jīng)過(guò)紫外線消毒后，進(jìn)入清水池，然后進(jìn)入配水泵房實(shí)現(xiàn)再生，最后輸出。

流程2：4×104m3/d的污水經(jīng)過(guò)細(xì)格柵后，利用流量計(jì)計(jì)算污水總量，然后進(jìn)入改造A2/O生物池，去除調(diào)污水中的COD、BOD5、N、P等物質(zhì)，根據(jù)出水情況選擇投入化學(xué)除磷藥劑，最后經(jīng)過(guò)沉淀池進(jìn)行沉淀分離，最后排出。

兩個(gè)流程的沉淀污泥都經(jīng)由儲(chǔ)泥池，并利用脫水機(jī)房進(jìn)行干燥處理，最終形成泥餅，用于工業(yè)生產(chǎn)或者填土使用。

圖1 某污水處理廠工藝流程

2 基于西門子PLC的污水處理廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)分成生產(chǎn)管理與現(xiàn)場(chǎng)控制，現(xiàn)場(chǎng)控制使用DP總線與MODBUS總線，控制站與監(jiān)控計(jì)算機(jī)使用以太網(wǎng)連接［2］，確保信息能夠迅速技術(shù)的反應(yīng)到計(jì)算機(jī)中。

污水自動(dòng)處理控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程輸入與輸出單元、現(xiàn)場(chǎng)控制站、中央調(diào)控、及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等，污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)總流程如圖2：

1）計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)由投影儀用計(jì)算機(jī)、廠長(zhǎng)室計(jì)算機(jī)、總工室計(jì)算機(jī)與化驗(yàn)室計(jì)算機(jī)組成，4臺(tái)計(jì)算機(jī)皆用以太網(wǎng)連接，輔助設(shè)備包括打印機(jī)、投影儀等設(shè)備，完成過(guò)程監(jiān)控與管理工作。

2）中央監(jiān)控工作室。中央監(jiān)控工作室由兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)PC1與PC2、打印機(jī)、服務(wù)器、DLP背投顯示設(shè)備以及工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成［3］，能夠?qū)ξ鬯幚淼母鱾€(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，包括數(shù)據(jù)采集、集中調(diào)度、報(bào)表生成、故障分析記錄與生成等，通過(guò)D顯示設(shè)備，能夠直觀的顯示出處理廠的各工藝處理情況，由控制人員指導(dǎo)生產(chǎn)。

該系統(tǒng)中還包括一套DLP投影系統(tǒng)，主要作用是能夠?qū)⒈O(jiān)控信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸反映到顯示屏中，形成多網(wǎng)格顯示系統(tǒng)，通過(guò)點(diǎn)擊矩陣中的監(jiān)控系統(tǒng)，利用投影設(shè)備在大屏幕上顯示，該系統(tǒng)能夠同時(shí)顯示12處監(jiān)控畫面，并且可以根據(jù)監(jiān)控設(shè)備數(shù)量的大小，采取縮小矩形邊框的方式來(lái)增加顯示數(shù)量。

3）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)組成，保證中央控制室、監(jiān)控站的數(shù)據(jù)通訊迅速。控制系統(tǒng)中，工業(yè)光纖以太網(wǎng)的使用，采取冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)刻處于可靠的狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)使用的高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線為PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)PLC控制器主站與從站的數(shù)據(jù)傳輸，以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)100Mb/s的通訊速率，大大提高了各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)合度。

圖2 污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)

3 結(jié)語(yǔ)

西門子PLC技術(shù)在污水處理廠的突破性使用，使污水處理廠的處理效率得到很大程度的提升，并且利用PLC技術(shù)構(gòu)建的自動(dòng)化控制處理系統(tǒng)，在節(jié)省人力與物流方面也起到較大作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］徐龍艷,翟亞紅.基于PLC的污水處理廠控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化,2014（03）：52-54.

［2］曹東朝.西門子PLC在城市污水處理廠中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2013（05）：203-204.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.050