PLC在污水泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

繆文龍

（中國(guó)電子系統(tǒng)工程第二建設(shè)有限公司）

1 引言

隨著污水處理技術(shù)的發(fā)展， 人們對(duì)污水處理的控制要求越來(lái)越高，操作也要求簡(jiǎn)單、便捷， 所以，PLC這種能夠滿足發(fā)展需求的控制裝置就出現(xiàn)在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用中。在污水處理的控制系統(tǒng)中采用PLC做控制核心能夠滿足污水處理廠設(shè)備分散、控制點(diǎn)多和控制信息復(fù)雜等要求。

2 PLC相關(guān)概述

PLC（Programmable Logic Controller），中文全稱為PLC的控制系統(tǒng)或可編程的邏輯性控制器，是工業(yè)控制最為核心的部分。實(shí)際生產(chǎn)期間，PLC所組成的系統(tǒng)編程與應(yīng)用極具靈活性，且極易擴(kuò)展，可以更好地適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境，可靠性相對(duì)較強(qiáng)。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理體系來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備因?yàn)榉N類不同，在運(yùn)行過(guò)程中速度之間有較大差異，而且在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也有較大差距，建立完善的數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)崟r(shí)記錄系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這樣方便工作人員日后進(jìn)行檢查和總結(jié)。同時(shí)，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多有用的運(yùn)行參數(shù)，在總結(jié)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)整理有用的數(shù)據(jù)信息，可以給日后的操作奠定良好的基礎(chǔ)。利用PLC監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警處理中，當(dāng)設(shè)備的水位等運(yùn)行數(shù)值不等于設(shè)置數(shù)值時(shí)，在設(shè)定的條件下就可以自動(dòng)處理，當(dāng)顯示值比報(bào)警值大時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)把信號(hào)傳輸?shù)街锌厥依?，進(jìn)而做出有效的處理。在處理過(guò)程中，系統(tǒng)可以采用解除報(bào)警裝置進(jìn)行手動(dòng)解決方案，并且在事故發(fā)生的過(guò)程中數(shù)據(jù)系統(tǒng)會(huì)詳細(xì)記錄此次操作。此外，PLC監(jiān)控系統(tǒng)具有檢修功能，可以維護(hù)和保護(hù)運(yùn)行設(shè)備，工作人員還要對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行定期檢修和維護(hù)，這樣可以確保其正常運(yùn)行。

3 PLC應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1）成本較低、功能較強(qiáng)。1臺(tái)PLC控制系統(tǒng)是由上千個(gè)編程元件所構(gòu)成，進(jìn)而具備良好的控制功能，還可將其與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)實(shí)施分散控制，最突出的是PLC控制系統(tǒng)與普通型號(hào)的繼電器相比，成本價(jià)格較低，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的目的。

2）操作方法簡(jiǎn)單、便捷。當(dāng)前，PLC控制系統(tǒng)最常見(jiàn)的編程即為語(yǔ)句表或是梯形圖，使用上述編程手段的優(yōu)勢(shì)便是簡(jiǎn)單、便捷，并且具有較強(qiáng)規(guī)律性，對(duì)專業(yè)能力和理論知識(shí)的要求不是很高。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程也非常容易，可在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下有序操作完成，便于工作人員準(zhǔn)確觀察二極管發(fā)出的信號(hào)，對(duì)于可能出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)調(diào)整改進(jìn)，對(duì)于整個(gè)過(guò)程的安全穩(wěn)定有著極大的幫助作用。

3）適用范圍較廣泛。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示可知，目前，PLC控制系統(tǒng)中的所有指標(biāo)均已達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，用戶可根據(jù)自身的實(shí)際需求自主選擇，進(jìn)而再借助不同的系統(tǒng)配置來(lái)滿足需求。

4）安全與可靠性較強(qiáng)。某種程度上，PLC控制系統(tǒng)還具備較強(qiáng)的抗干擾性能，具體可分為硬件和軟件2種類型，但總體來(lái)說(shuō)硬件的出現(xiàn)頻率較低，反而是繼電器等軟件取得了廣泛應(yīng)用，進(jìn)而可有效解決因接觸不良導(dǎo)致的各種安全故障隱患[1]。

4 PLC在污水泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

4.1 泵房自動(dòng)控制

為了加大對(duì)污水處理質(zhì)量及效率的控制，則應(yīng)在進(jìn)水泵房裝置上運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以便確保進(jìn)水泵房相關(guān)性能的有效發(fā)揮，保證進(jìn)水速度以及進(jìn)水量等滿足污水處理要求，在此基礎(chǔ)上，達(dá)到較好的污水處理成效。對(duì)于進(jìn)水泵房裝置來(lái)講，其對(duì)應(yīng)的自控流程主要是在對(duì)水位值進(jìn)行測(cè)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)自動(dòng)執(zhí)行進(jìn)水控制操作。當(dāng)水位升高至正常處理量時(shí)，則PLC自控系統(tǒng)將觸發(fā)控制按鈕，促使進(jìn)水泵房裝置開(kāi)始運(yùn)行，需要嚴(yán)格按照水泵運(yùn)行時(shí)間來(lái)合理控制水泵啟動(dòng)順序，以便保證污水處理能在各裝置良好運(yùn)行的前提下，達(dá)到水資源回收利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在水位降低的情況下，水泵控制按鈕將依次停止，標(biāo)志著進(jìn)水環(huán)節(jié)的完成。通過(guò)利用自控系統(tǒng)來(lái)記錄水泵運(yùn)行時(shí)間，能促使水泵根據(jù)時(shí)間信息自動(dòng)輪值，發(fā)揮其在污水處理中的作用，并且有利于保障水泵裝置始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。在進(jìn)水泵房實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)水位下降至最低保護(hù)水位，這種情況下裝置將停止運(yùn)作，需要重新設(shè)定水位值。由以上闡述可知，將自控系統(tǒng)應(yīng)用到污水處理中的水泵控制上，可確保有關(guān)操作行為的自動(dòng)執(zhí)行，有利于提高污水處理自動(dòng)化水平，并能做到對(duì)進(jìn)水量的控制。

4.2 MCGS組態(tài)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)

1）新建監(jiān)控畫(huà)面。根據(jù)污水處理流程，建立相應(yīng)的組態(tài)畫(huà)面。重點(diǎn)是建立狀態(tài)指示燈、限位開(kāi)關(guān)、按鈕、旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、浮球式液位開(kāi)關(guān)、排空電磁閥、羅茨風(fēng)機(jī)（曝氣風(fēng)機(jī)）、上水電磁閥、清水泵、潛水泵等設(shè)備，要求檢測(cè)設(shè)備有數(shù)據(jù)輸出，各執(zhí)行設(shè)備有遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)。

2）定義變量?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)變量主要為開(kāi)關(guān)型，包括各液位開(kāi)關(guān)信號(hào)、電磁閥、水泵工作狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)信息。輸出變量主要為浮球式液位開(kāi)關(guān)、排空電磁閥、羅茨風(fēng)機(jī)（曝氣風(fēng)機(jī)）、上水電磁閥、清水泵、潛水泵等設(shè)備的啟停信號(hào)。通過(guò)連接PLC中I、Q、M和V寄存器，確定變量名稱，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

3）動(dòng)畫(huà)連接。將監(jiān)控畫(huà)面中的各設(shè)備連接對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備變量，以動(dòng)畫(huà)的形式表示變量變化的過(guò)程。

4）曲線和報(bào)表實(shí)現(xiàn)。將檢測(cè)數(shù)據(jù)變量綁定曲線和報(bào)表，自動(dòng)繪制變化曲線，表現(xiàn)變化規(guī)律。報(bào)表可實(shí)現(xiàn)變量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、打印和存儲(chǔ)等功能。

5）報(bào)警輸出。當(dāng)污水處理現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生危險(xiǎn)事件，可通過(guò)報(bào)警輸出提醒工作人員。在此工程中，報(bào)警輸出主要通過(guò)設(shè)置報(bào)警指示燈來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更加準(zhǔn)確，應(yīng)該從以下幾點(diǎn)進(jìn)行入手。在對(duì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行控制的時(shí)候，首先，采用開(kāi)關(guān)量邏輯控制。當(dāng)調(diào)節(jié)池處于高水位時(shí)，調(diào)節(jié)池高水位報(bào)警，調(diào)節(jié)池提升泵與曝氣泵聯(lián)動(dòng)；當(dāng)調(diào)節(jié)池浮球處于高水位，池浮球處于低水位，調(diào)節(jié)池提升泵運(yùn)行管道泵與自吸泵聯(lián)動(dòng)；當(dāng)清水池浮球處于低水位時(shí)，池浮球處于高水位時(shí)，管道泵與自吸泵同時(shí)運(yùn)行。2臺(tái)自吸泵輪換運(yùn)行時(shí)間為10min，且清水池與管道泵、自吸泵連鎖，防止溢出。在組態(tài)設(shè)計(jì)部分，可以從組態(tài)界面上看到系統(tǒng)中設(shè)備的列表，點(diǎn)擊后可以看到相應(yīng)設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，并可以對(duì)設(shè)備現(xiàn)有狀態(tài)進(jìn)行改變，系統(tǒng)運(yùn)行期間當(dāng)有報(bào)警發(fā)生時(shí)，界面上有相應(yīng)的報(bào)警畫(huà)面出現(xiàn)，同時(shí)，有解決報(bào)警的提示出現(xiàn)。其次，根據(jù)液位值和壓力值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模糊控制。需要采集池的液位信號(hào)和膜的工作壓力信號(hào)這2個(gè)模擬量信號(hào)。將模擬信號(hào)進(jìn)行模糊化之后進(jìn)行模糊控制，然后將模糊輸出量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際控制量后作用于控制信號(hào)為1的蠕動(dòng)泵。根據(jù)上述控制設(shè)計(jì)，畫(huà)出各部流程圖，逐步完成程序的編寫(xiě)和在工控機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)就可以設(shè)計(jì)完畢[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，水資源日益緊缺，利用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可以對(duì)污水處理當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息開(kāi)展及時(shí)的收集工作，同時(shí)，利用這個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和保存，進(jìn)一步提高了污水處理的自動(dòng)化水平，有助于我國(guó)水污染問(wèn)題的處理。