污水處理控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用分析

李冠軍

摘 要：隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展進步，各種污水處理過程中用到的設(shè)備也越來越多樣化和復(fù)雜化，污水處理過程中的控制要點也越來越多。PLC技術(shù)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(shè)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(jīng)被越來越廣泛的應(yīng)用于污水處理廠控制系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：污水處理;控制系統(tǒng);PLC應(yīng)用

引言

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)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(jīng)處理直接排放到自然水體，使環(huán)境和飲用水嚴(yán)重污染。因此，高效節(jié)能的城市污水處理技術(shù)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(tǒng)中PLC的應(yīng)用分析

（一）控制系統(tǒng)的組成

污水處理控制系統(tǒng)可以分為上、下機位兩種主從結(jié)構(gòu)，PLC站總共有三個。在處理系統(tǒng)中的下機位是通過自身連接污水處理設(shè)備，這樣既能實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集工作，也能對其狀態(tài)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(shè)計監(jiān)控界面的核心是組態(tài)軟件，其功能包括基礎(chǔ)的參數(shù)設(shè)置、故障記錄以及報警裝置提醒等。通過網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)中的主要結(jié)構(gòu)的構(gòu)件有，上機位當(dāng)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(shè)備有吸沙泵、粗機械格柵、細(xì)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(shè)備包括鼓風(fēng)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(shè)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(diào)節(jié)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?qū)⒁何蛔兓?，轉(zhuǎn)換為信號，之后再傳送給PLC，與此同時，PLC能夠根據(jù)信號，做出與之相對應(yīng)的反應(yīng)，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?qū)崿F(xiàn)控制均勻池和沉淀池單元的污水量。

（2）在整個處理工業(yè)中的最重要的組成部分就是污泥降解反應(yīng)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(guān)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(guān)數(shù)據(jù)傳輸給PLC。PLC就能根據(jù)數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的變化，進行模糊運算，從而通過模糊控制變頻風(fēng)，使得有效控制污水中的含氧量。

二、控制系統(tǒng)硬件組成

該系統(tǒng)的硬件主要包括中央控制室、PLC站和現(xiàn)場設(shè)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(jiān)控站，通過工業(yè)級以太網(wǎng)交換機與現(xiàn)場PLC站相連，監(jiān)控站使用工控機，配置西門子的以太網(wǎng)卡CP1613，以WINCCV7.0組態(tài)軟件為開發(fā)平臺組態(tài)的控制系統(tǒng)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(xiàn)與ET200以及現(xiàn)場儀表通信。整個控制系統(tǒng)采用基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)級以太網(wǎng)實現(xiàn)上、下位機的通訊，從而實現(xiàn)整個污水處理廠的一體化控制。根據(jù)工藝的需要和控制要求，本系統(tǒng)設(shè)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(shù)字量輸入SM321模塊28塊，數(shù)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(xiàn)場儀表

現(xiàn)場設(shè)備上的一次儀表都是標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)儀表，其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA或0-5V模擬電信號。模擬信號經(jīng)ADAM模塊轉(zhuǎn)換濾波后變成工程量進行計算。

三、控制系統(tǒng)的相關(guān)軟件設(shè)計

（一）PLC控制軟件設(shè)計

現(xiàn)階段，PLC控制軟件主要是通過STEP7V5.3所開發(fā)，并能實現(xiàn)地址、站址的科學(xué)分配，同時，也能夠使得擁有這一程序的用戶，進行程序設(shè)計開發(fā)。軟件基本上是使用模塊化的結(jié)構(gòu)，按照實際的控制設(shè)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(dāng)中分別進行控制功能、站點通信數(shù)據(jù)的編寫工作。

（二）上位機組態(tài)軟件設(shè)計

大多數(shù)的上位機組態(tài)都是運用WinCC6.0組成，通過WinCC6.0能夠?qū)に囋O(shè)備、運轉(zhuǎn)狀態(tài)、實際參數(shù)進行集中監(jiān)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?zhèn)鋀eb瀏覽器的許多功能。根據(jù)6.0的系統(tǒng)要求，可以設(shè)置菜單及多種畫面，使之能夠符合企業(yè)的相關(guān)要求。而通過上位機能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：

（1）通過上位機，能夠?qū)毫?、液位報警、流量等直接顯示;

（2）通過上位機，能夠使得動態(tài)工藝流程圖得以呈現(xiàn);

（3）通過上位機，能夠?qū)に噮?shù)進行設(shè)置;

（4）通過上位機，能夠使報警提示、故障針對得以實現(xiàn);

（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(shù)據(jù);

（7）通過上位機，能夠有效實現(xiàn)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(yè)所需要的各種報表。

整個監(jiān)控系統(tǒng)包括工藝、報表、報警畫面等眾多實時的監(jiān)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(dāng)中，按照儀表安裝的位置，能夠?qū)鞲衅鞯乃矔r值進行直接標(biāo)注;通過單擊工藝圖的相應(yīng)按鈕，也能直接引入相關(guān)的歷史、實時數(shù)據(jù)。

四、結(jié)束語

污水處理對環(huán)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(jīng)濟效益普遍較差。所以，積極應(yīng)用計算機控制技術(shù)，實現(xiàn)污水處理工藝的半自動和全自動的監(jiān)控，從而有效提高污水處理廠的技術(shù)水平，并合理使用和配置各種污水處理設(shè)備，具有非常重要的意義。

參考文獻

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