基于PLC的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)探討

王一賾

奧宗尼亞環(huán)保技術(shù)（天津）有限公司，中國·天津 300000

基于PLC 的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)在當(dāng)前水處理過程中的應(yīng)用能有效提升水處理效率和企業(yè)生產(chǎn)力，減少對(duì)環(huán)境的破壞。論文主要針對(duì)電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)的應(yīng)用原理和應(yīng)用策略進(jìn)行探究，希望能為水處理質(zhì)量的進(jìn)一步提升提供一定的參考。

PLC；電氣自動(dòng)化控制；水處理

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)的持續(xù)進(jìn)步，基于PLC技術(shù)的自動(dòng)化處理系統(tǒng)在各行各業(yè)有著十分廣泛的應(yīng)用，極大地提升了各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。在水處理過程中應(yīng)用自動(dòng)化處理系統(tǒng)能進(jìn)一步加強(qiáng)水資源的凈化，優(yōu)化水資源的處理流程，提高能源使用效率，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)質(zhì)使用。因此，需要加強(qiáng)對(duì)基于PLC 的電氣自動(dòng)化處理系統(tǒng)的重視。

2 PLC 技術(shù)概述

2.1 PLC 定義

PLC 技術(shù)全稱為可編輯邏輯控制器技術(shù)，PLC 技術(shù)可以通過編程使內(nèi)部的處理程序執(zhí)行有關(guān)指令。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)時(shí)代的全面到來，PLC 技術(shù)在各個(gè)行業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、便于擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)靈活、編程簡(jiǎn)單、性價(jià)比高以及安裝維護(hù)方便的優(yōu)勢(shì)。

PLC 按照硬件結(jié)構(gòu)形式可以分為組合式、整體式兩種。其中，組合式PLC 包括CPU 模塊內(nèi)存電源模塊I/O 模塊機(jī)架和底板；整體式PLC 包括CPU 板顯示模塊I/O 板電源和內(nèi)存卡等。整體式PLC 組合成不可拆卸的整體，而模塊式PLC 即組合式的模塊可以按照一定的規(guī)則自由組合配置[1]。

2.2 PLC 的性質(zhì)研究

PLC 技術(shù)可以依照相應(yīng)的程序指令或者數(shù)字輸入輸出情況，針對(duì)各種類型的生產(chǎn)進(jìn)程以及設(shè)備功能進(jìn)行控制。首先，PLC 的接口通常比較簡(jiǎn)單，易于顯現(xiàn)，工作人員能對(duì)PLC 的指令進(jìn)行快速的理解，并輔助其可靠運(yùn)作。PLC 系統(tǒng)的控制指令和操作指令也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，兼容性比較好，在不同類型的電氣控制狀況下也可以有效應(yīng)用。其次，PLC 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍相對(duì)較大，在設(shè)計(jì)之初，運(yùn)用了抗干擾技術(shù)，擁有一定的預(yù)警能力。因此，PLC 技術(shù)的適用能力很高，可以滿足不同類型的客戶需求。同時(shí)，PLC 技術(shù)還可以及時(shí)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)容量，根據(jù)實(shí)際的功能要求調(diào)整大小。大型的PLC 容量極大，運(yùn)行速度超快，小型PLC 由于體積相對(duì)較小，耗能也比較少，安裝起來比較便利，可以結(jié)合具體的使用要求合理設(shè)置PLC 的容量，選擇適合的PLC 的型號(hào)。最后，在PLC系統(tǒng)維護(hù)處理的過程中，應(yīng)用了存儲(chǔ)邏輯性的設(shè)計(jì)模式，使得PLC 設(shè)備在控制系統(tǒng)連接的過程中可以極大地減少所消耗的時(shí)間，為后續(xù)系統(tǒng)的維護(hù)和管理提供了很多便利[2]。

2.3 PLC 電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)應(yīng)用的必要性

PLC 控制系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中通常會(huì)采取隔離或者屏蔽的方法，所以外界環(huán)境因素對(duì)PLC 控制系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮影響比較小。電氣自動(dòng)化水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會(huì)得到相應(yīng)的增強(qiáng)，使PLC 系統(tǒng)能維持長(zhǎng)久穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也可以保持可持續(xù)性的特征。在沒有故障和風(fēng)險(xiǎn)問題的情況下，基于PLC控制系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化水處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間可以達(dá)到2 萬個(gè)小時(shí)以上，在PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中還能結(jié)合具體的處理要求和問題，及時(shí)編輯和更改PLC 控制系統(tǒng)。重新制作PLC控制系統(tǒng)的程序模塊以便于更好的滿足實(shí)際功能的需求。另外，不同用戶還可以結(jié)合自身的實(shí)際要求，合理選擇程序模塊并進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì)組裝，以滿足不同指令和控制的要求，使得自動(dòng)化水處理系統(tǒng)能完成各種功能的合理控制。在電氣自動(dòng)化水處理系統(tǒng)當(dāng)中融入PLC 技術(shù)，對(duì)于水處理質(zhì)量的提升以及水處理工藝的穩(wěn)定有著十分重要的作用。因此，需要加強(qiáng)對(duì)PLC的電氣自動(dòng)化控制水處理技術(shù)的研究與重視[3]。

3 基于PLC 的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 PLC 的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要結(jié)合具體的水處理設(shè)備的工作運(yùn)行需求，選擇適合的系列模塊以及控制器，主要包括不冗余和冗余兩種解決方案，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇適合的解決方案。一般需要在CPU 中配置獨(dú)立的I/O 接口，同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)CPU 主頻平均處理時(shí)間以及尋址范圍的合理設(shè)計(jì)，CPU 系統(tǒng)需要集成裝載存儲(chǔ)器，佩戴防護(hù)涂層，以保障CPU 系統(tǒng)功能的準(zhǔn)確發(fā)揮。通過連接兩個(gè)互為備份的接口模塊，可以實(shí)現(xiàn)接口模塊的無縫切換，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性[4]。

3.2 系統(tǒng)PLC 的程序設(shè)計(jì)

在進(jìn)行水處理系統(tǒng)，PLC 程序設(shè)計(jì)過程中首先需要結(jié)合水處理要求以及水處理的程序環(huán)節(jié)，明確系統(tǒng)PLC 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。工作人員先根據(jù)調(diào)研到的實(shí)際情況繪制出PLC 系統(tǒng)總流程圖，在具體的設(shè)計(jì)過程之中將PLC 應(yīng)用到臭氧發(fā)生器系統(tǒng)之中，保證臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度和效率，從而保證臭氧與污水中COD 反應(yīng)變?yōu)槿菀滋幚淼腂OD，以及飲用水中起到殺菌消毒作用。然后對(duì)相應(yīng)儀器的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，判斷儀器電導(dǎo)率是否合格，如果不合格，需要進(jìn)行重復(fù)清洗，合格之后再進(jìn)行下一步工作，對(duì)水進(jìn)行過濾。工作人員在進(jìn)行PLC 程序設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)水箱的實(shí)際水位進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。在測(cè)定水位時(shí)，需要將浮球放入到水箱當(dāng)中，在水箱中液面達(dá)到相應(yīng)水位時(shí)，需要使用水位數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC 裝置當(dāng)中從而能幫助工作人員對(duì)水箱的實(shí)際收費(fèi)情況進(jìn)行科學(xué)的了解，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)確性。如果發(fā)現(xiàn)水位無法達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，需要先打開原水的電磁閥，在達(dá)到原水箱水位標(biāo)準(zhǔn)之后，關(guān)閉電磁閥進(jìn)行后一步操作。

3.3 PLC 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

PLC 系統(tǒng)軟件可以幫助工作人員針對(duì)水處理的實(shí)際要求和工藝流程，快速、輕松的開發(fā)定制的圖形畫面，利用標(biāo)準(zhǔn)的圖形化工具進(jìn)行圖形的開發(fā)[5]。涉及到圖形組件位圖圖像active X 控件、智能符號(hào)技術(shù)以及有工業(yè)圖形的圖形庫等。用戶可以通過快速開發(fā)和部署本系統(tǒng)的顯示畫面，包括系統(tǒng)中所有測(cè)量?jī)x表遠(yuǎn)程測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及設(shè)備傳輸?shù)倪\(yùn)行狀態(tài)，通過后臺(tái)腳本的運(yùn)行制作相關(guān)報(bào)表以及歷史趨勢(shì)圖，并顯示是否存在報(bào)警問題。工作人員只需要利用相關(guān)軟件系統(tǒng)便可以完成對(duì)整個(gè)水處理工作的控制和優(yōu)化，同時(shí)也能對(duì)系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的處理和操作，保障水處理系統(tǒng)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

3.4 污水處理PLC 控制站結(jié)構(gòu)

污水處理中央處理器一般由寄存器和運(yùn)算器組成完成全部的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)運(yùn)算工作，中央處理器全部的功能都是通過一塊芯片來完成的，集成效率比較高。工作人員可以將CPU 與地址線和數(shù)據(jù)線相連接，完成對(duì)相關(guān)設(shè)備的有效控制。污水處理控制站的存儲(chǔ)器主要用來訪問各部件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并進(jìn)行系統(tǒng)程序和臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，而系統(tǒng)程序可以控制PLC 各個(gè)部件的功能，一般系統(tǒng)程序是由生產(chǎn)廠家所編寫的，并在只讀存儲(chǔ)器中固化。

4 基于PLC 的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)的完善對(duì)策

4.1 完善PLC 電氣控制系統(tǒng)的預(yù)警功能

在水處理系統(tǒng)中應(yīng)用PLC 電氣控制系統(tǒng)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)和完善。PLC 的預(yù)警功能要求PLC 的配置要實(shí)現(xiàn)安全性和人性化，構(gòu)建智能化網(wǎng)絡(luò)一體化的故障預(yù)警系統(tǒng)，確保可以對(duì)水處理環(huán)節(jié)進(jìn)行安全控制并有效監(jiān)督，避免水處理系統(tǒng)正常工作受到影響，預(yù)防水處理系統(tǒng)設(shè)備故障，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的管理制度和工藝流程，并結(jié)合水處理設(shè)備的維修使用情況收集各項(xiàng)維修數(shù)據(jù)和參數(shù)，綜合分析不同水處理設(shè)備的使用情況，并記錄相關(guān)故障出現(xiàn)的原因和規(guī)律，從而可以明確管理責(zé)任的分配，確定維護(hù)的周期，保障基于PLC 的電氣自動(dòng)化水處理設(shè)備的使用安全性和可靠性。同時(shí)，企業(yè)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)工作的重視，聘請(qǐng)專業(yè)的團(tuán)隊(duì)組織、可靠的專業(yè)人員對(duì)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行完善和優(yōu)化，并結(jié)合自身的實(shí)際情況以及儀器的具體參數(shù)，制定可靠安全人性的預(yù)警系統(tǒng)，保障水處理系統(tǒng)能發(fā)揮應(yīng)有的作用和價(jià)值，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 加強(qiáng)信號(hào)輸入的可靠性

在進(jìn)行水處理過程中，還需要結(jié)合具體的處理要求以及企業(yè)情況合理設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的程序保障，自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)能具有一定的耐用性可靠性和安全性，盡可能地避免設(shè)備損壞以及零件磨損的問題，防止信息的傳送質(zhì)量受到影響。在設(shè)計(jì)水處理系統(tǒng)功能模塊的過程中，首先，工作人員需要盡可能地優(yōu)化功能模塊的功能效果，使信號(hào)傳輸可以具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性，保障在水處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中整個(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可以最大限度地降低系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤和故障的概率，使得信息可以及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行反饋，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其次，還需要準(zhǔn)確全面的判斷分析反饋出來的信息內(nèi)容，使水處理系統(tǒng)能穩(wěn)定安全可靠的運(yùn)行。最后，還需要對(duì)水處理系統(tǒng)進(jìn)行定期的保養(yǎng)和檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患和故障問題，并進(jìn)行及時(shí)解決，嚴(yán)格控制水處理管理制度，并按照相關(guān)使用流程進(jìn)行水處理設(shè)備的應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際情況以及維修周期制定維修保養(yǎng)的計(jì)劃，使得水處理工程的安全性能能得到合理保障，以充分發(fā)揮水處理系統(tǒng)的作用和價(jià)值，達(dá)到水處理的目的。

5 結(jié)語

綜上所述，基于PLC 的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)在水處理過程中的有效應(yīng)用對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)有著至關(guān)重要的意義，可以針對(duì)當(dāng)前水資源處理存在的問題進(jìn)行針對(duì)性的改善和優(yōu)化。因此，需要加強(qiáng)對(duì)PLC 的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)的重視研究，明確PLC 綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式以及優(yōu)化策略，充分發(fā)揮PLC 的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用和價(jià)值，快速提升水處理的水平，促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)足穩(wěn)定發(fā)展。