基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)探析

路文珺

摘要：社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得工業(yè)和生活自動化程度不斷提高，對高規(guī)格、高性能的電氣自動化控制系統(tǒng)的要求也越來越高。水處理系統(tǒng)的快速發(fā)展不但為新技術(shù)的出現(xiàn)提供可能，還對環(huán)境治理方式的優(yōu)化起到了積極促進(jìn)作用，從而在一定程度上促進(jìn)了生產(chǎn)力的提升和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。而為了更好地使水資源得到凈化，采用基于PLC技術(shù)的自動化處理系統(tǒng)所發(fā)揮的作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以其他自動化控制技術(shù)為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)。PLC技術(shù)主要是通過利用電氣的自動控制實現(xiàn)能源的優(yōu)質(zhì)使用，提高能源使用效率。

關(guān)鍵詞：PLC;電氣自動化;水處理

引言

PLC控制系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性和抗干擾性，這一技術(shù)在水處理系統(tǒng)的應(yīng)用，可降低外部環(huán)境對其帶來的影響，同時對其進(jìn)行具體應(yīng)用期間存在可持續(xù)性，結(jié)合系統(tǒng)需要進(jìn)一步擴(kuò)充和修改，靈活性強(qiáng)，還可以對不同業(yè)務(wù)模塊當(dāng)中存在的不同需要運(yùn)行，這樣可對不同功能進(jìn)行有效控制。

一、PLC自動化控制系統(tǒng)概述

可編程邏輯控制器的英語簡稱為PLC，它作為一種數(shù)字化運(yùn)算操作系統(tǒng)，PLC可根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計的實際需求編程，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化。PLC內(nèi)部工作方式一般是采用循環(huán)掃描工作方式，在一些大、中型的PLC中增加了中斷工作方式。當(dāng)用戶將用戶程序調(diào)試完成后，通過編程器將其程序?qū)懭隤LC存儲器中，同時將現(xiàn)場的輸入信號和被控制的執(zhí)行元件相應(yīng)的連接在輸入模塊的輸入端和輸出模塊的輸出端，接著將PLC工作方式選擇為運(yùn)行工作方式，后面的工作就由PLC根據(jù)用戶程序去完成。PLC技術(shù)有以下幾方面的應(yīng)用情況：①處理和收集信息。PLC技術(shù)在實時數(shù)據(jù)采集方面具有非常出色的性能，可以針對系統(tǒng)運(yùn)行過程中的所有數(shù)據(jù)和所存在的異常信息進(jìn)行篩選，并對其展開獨(dú)立的分析，在相關(guān)數(shù)據(jù)的支持下實現(xiàn)高效運(yùn)算處理，從而提高系統(tǒng)的自動化水平。②控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)流程。PLC不但可以將系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集記錄，還可以對各個模塊運(yùn)行情況進(jìn)行有針對性的分析。

在水處理過程中引入PLC自動控制系統(tǒng)，在以下兩種情況，一是在通過發(fā)揮數(shù)據(jù)監(jiān)控的作用，實現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集和在線監(jiān)測。由于在水處理系統(tǒng)運(yùn)行時，通過利用數(shù)據(jù)采集模塊，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控整個水處理過程，通過采集、分析各種數(shù)據(jù)參數(shù)，保證水處理的連續(xù)性和穩(wěn)定性。并且這種監(jiān)控采集系統(tǒng)的成本費(fèi)用相對較低，投人與產(chǎn)出的性價比高。二是全自動控制系統(tǒng)，這是現(xiàn)階段處理水污染中最先進(jìn)的技術(shù)。

二、基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)應(yīng)用

1、硬件設(shè)計。PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計需要結(jié)合水處理設(shè)備的工作運(yùn)行需求，選擇適合的控制器和IO模塊，根據(jù)系統(tǒng)對安全性的要求，分為冗余和非冗余兩種解決方案?？刂葡到y(tǒng)一般要求配置獨(dú)立的?I/O 接口，CPU通常配置存儲單元，根據(jù)所需CPU 的主頻、平均處理時間以及最大I/O 尋址范圍選擇合適的處理器。

冗余系統(tǒng)中通過兩個互為備用的接口模塊的有效連接，實現(xiàn)冗余CPU模塊的無擾動切換，以達(dá)到高性能的安全機(jī)制。

2、軟件設(shè)計。針對軟件部分而言，分別有上位機(jī)監(jiān)控軟件和PLC控制軟件。對上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)而言，主要采用的是工業(yè)組態(tài)軟件Intouch控制平臺，并對其歷史數(shù)據(jù)、報警記錄等進(jìn)行充分應(yīng)用，設(shè)計人員借助該軟件設(shè)計出符合相關(guān)水處理工藝的監(jiān)控畫面，畫面圖元與相應(yīng)設(shè)備PLC內(nèi)的內(nèi)部地址相關(guān)聯(lián)，以實現(xiàn)實時監(jiān)控功能。而對PLC軟件而言，使用的是TIA Portal，西門子博途軟件STEP7，用戶提供了強(qiáng)大功能，用戶可根據(jù)項目中的實際需求進(jìn)行選擇。本軟件為用戶提供了很好的支持，使得用戶的程序設(shè)計變得簡單有效，并可將整套自動化控制系統(tǒng)集成在一起進(jìn)行操作和控制，極大的提高了工程效率，降低了維護(hù)成本。

3、上位機(jī)和下位機(jī)通信。PLC與Intouch搭建物理連接，將其作為上位機(jī)，實現(xiàn)了人機(jī)交互自動控制一體化功能，針對處理現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、工藝數(shù)據(jù)變化趨勢自動進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常，Intouch發(fā)出系統(tǒng)報警，相關(guān)人員根據(jù)報警提示對其進(jìn)行有效處理。對于下位機(jī)而言，選擇?S7-1200PLC作為主控制器，根據(jù)水處理系統(tǒng)的工藝要求對程序進(jìn)行靈活設(shè)計。上位機(jī)與PLC之間選擇工業(yè)以太網(wǎng)通訊，工業(yè)以太網(wǎng)是應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性、本質(zhì)安全性等方面都能很好地滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。以太網(wǎng)的引入將為控制系統(tǒng)的后續(xù)擴(kuò)展提供可能性，用戶在技術(shù)升級方面無需獨(dú)自的研究投入，對于這一點(diǎn)，任何現(xiàn)有的通訊技術(shù)都是無法比擬的。

4、實現(xiàn)。在應(yīng)用?PLC 進(jìn)行實際系統(tǒng)設(shè)計時，需要數(shù)據(jù)輸入模塊負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，采集上來的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部總線傳輸至CPU，CPU根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果給出輸出指令，這期間，系統(tǒng)所需實現(xiàn)的工藝參數(shù)、報警限值等，需操作人員在上位機(jī)上設(shè)置給定。具體架構(gòu)見圖

三、提高PLC電氣自動化控制水處理系統(tǒng)的相關(guān)措施

1、關(guān)注水處理系統(tǒng)中的預(yù)警功能。在PLC水處理系統(tǒng)設(shè)計及運(yùn)行過程中，應(yīng)進(jìn)一步完善預(yù)警系統(tǒng)，從配置要求上體現(xiàn)出人性化與可靠性等特點(diǎn)，在其基礎(chǔ)上基于智能化、網(wǎng)絡(luò)一體化構(gòu)建故障預(yù)警系統(tǒng)，從而有效監(jiān)督水處理環(huán)節(jié)的各項操作，同時增加安全控制防范性，以避免由于機(jī)械設(shè)備故障的因素而對水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成不利影響。同時，還要注意加強(qiáng)對水處理系統(tǒng)中各項設(shè)備的預(yù)防，嚴(yán)格執(zhí)行各項管理制度，并且以機(jī)械設(shè)備流程為依據(jù)嚴(yán)格執(zhí)行下去。按照對水處理設(shè)備使用與維修的情況，可對相關(guān)使用與維修數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與收集，并根據(jù)水處理各項設(shè)備的使用情況實行綜合性分析與處理，記錄好出現(xiàn)故障設(shè)備的原因，明確設(shè)備維護(hù)的周期與管理責(zé)任劃分，這對提升水處理設(shè)備使用率來說意義重大。

2、企業(yè)應(yīng)關(guān)注對人員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。目前水處理領(lǐng)域嚴(yán)重缺乏綜合性人才，缺少精通技術(shù)設(shè)備的人才，面對這一情況，應(yīng)該加強(qiáng)對不同類型、層次人才的培養(yǎng)，從最大限度地滿足基于PLC水處理系統(tǒng)使用與維護(hù)的需求，推動對水處理系統(tǒng)的研發(fā)與創(chuàng)新，同時還要經(jīng)常組織現(xiàn)有系統(tǒng)管理與維護(hù)人員參加培訓(xùn)，通過培訓(xùn)提升他們的職業(yè)道德素養(yǎng)，加深他們對水處理設(shè)備的認(rèn)識和了解，明確水處理系統(tǒng)中各項設(shè)備的重要性。

結(jié)束語

在人們的生活中，基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)具有非常重要的作用，從一定程度上提升了人們的生活水平。企業(yè)應(yīng)該注意在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，提升信號準(zhǔn)確性，關(guān)注水處理系統(tǒng)中的預(yù)警功能，同時還應(yīng)關(guān)注對人員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，更好提升PLC電氣自動化水處理系統(tǒng)的工作水平，推進(jìn)PLC水處理各項技術(shù)持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]許瑩瑩，張劍.基于PLC的電氣自動化模塊化控制水處理系統(tǒng)探討[J].化工管理，2019（01）：112.