基于PLC的污水除臭設備控制系統的應用

端正軍

摘要：近年來，隨著大型城市污水處理廠的大量建成，作為污水廠附屬產品的臭氣及其處理越來越受到人們的關注。對污水除臭設備進行自動化管理和運行，實現自動控制和遠程監(jiān)控，才能保障污水處理設備的連續(xù)穩(wěn)定運行。西門子S7-200PLC系統是由德國西門子公司研發(fā)的一種數字化、智能化可編輯控制系統。該系統可靠性高、使用方便，是當前國內市場上使用最廣泛的一套控制系統。本文介紹了S7-200PLC系統在污水除臭設備控制系統中的實踐應用，對其系統構建與應用進行詳細分析，具有較大實用價值。

關鍵字：S7-200PLC 控制系統 污水處理

污水臭氣具有易揮發(fā)、嗅閾值低等特點，不僅嚴重污染居民的生活環(huán)境，危害人體健康，而且對污水處理廠的金屬材料、設備和管道具有強烈腐蝕性[1]，因此保障除臭設備的連續(xù)穩(wěn)定運行十分重要。隨著電氣自動化技術的發(fā)展與不斷完善，為除臭設備的連續(xù)穩(wěn)定運行提供有效的技術支撐，以可編輯控制器PLC為代表的自動化設備與技術已經被廣泛應用于污水除臭系統中，在保障除臭設備的連續(xù)穩(wěn)定運行中發(fā)揮巨大作用[2，3]。

1.污水除臭設備的控制需求及控制方式

1.1污水除臭設備的控制需求

污水除臭設備系統采用“堿液噴淋預處理+UV光解+生物液噴淋吸收”技術工藝。堿液循環(huán)水泵將堿液箱內的堿液噴淋至塔內，通過加藥泵保障堿液濃度，再通過光解和生物液吸收達到除臭效果。

該除臭系統含加藥泵一臺，堿液循環(huán)水泵兩臺（一用一備），生物液循環(huán)水泵兩臺（一用一備），風機兩臺（一用一備），堿液液位計一臺，生物液液位計一臺，加藥箱液位計一臺，PH儀表一臺，UV光解設備六套。

1.2污水除臭設備的控制方式

本系統控制方式采用西門子可編輯控制器S7-200PLC系統+觸摸屏控制，控制系統結構示意圖如圖1，將現場開關量及模擬量信號通過硬接線方式采集至PLC存儲區(qū)內，并通過RS-485通訊方式上傳至現場觸摸屏及遠程監(jiān)控設備顯示，再將采集的信號與觸摸屏內設定的參數通過可編輯控制器PLC內預設的邏輯程序進行邏輯運行，發(fā)出指令，從而控制現場設備運行。

2.西門子S7-200 PLC污水除臭設備控制系統設計

西門子S7-200PLC污水除臭設備控制系統設計過程中，分別從硬件設計和軟件設計兩個方面分別進行考慮，完成整個控制系統設計。

2.1西門子S7-200 PLC污水除臭設備控制系統硬件設計

在西門子S7-200PLC污水除臭設備控制系統硬件設計包括西門子S7-200PLC的硬件設計、觸摸屏與RS485通訊硬件設計。

2.1.1可編輯邏輯控制器西門子S7-200PLC的硬件設計

該除臭設備控制系統根據控制需求與西門子S7-200PLC選型手冊選取CPU226 CN系列模塊、EM235CN系列模塊。

2.1.2觸摸屏與RS-485通訊硬件設計

西門子S7-200 PLC污水除臭設備控制系統需要將設備狀態(tài)通過RS-485通訊方式上傳至觸摸屏和遠程監(jiān)控系統，并讀取觸摸屏上設置參數。CPU226CN系列模塊含有兩個RS-485通訊接口，插針8代表RS-485信號A，插針3代表RS-485信號B。觸摸屏RS-485通訊接口插針2代表RS-485信號A，插針1代表RS-485信號B。二者通過485 一對差分線進行通訊，交換數據信息。

2.2西門子S7-200PLC污水除臭設備控制系統軟件設計

西門子S7-200PLC污水除臭設備控制系統軟件設計包括可編輯邏輯控制器西門子S7-200PLC的程序設計、觸摸屏組態(tài)設計、RS-485通訊軟件設計。

2.2.1可編輯邏輯控制器西門子S7-200PLC的程序設計描述

由污水除臭設備控制需求將程序設計分為風機與光電設備部分、堿液與生物液循環(huán)水泵、加藥泵部分。

風機與光電設備部分：設備在觸摸屏做啟動停止按鈕，啟動時必須先啟動風機，風機運行信號被PLC接收后，光電設備啟動按鈕才有效;

堿液與生物液循環(huán)水泵部分：堿液循環(huán)水泵啟動按鈕按下后，先將堿液液位計數值與觸摸屏設定的堿液水泵的啟/停液位數值進行大小比較，當堿液液位計數值大于設定的堿液水泵的啟液位數值時，堿液循環(huán)水泵啟動;反之則堿液循環(huán)水泵停止，如此往復。

加藥泵部分：加藥泵的啟動按鈕操作有效條件為堿液循環(huán)水泵運行信號;當堿液循環(huán)水泵運行后按下加藥泵啟動按鈕，先判斷加藥箱液位是否大于加藥泵啟液位且PH值是否小于加藥泵PH設定啟動值，滿足啟動條件后加藥泵啟動;當加藥箱液位小于加藥泵停液位或PH值大于加藥泵PH設定停止值，二者條件滿足任一條則加藥泵停止。

2.2.2 觸摸屏組態(tài)設計

觸摸屏組態(tài)設計包含設備的操作按鈕、設備的啟停狀態(tài)、模擬信號的數據顯示以及操作參數的設置，畫面要求操作簡單，顯示簡潔易懂，如圖2、圖3所示。

2.2.3 RS-485通訊軟件設計

RS-485通訊軟件設計指將西門子S7-200PLC內的數據通過RS-485通訊上傳至遠方監(jiān)控系統，此時西門子S7-200PLC除臭設備控制系統為從站設計，由西門子S7-200PLC選型手冊可知西門子公司已在編程軟件設計時包含RS-485通訊模塊軟件設計，只需將其從編程軟件庫內調用Modbus Slave模塊，需要注意的是提前將Modbus Slave模塊指定存儲區(qū)域，Modbus最大傳輸數據量120字。

3.結論

通過以上描述，已工程實現了基于西門子S7-200PLC污水除臭設備控制系統的應用， 對日益增多的污水除臭設備的控制系統設計提供了高價值參考;

隨著科學技術的不斷發(fā)展，設備自動化程度越來越高，將PLC應用于污水除臭設備控制系統中，不僅減少了人力成本，而且減少人為操作過程中由于疏漏造成設備的故障，并將設備狀態(tài)集中監(jiān)控，讓污水除臭設備控制系統變得更加簡單可靠，保障了污水除臭系統的穩(wěn)定連續(xù)運行[4，5]，為改善民生、保護環(huán)境做出積極貢獻。

參考文獻

[1]朱明瑞，沈偉.可編程邏輯控制器（PLC）在污水處理廠中的應用[J].凈水技術，2010，29（05）：80-83.

[2]朱清祥，魏靈芝，程南.基于S7—300可編程邏輯控制器在油田污水處理中的應用[J].儀器儀表與分析監(jiān)測，2007（02）：3-5.

[3]徐健.可編程邏輯控制器在光伏行業(yè)污水處理中的應用[J].上?；?，2017，42（11）：19-21.