PLC在水处理中的自动控制应用

曹磊

摘 要：现阶段水处理自动控制系统中都应用了PLC装置，因为此装置具有体积小、易操作、抗干扰能力强的优势。本文主要通过对PLC与水自动控制系统的介绍，分析了PLC在水处理中的自动控制的应用；最后探讨了PLC在水处理自动控制系统的发展趋势，仅供参考借鉴。

关键词：PLC；水处理；自动控制系统；应用

水处理通常就是指水质处理，现如今水处理中都应用自动控制系统，该系统对控制水处理过程中出现的各个变量有着积极的作用。随着PLC在自动控制系统的使用，其参数以及其他方面的控制效果都得到了加强。

一、PLC技术与水处理自动控制系统介绍

1、PLC技术优势

第一，PLC技术可靠性强，同时具有非常强的抗干扰性，因此PLC几乎可能应用在任何恶劣的环境中保证生产的顺利进行；第二，PLC将现场执行机构与仪表、逻辑控制、计算机操作界面有效地融合起来，用户可以依照实际需求将三者进行灵活应用，形成控制规模与控制要求都比较适当的控制系统，以此保证工业控制安全可靠，PLC技术的应用实现了三者的一体化，这对工业一体化的发展有着很大的作用；第三，PLC装置容易操作、编程也非常简单，后期维修也没有难度。因为PLC主要的编程语言是梯形图语言，这一语言对电气技术人员来讲掌握起来并没有难度，而且由于PLC拥有自诊断功能，因此对维修人员故障诊断业务并没有过高的要求，若系统出现故障，PLC中的软件与硬件完全可以进行自诊断，这样维修人员就可以针对诊断结果找到故障位置，为短时间内排除故障提供了可能；第四，PLC装置体积比较小，质量也比较轻，而且功率也不高。PLC装置最初设计就是为了工业控制，整体结构非常紧密，又十分坚固，体积非常小，因此能够装进机械设备中，是现阶段机电一体化设计中应用最广泛的设备。

2、水处理自动控制系统功能

水自动控制系统主要是为了处理污水，该系统的主要作用就是对污水处理进行有效的控制与调节，使得经过处理后的水资源能够符合国家标准需求。水处理控制系统功能比较多，具体如下：

第一，控制操作功能，该系统可以对被控制设备展开在线实时控制，比如启动某一个设备时，对其模拟输出量大小进行合理的调节，可以直接在线设置PLC的一部分参数；第二，显示功能，可以直接使用图形将现场设备运行情况完全直观的显示出来；第三，数据管理功能，自动控制系统中有实时数据库、历史数据库，工作人员如果有需要可以进入到数据库中查看相应的数据，并且进行比对以及分析；第四，报警功能，如果电流、水位等某一个测量数值未能达到或超出了指定要求，系统就会报警，通知工作人员，工作人员也就能够及时处理，不会发生比较严重的事故；第五，打印功能，自动控制系统具有打印功能，可以对报表、图形等进行打印；第六，通讯功能，集中控制室中的全部信息都能够送到公司，同时也能够接收公司发动的总调度令。

二、PLC在水处理中的自动控制应用

水处理自动控制系统中应用PLC技术后，自动控制效果更佳，这主要体现在如下方面：

第一， 对开关量进行逻辑控制。传统开关量控制主要是应用继电器，比较适合应用在远距离接通或者是直流电路中，而PLC的应用则可以进行逻辑控制、顺序控制，水厂中单个设备可以应用PLC技术，流水线中也可以应用PLC技术。

第二，模拟量控制。水处理过程中有很多数据都是不断的变化的，比如压力、温度、离子含量等，这些都属于模拟量，为了保证水处理顺利达到国家标准要求，水厂选择应用PLC，从而实现了对水处理系统就地变送器与水质在线分析仪表进行了实时监测，根据水质分析，对水系统进行适量的增减压，加药，除离子等操作，使水质达到合格状态。

第三，过程控制的应用。水处理期间需要复杂的过程控制，PLC可以轻松实现过程、顺序控制，每一步需要进行的操作，都有相应的反馈，才进行下一步操作。控制过程中也需要对温度、压力等进行闭环控制。由于PLC控制算法程序比较多，可以非常轻松的实现闭环控制。目前闭环调节中应用范围最广的方式就是PID调节。通常情况下，规模比较小的PLC中没有设置PID模块，但是水处理厂中使用的PLC规模都比较大，因此都具PID功能，在闭环控制运行时通常会应用PID程序，将需要追踪的数据变量进行有效的控制，使其保持在所需的范围内。

第四，通信及联网的应用。PLC 通信包含PLC 间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着自动控制的发展，水厂自动化网络发展得也很快，各PLC厂商都十分重视通信功能。PLC对自身集成的通信协议及通信端口的要求越来越高，目前应用比较广泛的以太网，RS485，RS232等通信协议PLC都可以很好的兼容、支持。

三、PLC技术在水处理自控系统中的发展方向

1、冗余的控制系统的发展

由于水处理项目自动化控制系统对安全性的要求比较高，而现在通常应用的冗余系统中，多数为双机架冗余，成本相对单机系统会提高一倍，而低成本、高可靠性的单机架冗余方案将是PLC在水处理行业发展的一大趋势。采用单机架冗余方案中，每套PLC选用一个冗余的机架，两个支持冗余系统的CPU，冗余背板有两个CPU插槽。两个CPU互为热备，当一个CPU出现故障，或与上位组态软件通讯故障时，系统切换到热备的CPU上，CPU切换的时间短，保证控制系统不中断。除了CPU冗余，冗余解决方案还应包括电源冗余、网络冗余以及通讯冗余。控制系统支持网络冗余功能，每个CPU配置双网卡，具有两个IP段地址，一个IP地址热备防止系统网络故障。

2、PLC合理的通讯端口设置

在污水处理厂自动化控制系统中，常用的通讯方式包括：与上位机及各站之间通过Ethernet通讯；与现场控制仪表及第三方PLC通过串口Modbus、Profibus-DP和自由口通讯。PLC的CPU集成通信端口，能够支持Modbus、 Ethernet等开放式协议；集成串口，支持Modbus RTU和自由口协议；有些还集成有Profibus-DP接口。但对于PLC控制系统配置的CANopen、DeviceNet、AS-i等端口，由于在水处理系统中应用较少，自动控制系统配置方案时可以减少这些通讯接口的配置，可以大大降低PLC无效的系统消耗和资金消耗，提高CPU的运行效率。如果需要以上端口，可以通过增加通讯扩展模块来实现通讯功能。由于水处理厂的智能仪表与现场设备分布比较分散，所以通讯扩展接口应该可以通过在主站以及从站任意槽位上增加通讯接口模块实现。即通讯接口模块的使用，不能受到本地背板或远程背板的限制。

四、结语

综上所述，可知PLC在水处理中自动控制的应用具有非常高的价值，虽然PLC技术比较成熟，但是在应用时，工作人员还应该多加注意与总结。更加精心合理的选择PLC硬件与软件系统，PLC所起到的作用将会更加明显！

参考文献：

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