基于PLC的污水净化处理控制系统

秦道成，赵 娟

（荆楚理工学院电子信息工程学院 湖北 荆门 448000）

1 引言

水污染的处理虽已有所控制，但还远远不够。采用自动控制技术，降低污水处理成本，建立一套符合我国国情的污水处理系统是大势所需。只有这样才能进一步改善环境，建立可持续发展社会，以保持我国经济的迅速有效的发展。

2 PLC污水处理控制系统总体方案设计

本设计中，污水处理自动控制系统采用三菱FX2N型的可编程控制器。该PLC控制系统主要由控制面板、操作站、控制站、格栅池电磁阀控制、调节池电磁阀控制、生化池电磁阀控制、生化池空压机控制和除盐池电磁阀控制几部分组成。其中控制系统中有专门的集中控制室，控制系统中的每个设备都受到集中控制室的集中控制。在控制面板上安装有手动按钮和自动按钮。按下自动按钮，启闭机自动实现开启功能。设备通过自动感应功能感应到开启自动控制后才进行自动运行的。

控制面板上显示区域用于显示净水控制系统的水位情况。水位控制主要是通过传感器感应水位，这个传感器为浮球液位传感器。传感器测定的水位值通过具体的液位指示计来显示。液位指示计必须配合其他的表头来进行距离指示。污水中液浓度测试是在除盐池中进行的。除盐池中自由氯的电极以电信号的形式感应出污水中氯的含量，并将其转换为模拟信号盐浓度值输出。污水处理后会有很多残渣，残渣处理系统主要是通过格栅完成的。在液位报警模块中，如果格栅池内的水位超过限定标准就会发出报警，系统自动停止工作。此报警系统中，水位值的测定主要是通过液位计来测量的。所以需要对液位计进行合理设置，保证液位计检测到调节池的液位的时候不超过限额，防止污水溢出；SBR反应池中放置有一台曝气机，由可编程序控制器控制曝气机的运行，从而实现自动控制系统的正常运行。曝气机必须在规定时间段运行，否则引起破坏。在进行污水处理的时候，必须对含碳化合物进行相应的分解，即硝化和反硝化处理，以达到降解的目的。在污水处理中，对于除盐的处理，主要是在除盐池内完成的除盐程序操作的。

3 系统软硬件设计

3.1 系统硬件设计

本设计中一共设置了24个输入/输出接点，系统中采用硬件中主体控制设备是三菱公司FX2N系列产品。由于FX2N系列有很多种型号，而FX2N-48MR处理速度非常快，可扩展容量也非常大，同时还能够满足许多特殊场所的需求，所以在FX2N系列中算是比较先进的型号。污水处理系统，环境较恶劣，需要设备长时间高速度运行，需要设备能够自动的进行检错和纠错功能。因此，选用的是FX2N-48MR型号，保证整个控制系统能够高效的运作。

本设计中硬件设备用到I/O接口的主要有WQ型电机（水泵）、三菱FX2N-48mrPLC可编程控制器、ZW排污泵污泥泵、数字显示仪表、余氯仪和ND-21液位变送器。输入端子符号为X0～X22，输出端子符号为Y0～Y22，对于每一个输入端和输出端分别分配给相应的端口名称，并实现不同的功能。系统I/O接线图如图1所示。

3.2 系统软件设计

污水净化处理控制系统程序流程如图2所示。按照设计的流程图进行了各个模块的梯形图的设计，并把相应程序进行了系统仿真，通过仿真显示结果比较理想。

图1 系统I/O接线图

图3 污水净化处理控制系统流程图

3.3 污水净化处理控制系统流软件系统说明

由系统流程图进行各个模块的梯形图设计，通过具体仿真效果很好。对具体流程简要的进行如下说明：

启动X0，使其闭合，此时M0接通，对污水水位进行检测；如果检测结果为高时，X2上电，此时Y1上电，开始报警，系统停止进水；调节X3时，调节Y3接通，进水。高位时X4接通，报警灯Y2接通，第10步中的Y2断开，停止进水；M0接通，此时M1也随之上电；M1上电后，T1开始计时；如果检测的结果为低时，开始进水；T1时间到后，第19步中的T1关断，停止进水，此时T2上电，此时Y6也随之上电开始运行，进行曝气；当T2计时结束后，第27步中的T2关断，Y6停止充气，同时T3计时开始，在这段时间内Y7上电开始运行，开始排放污泥；T3时间到后，第34步中的T3关断，排污泵Y7此时停止运行，而T4开始上电；在这段时间内Y10处于工作状态，反应池进行排水处理工作；T4时间到后，开始第50步的操作，对定时器进行重置，使其重新进行工作；如果检测到高水位，X6开始上电，此时Y5上电开始报警，第19步中的Y5自动断电，Y4也随之断电，此时将不再进水；当水位到达低水位的时候，X5上电，M2也上电，第41步中的M2关断，Y10关断，排水停止；当水位到达高水位的时候，X10自动上电，Y11也随之上电，第41步中的Y11关断，排水开始；但是T4依旧处理上电状态，主要是为了给人工处理留有足够时间，让工人去人工处理出现的各种问题；当检测到污水中盐浓度超过限定值的时候，X12自动上电，Y12上电，此时高浓度报警器发出报警，排水停止；按下排水按钮时，手动排水泵开始工作；手动按下X14时，Y0自动断电，手动进水电机开始工作；手动按下X15时，Y3自动断电，手动调节池进水电机开始工作；手动按下X16时，Y4自动断电，手动反应池进水电机开始工作。

4 结语

本文设计的污水净化处理系统与传统的污水净化处理系统相比，更加的自动化，运行效率更高，成本更低，功能也更加齐全，集成度也更高。对于目前水污染比较严重的局面建立一套行之有效的自动控制系控对污水进行净化处理，是大势所需的，也是对生态环境和水资源保护的有效途径之一。

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