PLC在污水处理系统中的应用

谢红莉

摘 要：近年来公司为了降低污水排放量，提高水资源利用率，规划和建设了自己的污水处理分厂。目前我公司污水处理分厂采用了生化处理工艺，其运行经济可靠，处理能力强、效果好，但运行工艺过程复杂，机电设备品种多、数量大。为了精简机构，提高系统控制的稳定性及自动化程度， PLC成为污水处理自动化方面的首选。本系统针对我公司污水处理分厂的具体要求，用SIEMENS的S7系列可编程序控制器来实现污水处理分厂生产过程的监控和数据采集，从而达到运行成本经济、系统稳定、自动化程度高。

关键词：PLC；功能图；污水处理

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.26.095

1 工艺流程

我公司污水分厂是针对公司工业污水进行处理，工业污水处理一般为二级处理。一级处理主要除去较大悬浮固体物，二级处理主要是酸碱度的调节。工艺流程图如图1所示。

在图1中，废水通过排水管网收集，流入污水处理部分，流经格栅去除较大悬浮固体物。出水再送入平流式初沉池，在初沉池中去除小部分BOD5（生化需氧量），大部分悬浮物在自重下沉淀形成污泥，经管网收集进入污泥浓缩池。经初沉池后的废水再流经曝气池，采用表面曝气，投加悬浮填料使活性污泥体系稳定，去除绝大部分BOD5（生化需氧量）。废水进入二沉池進一步去除BOD5（生化需氧量），使水达标。二沉池中的部分污泥进行回流，流至曝气池进行污泥接种，剩余污泥送至污泥浓缩池，对初沉池和二沉池中的混合污泥进行浓缩，然后进入后续处理（外运）。

2 PLC硬件选型

根据对工艺流程和控制要求的分析得出输入/输出的分配，如表1所示。从I/O分配表中统计出开关量输入为15点，开关量输出为13点，模拟量输入为 4点，模拟量输出为1点。I/O点数估算应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量，作为输入输出点数估算数据。所以需要的点数为DI18点、DO15点、AI5点、AO2点。PLC在控制过程中主要完成开关量的逻辑控制和模拟量的连续PID控制。根据I/O统计和功能分析，结合PLC的性能指标，选择西门子S7-200，CPU选择CPU224XP。CPU224XP的开关量输入/输出为14/10，而系统需要的开关量I/O点数为18/15。所以需要增加开关量扩展模块，选择EM223，它的输入/输出点数是8/8。系统需要的模拟量I/O点数为5/2，CPU224XP的模拟量I/O点数是2/1，也需要增加模拟量扩展模块。选择EM235，它的模拟量输入/输出点数是4/1。模块地址分配如表2所示。

3 程序设计

整个污水处理系统是很复杂的，其控制过程及其程序体系也比较庞大，在这里只针对其中一小部分——沉淀池的控制作详细介绍。

控制分析：系统开始运行时打开0#阀，污水进入1#沉淀池。当1#沉淀池为高液位时，打开2#阀，污水就进入2#池。当2#池为高液位时，如果1#池为低液位，就打开1#阀。如果1#池为高液位，就手动打开3#阀。之后，如果1#或2#任一个池为低液位，就打开起阀。其功能图如图2所示。

程序设计如图3。

系统初始化后，即SM0.1在PLC上电后自动为ON。在I0.0打开的条件下得到Q0.1动作（打开1#阀）。如果达到I0.2（高液位）时，就打开Q0.2（打开2#阀）。又到达I0.3（高液位）时，转入等待。如果条件是I0.4（1#池低液位），动作就转入Q0.1，如果条件是I0.2，就执行Q0.3（打开3#阀）。如果条件是I0.1或I0.4就动作Q0.2或Q0.1。

其它控制过程的程序编制过程与此类似，只要我们根据工艺绘制出流程图就可以运用编程软件编制出控制程序。

参考文献

[1]黄明琪，可编程控制系统[M].重庆：重庆大学出版社，2003.

[2]董刚，汪秉文，PLC在污水处理工程中的应用[J].工业控制计算机，1999.

[3]许德，可编程控制器（PLC）应用技术[M].济南：山东科学技术出版社，2001.