污水处理控制系统中PLC的应用分析

李冠军

摘 要：随着污水处理技术的不断发展进步，各种污水处理过程中用到的设备也越来越多样化和复杂化，污水处理过程中的控制要点也越来越多。PLC技术可以很好的满足污水处理厂在日常进行污水处理过程中用到的各种设备较为分散、以及需要控制的要点较多，还有控制信息等的多方面的要求，已经被越来越广泛的应用于污水处理厂控制系统中。

关键词：污水处理;控制系统;PLC应用

引言

随着工农业生产的迅速发展和人民生活水平的不断提高，大量含有高浓度有机物和无机物的水未经处理直接排放到自然水体，使环境和饮用水严重污染。因此，高效节能的城市污水处理技术与工艺成为解决水污染问题的最有效途径。

一、污水处理控制系统中PLC的应用分析

（一）控制系统的组成

污水处理控制系统可以分为上、下机位两种主从结构，PLC站总共有三个。在处理系统中的下机位是通过自身连接污水处理设备，这样既能实现对现场数据的采集工作，也能对其状态进行判断，从而能够做到分散控制。中心控制操作站隶属于上机位，其中设计监控界面的核心是组态软件，其功能包括基础的参数设置、故障记录以及报警装置提醒等。通过网络就能控制各个子站与中心控制站，从而能完成信息交换、通信等。在系统中的主要结构的构件有，上机位当中有报表打印机、工程师、操作员站;下机位：机械处理、生物处理、污泥脱水控制。

（二）污水处理中的过程控制

过程控制主要包含机械處理、生物处理、以及污泥脱水控制这三种。在机械处理控制（PLC1）的具体设备有吸沙泵、粗机械格栅、细机械格栅以及潜污提升泵等;在生物处理控制（PLC2）中的具体设备包括鼓风机、回流泵以及水下推进器等;在污泥脱水控制（PLC3）中的具体设备有浓缩机、回流污泥、剩余污泥泵等。

（三）工艺控制的要求

（1）将液位变送器、PLC和泵在均匀调节池、斜板沉淀池单元下，形成一个相对简单的可控制回路。通常在这种情况下，液位变送器能够将液位变化，转换为信号，之后再传送给PLC，与此同时，PLC能够根据信号，做出与之相对应的反应，并将从中的到的反馈信息传送到泵。最终就能形成，只需要通过控制泵的启停，就能够实现控制均匀池和沉淀池单元的污水量。

（2）在整个处理工业中的最重要的组成部分就是污泥降解反应池单元，这也不难看出，污水中的含氧量的控制工作，对于污水处理有着至关重要的作用。其中控制水中含氧量的方式，大多是通过溶解氧仪进行实时的检测，之后，将检测出的相关数据传输给PLC。PLC就能根据数据所产生的变化，进行模糊运算，从而通过模糊控制变频风，使得有效控制污水中的含氧量。

二、控制系统硬件组成

该系统的硬件主要包括中央控制室、PLC站和现场设备及仪表三部分，下面分别进行介绍。

（一）中央控制室

中央控制室由一台工程师站和一台操作员站作为监控站，通过工业级以太网交换机与现场PLC站相连，监控站使用工控机，配置西门子的以太网卡CP1613，以WINCCV7.0组态软件为开发平台组态的控制系统显示画面。

（二）PLC站

PLC选用西门子公司的S7-300系列，该系列PLC硬件配置灵活，软件编程方便。PLC的CPU选用CPU315-2DP，它具有大型的程序存储容量，集成了PROFIBUS-DP总线的端口，利用这个端1：3实现与ET200以及现场仪表通信。整个控制系统采用基于TCP/IP协议的工业级以太网实现上、下位机的通讯，从而实现整个污水处理厂的一体化控制。根据工艺的需要和控制要求，本系统设置3个PLC柜，模拟量输入SM331模块12块，模拟量输出SM332模块2块，数字量输入SM321模块28块，数字量输出SM322模块15块。模拟量输人为DC24V，输出为继电器型。

（三）现场仪表

现场设备上的一次仪表都是标准的常规仪表，其输出信号为标准的4～20mA或0-5V模拟电信号。模拟信号经ADAM模块转换滤波后变成工程量进行计算。

三、控制系统的相关软件设计

（一）PLC控制软件设计

现阶段，PLC控制软件主要是通过STEP7V5.3所开发，并能实现地址、站址的科学分配，同时，也能够使得拥有这一程序的用户，进行程序设计开发。软件基本上是使用模块化的结构，按照实际的控制设备情况，能够使得污水处理的流程直接形成多个小流程。同时，每一个小流程中还包含一个功能块。直接在子程序当中分别进行控制功能、站点通信数据的编写工作。

（二）上位机组态软件设计

大多数的上位机组态都是运用WinCC6.0组成，通过WinCC6.0能够对工艺设备、运转状态、实际参数进行集中监控。WinCC6.0本身的功能相对比较齐全，使用起来也比较方便，具有灵活性。同时，还兼备Web浏览器的许多功能。根据6.0的系统要求，可以设置菜单及多种画面，使之能够符合企业的相关要求。而通过上位机能够实现如下功能：

（1）通过上位机，能够将压力、液位报警、流量等直接显示;

（2）通过上位机，能够使得动态工艺流程图得以呈现;

（3）通过上位机，能够对工艺参数进行设置;

（4）通过上位机，能够使报警提示、故障针对得以实现;

（5）通过上位机，能够直接显示出历史、实时的曲线;

（6）通过上位机，能够方便存储数据;

（7）通过上位机，能够有效实现多个见面之间的自由、实时切换。

（8）通过上位机，能够直接打印企业所需要的各种报表。

整个监控系统包括工艺、报表、报警画面等众多实时的监控图像。其中的工艺流程主要是通过工艺画面来进行显示。在总工艺图当中，按照仪表安装的位置，能够对传感器的瞬时值进行直接标注;通过单击工艺图的相应按钮，也能直接引入相关的历史、实时数据。

四、结束语

污水处理对环境保护和人们的日常生活都十分重要，但运行成本高，各污水处理厂的经济效益普遍较差。所以，积极应用计算机控制技术，实现污水处理工艺的半自动和全自动的监控，从而有效提高污水处理厂的技术水平，并合理使用和配置各种污水处理设备，具有非常重要的意义。

参考文献

[1]陈永颖.刍议污水处理自控系统中PLC技术的应用[J].建材与装饰，2017（22）.

[2]阳君.污水处理厂自动控制系统设计中PLC控制技术运用分析[J].自动化应用，2017（9）：134-135.