基于PLC的电气自动化控制水处理系统探析

路文珺

摘要：社会经济的飞速发展使得工业和生活自动化程度不断提高，对高规格、高性能的电气自动化控制系统的要求也越来越高。水处理系统的快速发展不但为新技术的出现提供可能，还对环境治理方式的优化起到了积极促进作用，从而在一定程度上促进了生产力的提升和经济结构的优化。而为了更好地使水资源得到净化，采用基于PLC技术的自动化处理系统所发挥的作用要远远大于以其他自动化控制技术为基础的处理系统。PLC技术主要是通过利用电气的自动控制实现能源的优质使用，提高能源使用效率。

关键词：PLC;电气自动化;水处理

引言

PLC控制系统具有较高稳定性和抗干扰性，这一技术在水处理系统的应用，可降低外部环境对其带来的影响，同时对其进行具体应用期间存在可持续性，结合系统需要进一步扩充和修改，灵活性强，还可以对不同业务模块当中存在的不同需要运行，这样可对不同功能进行有效控制。

一、PLC自动化控制系统概述

可编程逻辑控制器的英语简称为PLC，它作为一种数字化运算操作系统，PLC可根据工业生产设计的实际需求编程，促进工业生产的自动化和智能化。PLC内部工作方式一般是采用循环扫描工作方式，在一些大、中型的PLC中增加了中断工作方式。当用户将用户程序调试完成后，通过编程器将其程序写入PLC存储器中，同时将现场的输入信号和被控制的执行元件相应的连接在输入模块的输入端和输出模块的输出端，接着将PLC工作方式选择为运行工作方式，后面的工作就由PLC根据用户程序去完成。PLC技术有以下几方面的应用情况：①处理和收集信息。PLC技术在实时数据采集方面具有非常出色的性能，可以针对系统运行过程中的所有数据和所存在的异常信息进行筛选，并对其展开独立的分析，在相关数据的支持下实现高效运算处理，从而提高系统的自动化水平。②控制系统运转流程。PLC不但可以将系统运转过程中所产生的各种信息数据进行归集记录，还可以对各个模块运行情况进行有针对性的分析。

在水处理过程中引入PLC自动控制系统，在以下两种情况，一是在通过发挥数据监控的作用，实现系统信息的采集和在线监测。由于在水处理系统运行时，通过利用数据采集模块，可以实现实时监控整个水处理过程，通过采集、分析各种数据参数，保证水处理的连续性和稳定性。并且这种监控采集系统的成本费用相对较低，投人与产出的性价比高。二是全自动控制系统，这是现阶段处理水污染中最先进的技术。

二、基于PLC的电气自动化控制水处理系统应用

1、硬件设计。PLC 控制系统的设计需要结合水处理设备的工作运行需求，选择适合的控制器和IO模块，根据系统对安全性的要求，分为冗余和非冗余两种解决方案。控制系统一般要求配置独立的 I/O 接口，CPU通常配置存储单元，根据所需CPU 的主频、平均处理时间以及最大I/O 寻址范围选择合适的处理器。

冗余系统中通过两个互为备用的接口模块的有效连接，实现冗余CPU模块的无扰动切换，以达到高性能的安全机制。

2、软件设计。针对软件部分而言，分别有上位机监控软件和PLC控制软件。对上位机监控系统而言，主要采用的是工业组态软件Intouch控制平台，并对其历史数据、报警记录等进行充分应用，设计人员借助该软件设计出符合相关水处理工艺的监控画面，画面图元与相应设备PLC内的内部地址相关联，以实现实时监控功能。而对PLC软件而言，使用的是TIA Portal，西门子博途软件STEP7，用户提供了强大功能，用户可根据项目中的实际需求进行选择。本软件为用户提供了很好的支持，使得用户的程序设计变得简单有效，并可将整套自动化控制系统集成在一起进行操作和控制，极大的提高了工程效率，降低了维护成本。

3、上位机和下位机通信。PLC与Intouch搭建物理连接，将其作为上位机，实现了人机交互自动控制一体化功能，针对处理现场进行实时监测和控制，结合设备运行状态、工艺数据变化趋势自动进行调整，当系统出现异常，Intouch发出系统报警，相关人员根据报警提示对其进行有效处理。对于下位机而言，选择 S7-1200PLC作为主控制器，根据水处理系统的工艺要求对程序进行灵活设计。上位机与PLC之间选择工业以太网通讯，工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面都能很好地满足工业现场的需要。以太网的引入将为控制系统的后续扩展提供可能性，用户在技术升级方面无需独自的研究投入，对于这一点，任何现有的通讯技术都是无法比拟的。

4、实现。在应用 PLC 进行实际系统设计时，需要数据输入模块负责现场数据的采集，采集上来的数据通过内部总线传输至CPU，CPU根据预先设计好的程序进行数据处理和运算，根据运算结果给出输出指令，这期间，系统所需实现的工艺参数、报警限值等，需操作人员在上位机上设置给定。具体架构见图

三、提高PLC电气自动化控制水处理系统的相关措施

1、关注水处理系统中的预警功能。在PLC水处理系统设计及运行过程中，应进一步完善预警系统，从配置要求上体现出人性化与可靠性等特点，在其基础上基于智能化、网络一体化构建故障预警系统，从而有效监督水处理环节的各项操作，同时增加安全控制防范性，以避免由于机械设备故障的因素而对水处理系统的正常运行造成不利影響。同时，还要注意加强对水处理系统中各项设备的预防，严格执行各项管理制度，并且以机械设备流程为依据严格执行下去。按照对水处理设备使用与维修的情况，可对相关使用与维修数据进行整理与收集，并根据水处理各项设备的使用情况实行综合性分析与处理，记录好出现故障设备的原因，明确设备维护的周期与管理责任划分，这对提升水处理设备使用率来说意义重大。

2、企业应关注对人员综合素质的培养。目前水处理领域严重缺乏综合性人才，缺少精通技术设备的人才，面对这一情况，应该加强对不同类型、层次人才的培养，从最大限度地满足基于PLC水处理系统使用与维护的需求，推动对水处理系统的研发与创新，同时还要经常组织现有系统管理与维护人员参加培训，通过培训提升他们的职业道德素养，加深他们对水处理设备的认识和了解，明确水处理系统中各项设备的重要性。

结束语

在人们的生活中，基于PLC的电气自动化控制水处理系统具有非常重要的作用，从一定程度上提升了人们的生活水平。企业应该注意在系统运行过程中，提升信号准确性，关注水处理系统中的预警功能，同时还应关注对人员综合素质的培养，更好提升PLC电气自动化水处理系统的工作水平，推进PLC水处理各项技术持续性发展。

参考文献

[1]许莹莹，张剑.基于PLC的电气自动化模块化控制水处理系统探讨[J].化工管理，2019（01）：112.