基于PLC在污水处理厂自动控制的运用分析

摘要：本文主要描述了某污水厂在工艺设备方面的自动控制设计。运用PLC的设计以及通过计算机的控制，重点实现了在污水的处理时，使用PLC进行自动控制和数据共享，主要分析了PLC 的构成以及输入输出点的效果。

关键词：污水处理 PLC 自动控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）06-0023-01

1 系统简述

随着污水的处理技术的逐渐成熟，污水厂在处理污水所使用的主要设备，一直在发展和渐渐的高效。使用PLC系统能够整合污水处理设备的分散性以及其有较多的控制点，也可良好的处理其复杂的控制信息。一般在污水处理系统中，PLC控制系统都是首选。某30万吨污水处理厂，有四个分控站，预处理分控站（主站用S7-400、下有2个分站即1#、2#初沉池泵房子站、分站用S7-300）水处理分控站（主站用S7-400，下带4个分站即1#、2#、3#、4#回流污泥泵房子站，分站用S7-300），泥区分控站（用S7-300），回用水分控站（用S7-400），各个分控站PLC之间通过以太网通讯，其主要设备所需的中心交换机采用百兆交换机，并且必须选取百兆光纤模板，而其网络服务器则通过使用冗余设计以及备份双电源，为了使抗干扰的能力加强。通过光纤连接进行几个控制站间数据通信，中控室服务器可以对各个分控站PLC进行统一校时，保证现场数据准确上传。污水处理厂设备有6台粗格栅、6台进水泵、7台细格栅、4个巴氏计量槽、4座初沉池（含4台刮泥机）、2座初沉泵房（每个泵房有2套螺杆泵）、4个系列生物池（每个系列生物池上设备16台推进器和8台搅拌器，对应有4座回流污泥泵房含6台内回流泵4台外回流泵），8座二沉池（含8台刮吸泥机），1座回用水泵房（含有2台消防泵，2台回用水泵），有一个紫外线消毒间，泥区分控站有设备5台螺压浓缩机、4台脱水机、2台离心浓缩机。

1.1 系统原理

该污水厂使用的主要控制系统为西门子公司生产的PLC系统。该系统属于中型PLC控制系统。可以提供的主要功能分为可编程逻辑以及调节器。各个组中的PLC自动控制系统都可以独立阅读数字信息以及模拟信息。在工作站就能够实现控制设备上的手动和自动间的转换，而且可以监视系统自身产生的参数信息以及其他设备的控制信息。通信单元进行通信的过程主要使用公司的标准协议。每个工作站都能够使用其自身的以太网接口和中控室进行通信，通信的网络单元的主要长度可以达到1000m[2]。

1.2 系统组成

西门子公司生产的PLC自动控制系统主要有输入、输出单元和通信单元。主要单元包括：中央处理器以及电源、输入。输出单元主要分为数字输入板、输出板、模拟输入板、模拟输出板、热电阻输入口以及附属单元。

2 PLC的输入、输出点功能

2.1 模拟输入信号

温度传感信号主要是进水温度、PH值大小以及空气的出口温度，一般是对进水特征进行指示，或者鼓风机在进入曝气池之后空气的主要温度。压力传感信号分为鼓风机的空气出口压力以及脱水机的冲洗滤布水压力。

2.2 模拟输出信号

控制粗、细格栅的自动起动或者停止主要的信号来源是粗、细格栅前后的输出信号间的液位差。PLC自动控制系统通过曝气池产生的溶解氧信号，输出的数值为4—20mA之间的电信号，从而控制鼓风机进、出空气阀门间的大小以及起停。

2.3 数字输入信号

设备的输入信号在自动与手动状态下转换，自动状态通过PLC进行自动控制。而手动状态能够通过现场采取人工控制。

2.4 数字输出信号

设备的起停主要通过开关设备自动控制输出信号。

3 PID自动控制系统

PLC自动控制系统主要是鼓风机的自动控制系统。控制原理如图2 所示。它具有小巧实用的特点。而且具体包括控制架、所使用的操作台以及主显示屏。作为污水处理厂中的自动控制系统所需要的一个主要分控站。它有非常强的控制功能。能够实现PID的自动调节控制。曝气池主要输出数值大小为4～20mA的直流信号，传递给自动控制系统的输入板。PLC自动控制系统所具有的中央处理单元进行与最初所设定的数值来比较。再用输出信号来控制鼓风机的进、出空气阀门的开度以及鼓风机的启动与停止。最终达到可以控制鼓风机的主要出风量，即能够维持曝气池中溶解氧数值不变的目的。

4 进水泵自动起停介绍

进水泵的PLC自动控制系统的设计主要是根据集水池液位进行自动控制。PLC控制系统中的比较器，相对于集水池液位值与设定值S1进行比较。假如输出值大于或者等于信号取或的关系。 假如RS触发器在输出信号使用LS1作为高电平。则可使第一台泵起动。假如集水池的液位不断地持续升高。PLC自动控制系统的比较器中的集水池的液位值与设定值S2进行比较。输出如果为大于或等于信号的取或关系。假如RS触发器的输出使得LS2继续为高电平。则第二台泵能够起动。假如集水池的液位仍然不断的升高。PLC比较器就进行集水池液位值与最初的设定值S3比较。输出信号大于或等于信号的取或关系。若RS触发器的输出使得LS3仍然为高电平，则此时第三台泵就会起动，同理，其余泵也会联锁启动。假如集水池中的液位在降低。PLC自动控制系统的比较器与集水池液位值中的设定值S3-D进行比较。当输出信号小于或等于信号的取或关系时，触发器就可以复位，此时第一台泵停止工作。同理，其余泵也能联锁停止工作。

5 结语

污水厂在进行处理工作的应用时，使用PLC自动控制系统，从而可以达到污水处理设备的自动监视与自动控制。使出水的指标达到稳定不变，从而使工艺的要求得到了满足。而且可以节省非常大量的人力以及物力。由此可以得出，污水处理厂的PLC自动控制系统，可以高效的解决污水处理厂的设备分散以及复杂问题，并很好地对其进行了控制。此外，每年通过其处理出水，利用其进行农田的灌溉可以达到5万亩，中水也可以提供给热电厂当冷却水用。所以，它的建成以及良好的运行所获得的经济效益，已经远远的超过了当初建造污水处理厂的投资数额。

参考文献

[1]胡汉青，于进.基于LK的污水处理厂自动控制系统[J].中国给水排水，2011（27）：100-104.

[2]石晓敏，贾敏智，苗娜.PLC在污水处理厂自动控制系统中的应用[J].化学，2005.（12）：95-97.