西門子PLC 在污水處理中的應用

于京宇

（河鋼唐鋼中厚板公司，河北 唐山 063000）

隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，網(wǎng)絡通信模式的數(shù)據(jù)交換越來越普遍，PLC是企業(yè)自動化控制的中心樞紐。隨著城市化和經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出。本文簡要介紹了PLC在污水處理工程中的應用，并以西門子S7-300系統(tǒng)為例[1]。

1 過程介紹

污水處理是一個連續(xù)的過程。如圖：

圖1 污水處理系統(tǒng)

污水由進水系統(tǒng)通過格柵系統(tǒng)排除大塊物體和小顆粒物體進入調(diào)節(jié)水池。更小的顆粒在調(diào)節(jié)水池內(nèi)進一步沉降，使污水進一步混合，平衡水質(zhì)。下一步由提升泵將污水提升至高密度沉淀池，在高密度沉淀池中，攪拌電機開始工作，待污水攪拌均勻后，水池中的酸堿度檢測設備開始檢測污水的pH值和水的濁度，并通過通訊設備把檢測結果實時傳送給酸堿控制設備。處理后的水通過提升泵進入V型濾池，在濾池內(nèi)利用石英砂將懸浮物進行物理截留，當截留到一定程度后，過濾阻力也相應增加，截留物逐漸深入到下面，當達到一定量時，啟動反沖洗程序，將濾料中的污染物反沖洗剝離，然后在恢復正常過濾過程。

2 介紹PLC的功能

PLC是自動控制系統(tǒng)的核心。以下是西門子300系列PLC的詳細說明[2]。

2.1 西門子S7-300系列PLC介紹

西門子S7-300 PLC系統(tǒng)采用全框模塊化結構，其中所有輸入輸出模塊和通信模塊駐留在一個或多個框架中，以及框架和模塊鎖定裝置。STEP V5.4編程軟件采用國際標準ieee61131-3編程方法，具有仿真功能。多種語言和混合編程方法，如梯形圖，功能框圖，順序功能框圖等。它可以靈活地應用于許多具有相同編程語言的工作表，并具有故障自診斷功能。它在系統(tǒng)故障診斷軟件過程中支持各種通訊方式和協(xié)議，持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。污水處理控制系統(tǒng)的上位機使用西門子的WinCC（Win-dowsControlCenter）組態(tài)軟件，WinCC可以實現(xiàn)變量記錄、報警、數(shù)據(jù)歸檔、顯示趨勢曲線及生成報表等基本功能，還可以方便的通過OPC等開放性功能與外部軟件連接，且具有Web瀏覽器功能，其數(shù)據(jù)處理基于MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫，非常穩(wěn)定[3]。

2.2 PLC控制系統(tǒng)的設備控制功能

在機電設備狀態(tài)控制和工藝參數(shù)控制的基礎上，機電設備是實施過程的控制目標，系統(tǒng)可以實現(xiàn)單一工藝設備的自動控制和所有設備的協(xié)調(diào)。在污水處理過程中實現(xiàn)工藝設備的聯(lián)動控制。PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)接入到相應的接口控制箱，控制柜等，在線儀表/儀表/MCC系統(tǒng)各種檢測設備的狀態(tài)信號由不同的接口設備輸出檢測信號，相應的接口經(jīng)由網(wǎng)絡將狀態(tài)和報警信號反饋給中央控制室。

2.3 網(wǎng)絡結構

基于安全經(jīng)濟的原則，設計性能可靠先進的理念，選用業(yè)內(nèi)先進的軟硬件產(chǎn)品，選擇開放式，可擴展的系統(tǒng)結構下，工廠選用西門子S7 300系列PLC自動控制系統(tǒng)，如圖：

圖2 西門子S7 300系列PLC自動控制系統(tǒng)

系統(tǒng)由工控機、PLC、通訊設備、現(xiàn)場儀表及遠程站PLC和相關電氣設備的控制柜等構成硬件系統(tǒng)。在基于PLC的污水處理系統(tǒng)中，存在大量的環(huán)節(jié)都需要通過PLC控制器對污水的處理過程和工藝進行控制。在PLC控制系統(tǒng)中需要對液面的位置進行監(jiān)測，而且為了有效的實現(xiàn)對污水的流向和流速進行控制，通過對頁面的監(jiān)測，掌握各污水處理環(huán)節(jié)中當前液面的位置，并決定污水處理裝置的工作狀態(tài)，因此液面監(jiān)測傳感器是必不可少的。STEP7提供了一個固定時間間隔循環(huán)運行的組織塊OB35。在OB35中編寫邏輯程序，通過調(diào)用FB41功能塊來實現(xiàn)PID控制液位功能。

2.4 西門子PLC在污水處理控制的應用

考慮到各種運行可能，污水處理系統(tǒng)需兼具中央控制和就地控制兩種能力。就地控制就是手動操控現(xiàn)場設備（PLC僅起監(jiān)視作用），主要用于故障情形；當“手動/自動”開關定位在“自動”，則進入中央控制方式。

（1）在污水預處理階段：a.PLC依照“渣耙下降→渣耙閉合→渣耙上升→渣耙停頓→渣耙開啟→渣耙下降”的循環(huán)往復邏輯對粗格柵除污機的電機進行操控。

（2）在污水凈化階段：PLC循環(huán)采集PH計測量的污水的酸堿值，控制加酸閥、加堿閥進行中和作業(yè)。①若為酸性時，PH值量計酸性觸點接通，加堿閥門打開。②若為堿性時，PH值量計堿性觸點接通，加酸閥門打開。③若酸堿適中時，PH值量計中性觸點接通，加堿閥和加酸閥門關閉。

3 結語

西門子300系列PLC是一種成熟的控制器，其控制算法相對簡單，但它很好地滿足了污水生產(chǎn)過程的要求。PLC控制系統(tǒng)在污水處理廠的自動控制中具有成熟可靠的特點。它符合生產(chǎn)過程的要求并降低了工程成本，它具有良好的應用前景。

參考文獻

[1]李庭貴.西門子PLC在污水處理控制系統(tǒng)中的應用[J].機械工程與自動化,2013(4)：124-126.

[2]頓小偉.關于西門子PLC在污水處理控制中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用,2016(9)：163-163.

[3]李鳳霞.關于西門子PLC在污水處理控制中的應用[J].商品與質(zhì)量,2016(44).