西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應用

付保英

摘? 要：污水處理工作在水資源的保護和治理方面擔負著艱巨的責任。西門子PLC控制系統(tǒng)是一項自動化程度很高的系統(tǒng)，可以有效控制污水處理所需要的各個設備、各個環(huán)節(jié)，大大加強了污水處理工作的自動化控制力度，有效提高污水處理工作的效率。該文圍繞污水處理工作，對西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應用進行分析，主要闡述了該控制系統(tǒng)的構成、控制內容、在污水處理中的流程、在污水處理中的具體應用等。

關鍵詞：西門子PLC控制系統(tǒng);污水處理;工作效率;有效凈化

中圖分類號：X703;TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2020）12（b）-0029-03

Abstract： Sewage treatment work bears arduous responsibilities in the protection and treatment of water resources. The Siemens PLC control system is a highly automated system that can effectively control the various equipment and links required for sewage treatment， greatly strengthening the automatic control of sewage treatment and effectively improving the efficiency of sewage treatment. This paper analyzes the application of Siemens PLC control system in sewage treatment control， focusing on the sewage treatment work， mainly elaborating the composition， control content， flow in sewage treatment， specific application in sewage treatment and so on.

Key Words： Siemens PLC control system; Sewage treatment; Working efficiency; Effective purification

當前，我國的一些城市均出現(xiàn)不同程度的水資源污染的現(xiàn)象，迫切需要采用防治措施，積極進行污水處理。強大的控制功能是西門子PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，也是該系統(tǒng)在市場競爭中勝出的主要原因。在污水處理中，該系統(tǒng)具有得到廣泛的應用。借助系統(tǒng)自身具備的樣品采集和數(shù)據(jù)傳送的功能，可快速分析污水成分，進而有效處理有害物質。隨后，自動化功能啟動，凈化水中雜質的命令被發(fā)出，由相應的設備接收并執(zhí)行，即自動化污水處理，整個過程高效、便捷。西門子PLC控制系統(tǒng)強化了自動化控制的力度，提高了污水處理的整體效率和污水處理能力。該文從理論的角度出發(fā)，分析了西門子PLC控制系統(tǒng)的應用，希望可以給實踐操作提供參考。

1? 西門子PLC控制系統(tǒng)的構成及其控制內容

1.1 西門子PLC控制系統(tǒng)的構成

總體來講，西門子PLC控制系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大部分構成的。其中，控制單元是硬件的關鍵內容，包括CPU所附帶的各種遠程I/O站、數(shù)字量輸入輸出卡件、CPU通信設備、模擬輸入輸出卡件、人機接口、MPI通行卡、監(jiān)控設備等。軟件則主要包括計算機所安裝的監(jiān)控軟件，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并通過控制單元執(zhí)行人機接口單元所下達的命令。此外，軟件系統(tǒng)還包括歷史數(shù)據(jù)庫軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、計算機系統(tǒng)操作軟件、監(jiān)控軟件、管理系統(tǒng)軟件等。其中數(shù)據(jù)庫軟件可存儲污水處理廠的歷史數(shù)據(jù)，也可作為單獨數(shù)據(jù)庫服務器適用，避免因突發(fā)系統(tǒng)故障造成的數(shù)據(jù)丟失。

1.2 西門子PLC控制系統(tǒng)的控制內容

為了最大限度地發(fā)揮該系統(tǒng)的功能，在控制內容上也是多種多樣的。其核心是進水泵自動控制，可通過西門子PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)進水泵正常運行與自動換輪。還實現(xiàn)了曝氣沉砂池自動控制，可與時間程序相結合，控制除砂機和氣體裝置運行，確保在氣體完成后進行砂水分離。此外，膜反沖化學清洗自動控制、電力監(jiān)控、粗細格柵自動控制、曝氣池溶解氧自動控制與污泥回水流量自動控制等方面，也均實現(xiàn)了自動化，大幅度提高了污水處理工作的效率。

2? 西門子PLC控制系統(tǒng)進行污水處理的流程

應用一個系統(tǒng)進行作業(yè)的前提，是明確該系統(tǒng)的工作流程，包括污水處理流程、步驟和PLC的操作步驟，以最大限度地發(fā)揮PLC的應用價值。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)圖，應當根據(jù)按照操作流程啟動裝置，現(xiàn)把所采樣到的數(shù)據(jù)輸入，系統(tǒng)會進行掃描給出污水成分，根據(jù)掃描分析的結果進行有害物質處理。具體來講，操作流程可大致歸納如下：第一，程序預先錄入多種污水處理辦法，主要分為化學處理法、物理法兩大類。每一種處理法都具備自身的優(yōu)勢特點，針對著不同污水成分，以便高效、快速地降解污染物，取得污水處理的最佳效果。第二，污水被排送至除污機，將部分害物質迅速過濾，對其中大塊的污染顆粒進行粉碎，經二次沉淀分解污染物。隨后經水泵篩選分類，為進一步處理做好準備。第三，啟動西門子PLC系統(tǒng)的各個裝置，包括控制器、自動化設備以及裝置啟動等。針對有毒有害物質，做出對應的指令與處理操作，例如：污水的消毒、脫水、凈化等。當水質清澈干凈且無害時，方停止作業(yè)，確保處理后的污水水質量達標。西門子PLC控制系統(tǒng)應當根據(jù)其PLC控制系統(tǒng)圖，按照以上各個步驟進行污水處理，確保應用操作正確、順利進行。

3? 西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應用

3.1 通過控制厭氧池除害

利用西門子PLC控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)工作人員對厭氧池的隨時操控。通過PLC控制系統(tǒng)操控厭氧池，抽送出其中的有害成分并迅速地進行化學消毒，將污水中的部分雜質褪去，從而避免了人工取出雜質的麻煩，減輕了工作人員的體力勞作壓力，也展現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)的應用價值。但是，為了充分發(fā)揮該控制系統(tǒng)優(yōu)勢作用，厭氧池的泥量應當控制在合理范圍內，了解水池中水質的變化情況，確保西門子PLC控制系統(tǒng)的功能可以在污水處理的各個階段得到發(fā)揮。通過實時監(jiān)控，掌握消毒劑的發(fā)酵、分解情況，觀察水質的改變。對厭氧池的濃度進行實時監(jiān)控，實時反映污水處理的效果。如果發(fā)現(xiàn)水中殘存有害成分，需要再次實施染物消除作業(yè)，提高污水處理效果，確保水質安全達標。

3.2 通過PLC控制系統(tǒng)，控制閥門確保高效

在正式進行污水處理之前，西門子PLC控制系統(tǒng)還具備預處理功能。即利用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)對各個位置閥門的控制，完成污水的預處理，具體步驟如下：第一，啟動西門子PLC系統(tǒng)設備，把污水分配到泵房，完成進行污水分配。第二，污水在沉淀和消毒后，經PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對水泵的操作和控制，設置污水池高度。第三，當污水液面達到設置高度，有控制器發(fā)出指令，告知PLC控制系統(tǒng)污水池已滿的情況。第四，PLC控制系統(tǒng)在收到指令后，發(fā)出開啟所有閥門的指令，閥門打開，將消毒劑注入水池。第五，水池中所注入的消毒劑足夠以后，系統(tǒng)發(fā)出開啟水循環(huán)的指令，污水初步凈化開啟。第六，該控制系統(tǒng)也可控制其他池中的閥門，確保各個池中的污水量，經測量儀對其中污水的污染指數(shù)進行檢測，隨后計算所需消毒劑量，對各個水池消毒作業(yè)。第七，污水凈化完成后，所有閥門再次打開，在指定位置排除污水。由此，西門子PLC控制系統(tǒng)通過控制閥門實現(xiàn)了對污水的高效處理。

3.3 通過PLC控制系統(tǒng)，發(fā)送實時指令

污水預處理環(huán)節(jié)可通過該控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化作業(yè)。先啟動PLC控制系統(tǒng)自動按鈕，系統(tǒng)設備根據(jù)預設程序進行自動作業(yè)，包括降解污染物、分解污染顆粒、完成對污水中污染成分的初步清除。借助PLC控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)污水的掃描與數(shù)據(jù)分析，獲取污水中污染物質的相關成分數(shù)據(jù)信息，便于針對性除污。此外，還可實現(xiàn)污水處理效果監(jiān)控。如果提示污水池內較大污染顆粒被清除，可實施下一步操作。當池內水成分達標后，PLC控制系統(tǒng)便發(fā)送指令，顯示出污水池的高度和污水處理進度，水中成分的具體數(shù)值也可以顯示出來，對污水池具有監(jiān)控作用，這也充分體現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。在污水處理各個環(huán)節(jié)，PLC控制系統(tǒng)可以實時發(fā)送命令、接收指令，為污水處理工作人員的工作流程安排提供依據(jù)，高效地完成污水的預處理與排水，提高污水處理工作的效率。

3.4 通過PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控污水處理情況，隨時排污

西門子PLC控制系統(tǒng)可以應用于污水處理的各個階段，對污水處理池的變化情況進行監(jiān)控，對各個設備進行操作和控制，進而發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)對污水處理情況的監(jiān)控作用。通過控制快速啟動主控設備，將具體成分信息發(fā)送至計算機，工作人員經過分析確定造成水污染的原因，根據(jù)污染物的類型放置針對性的消毒劑，做好污水的處理。通過PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對污水處理情況的監(jiān)控，有利于高效地完成污水凈化工作，根據(jù)監(jiān)控情況將污水隨時排出去。這一功能為隨后污水的預處理、沉降、重金屬物質消除等作業(yè)創(chuàng)造了條件。

3.5 通過PLC控制系統(tǒng)自動采集數(shù)據(jù)信息

自動采集數(shù)據(jù)信息功能是該系統(tǒng)的又一大亮點。利用監(jiān)控裝置對污水處理的相關信息進行采集，便于工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)資料掌握污染物、重金屬的處理效果。通過對所采集到的數(shù)據(jù)信息進行分析，便于下一步工作安排。在作業(yè)中，如果遇到消除難度大的成分、有害成分等，應當增加消除作業(yè)力度，確保污水處理的實際效果。也可以預先進行設定，通過系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息的自動化采集，明確需要重點處理的物質，對污水處理的相關設備裝置進行遠程操控，顯示相關的數(shù)據(jù)信息資料，自動完成除污作業(yè)，實現(xiàn)高效、科學的作業(yè)。

3.6 通過PLC控制系統(tǒng)進行污水處理系統(tǒng)設計

在污水處理工作中，西門子PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮著巨大的作用。在實際工作中，可以根據(jù)污水處理的實際情況進行相關環(huán)節(jié)的設計，最大限度地發(fā)揮西門子PLC控制系統(tǒng)的積極作用。比如以污水處理廠實際情況為根據(jù)，以軟件平臺為基礎，設計西門子PLC系統(tǒng)程序。根據(jù)污水處理的相關流程，對程序設計進行模塊化編程，確保污水處理的每一個環(huán)節(jié)都有與之對應的功能模塊，針對不同功能模塊做好程序編程，確保程序能夠在污水處理控制工作中穩(wěn)定運行。在程序設計階段，應當充分考慮系統(tǒng)各個模塊之間的獨立性。如此，一個功能模塊發(fā)生問題，并不會對其他正常的模塊產生根本性的影響，其他模塊的功能也能夠得到保障。另外，在模塊化編程階段充分考慮模塊的可拓展性。確保模塊能夠在此基礎上改進和完善，以適應不同發(fā)展階段的工作需求，滿足污水處理控制工作可能出現(xiàn)的新需要。此外，根據(jù)污水處理工作的具體需求，西門子PLC控制系統(tǒng)需要具備集散型系統(tǒng)設計的功能，主要分為管理層設計和控制層設計兩大類。在職責劃分方面，管理層負責監(jiān)控污水處理、數(shù)據(jù)分析等，設計層負責自動進行污水處理工藝的操作等。

4? 結語

綜上所述，西門子PLC控制系統(tǒng)具有操作智能、簡便，程序簡單易懂，性價比和參數(shù)較高等優(yōu)勢，可以在短時間內實現(xiàn)有害物質有效凈化。西門子PLC控制系統(tǒng)可以應用到污水處理工作的各個階段當中，可以實現(xiàn)多個閥門的隨時操控，數(shù)據(jù)信息的反饋分析、實時監(jiān)控等，顯著提高了污水處理的工藝，提高了污水處理工作的效率，能滿足新時期污水處理工作的需求，對于當前城市污水處理也十分適用。

參考文獻

[1] 郝智剛.西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應用[J].居舍，2018（8）：158.

[2] 于京宇.西門子PLC在污水處理中的應用[J].世界有色金屬，2018（6）：269-270.

[3] 吳樂明.西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（21）：165-166.

[4] 楊錦春.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設計[J].智庫時代，2017（17）：185，187.

[5] 李軒青，田麗紅.基于西門子S7-300的城市污水處理自控系統(tǒng)[J].科技情報開發(fā)與經濟，2010，20（33）：106-107.

[6] 葛廣進.自動化控制系統(tǒng)在污水處理中的應用設計[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2019（2）：190-193.

[7] 甘國強.污水處理自動化控制系統(tǒng)的控制策略[J].電子技術與軟件工程，2018（16）：109.

[8] 錢伯章.西門子公司為中國石化煉油廠提供污水處理系統(tǒng)[J].石油煉制與化工，2014，45（4）：63.

[9] 王建華，王建華.基于西門子S7-300PLC的SBR污水處理系統(tǒng)設計[J].中國金屬通報，2014（13）：41-43.

[10] 孫立剛，劉廣順.智能化污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究[J].化工自動化及儀表，2016，43（12）：1336-1339.

[11] 胡維維.污水處理控制系統(tǒng)的研究與設計[D].天津職業(yè)技術師范大學，2016.