PLC自动控制系统在污水处理工程中的运用

董翠翠

摘要：城市污水处理系统是现代城市的基本设施，对应的污水处理技术则是污水处理系统运行的关键。近年来我国污水处理行业逐步引入国内外先进工艺和控制技术，在污水处理控制中采用PLC或其他先进控制方法，结合组态软件实现对污水处理过程的自动控制。本文主要污水处理厂为背景，阐述了以PLC为控制核心的污水处理控制系统设计。

关键词：PLC；自动控制系统；污水处理；运用

1引言

由于经济社会的发展，用水量不断增加，淡水资源十分短缺，部分缺水城市和地区缺乏可以开采利用的新水源，因而将目光投向了污水的回收利用，这也是针对水资源短缺问题的有效解决方案。故应当将着眼点放在提升中国污水处理能力及效率方面，从而实现环境优化，确保人民良好的居住环境，促进社会的可持续发展。由于PLC控制器在工业中表现出了良好的性能，技术相对成熟、适用范围广，安装方便快捷，可以拓展，具有较高的性价比等，从而得到了工业上的青睐，被广泛使用。

2系统控制目标

污水处理过程是一个复杂的生化反应过程，包括信息流、物质流和能源流，伴随有物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转化和传递过程。在进行污水处理时，消除污水油污、进行消毒处理，并调节污水的酸碱性。同时在相应的系统中安装溶解氧仪超声波检测装置，借助这一装置实现对水中溶解氧的监测，根据相应的检测数值反馈到PLC中进而控制曝气变频器，对水中溶解氧的含量加以控制。在反应池中将污水pH值控制在6-9范围内。针对污水的实际背景选择相应的污水处理工艺，并且选择合适型号的PLC，通过仿真之后检测软件是否能够正常运行，污水通过相应的处理系统后，可以实现循环利用。调节设备为自动工作状态时，相关设备设置PLC程序，就能够保证污水处理流程中的流入、反应、沉淀、排放的自动化。通过PLC控制系统改造，从而使得自动控制能力提高，避免在污水处理中投入大量的人力，提升污水处理厂的整体运营效率，最终通过科学的手段进行污水处理厂生产经营环节的有效处理。

3PLC自动控制系统

3.1硬件设计

本系统中主要采用德国西门子公司S7200的逻辑控制器PLC为主要的控制器。系统中采用流量计、PH计、超声波液位计等传感器的模拟数据经过PLC中的功能模块进行转化成数字量，再经过PLC的算法处理进而输出信号控制西门子变频器，从而也实现对了对电机转速的控制目的，从而控制相关参数。在污水处理部分采用采用电磁阀控制处理过程的相关动作，进而控制污水处理的质量好坏。系统中采用上位机软件应用于触摸屏之上，实现对下层数据的采集，对上层数据记性进行集中管理。

3.2系统软件设计

3.2.1S7-300PLC设计

CASS污水处理工艺即循环式活性污泥法，是近年来广泛应用的处理生活污水及工业废水的先进工艺。整个工艺的核心是CASS生化池，并按照曝气、沉淀、滗水、闲置周期循环运行。CASS污水处理控制系统除具备一定的硬件外，还需要相应的PLC用户程序进行软件配合。该控制系统的应用程序主要以西门子StepV5.4为软件开发环境，运用模块化程序设计思想，以CASS生化池为例，按照1组2个CASS反应池时序进行程序设计。

3.2.2上位机设计

上位机界面的设计采用WINCC6.2组态软件，与实际工艺流程相对应，反映该污水处理厂工艺流程和实时运行状况。工作人员可以在监控画面对整个污水处理系统进行操作，通过PLC进行远程控制，实时监控设备运行状态，观察生化池等的液位高度。

3.3控制算法

本系统中主要通过PLC采集下层的传感器的模拟数据，后进行转换，再将数据与系统中设定的处置进行对比，产生的误差，从而计算出纠正值为输入结果，控制相关传感器的操作，进而控制污水处理过程每个重要环节。

4PLC自动控制系统在污水处理工程中的运用

4.1细格栅自动控制

细格栅是一种过滤污水的装置，采用水位自动控制和时间控制，当系统开始去除污垢耙，螺旋式输送机和栅渣压实脱水机开始运行，当格栅停止运行之后，会延迟一段时间再停运螺旋式输送机和栅渣压实脱水机。通过对监控系统和现场控制系统的管理，控制操作屏，可以设定水位差、网格距离与最后运行时间间隔的通过门，从而实现对污水处理过程。

4.2进水泵房的自动控制

进水泵是对进水量、进水速度等进行控制的装置，进水泵的自动控制流程是首先通过水位测量仪器对水位值进行检测，当水位升高的时候，会自动触发控制按钮，使得水泵开始启动，水泵启动的顺序是按照累计的水泵运行时间从小到大排列的;当水位降低的时候，控制水泵会依次停止，停止的顺序与启动时的顺序正好相反。通过自动累计水泵运行时间，可以实现水泵的自动轮值，确保水泵始终处于最佳运行状态。当污水处理系统中的水位降低到最低保护水位的时候，水泵会全部停止，通过监控管理系统以及现场控制系统可以设定水位值。

4.3旋流沉砂池的自动控制

旋流沉砂池是污水处理过程中对污水进行沉淀处理的装置，该装置自动运行的时候，搅拌叶轮一直保持运行的状态，由控制系统定时启动排砂过程，并且对砂水分离器等设备进行控制，例如旋流沉砂池、排砂泵、冲洗水、排砂阀门等设备，都可以由现场控制柜自带PLC进行联锁控制，通过污水处理系统中的处理环节以及处理情况，自动对这些装置进行控制，保证装置处于运行或者静止的状态。

4.4氧化沟曝气量自动控制

在污水处理过程中需要输入氧气，为了使得程序的灵活性达到最大，应该要根据污水处理过程中的实际需氧量和系统的负荷条件对氧气输入量进行控制。采用PLC自动控制系统可以实现对曝气机的转速的自动控制，当氧气较少的时候可以调整转速增加进入的氧气量，反之减少氧气量。系统进行调节的指标是实际测得的溶解氧的浓度和氧化还原电位，采用自动控制可以实现系统的充氧能力与实际需氧量之间完全匹配，从而节省能源。

5结束语

综上，本文设计以PLC为控制核心的污水处理控制系统，结合组态软件实现对污水处理过程的自动控制，工艺流程简单，运行管理方便，极大提高了污水处理的可靠性、运行安全性和处理效率。

参考文献

[1]柴润德,雷思艺,刘恒.PLC自动控制系统在污水处理中的应用[J].科技创新导报,2016,v.13;No.37919:5-6.

[2]李晓雪.基于PLC的污水脱盐处理智能控制系铳研究[J].自动化与仪器仪表,2016,No.19602:113-115.

[3]蒋璐琦.基于PLC技术煤矿生活污水处理自控系统的设计与实现[J].无线互联科技,2016,No.8105:145-146.

[4]周裴俊,张兵.基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现[J].山东工业技术,2016,No.21812:60.