毛业骥

摘  要：分析表明，PLC控制系统的应用可以实现污水处理的自动化，促进工作效率与处理质量的提升。重工业废水和城市生活废水会造成重大生态污染，要重点关注城市污水处理，引入先进的PLC（可编程逻辑控制器）技术和方法，设计和应用基于PLC的污水处理控制系统，结合污水处理控制的实际需求，进行系统软硬件设计，实现污水处理的自动控制功能。

关键词：PLC的污水处理;自动控制系统;设计

引言

工业化进程的加快，使得我国企业数量逐年增加，做好污水处理工作，是促进经济可持续发展的关键，同时也能够为企业的未来发展奠定基础。当前我国环境状况不容乐观，很多污水的处理效果不佳，难以达到国家和行业相关排放标准，导致水资源、空气和土壤等遭到破坏，威胁人类生存健康。在信息化时代下，传统处理技术难以适应当前污水处理的实际要求，必须对其进行不断创新与改进。应用PLC控制系统，真正实现了高度自动化和智能化，现场污水处理设备的控制更加可靠，减轻工作人员负担的同时，提升了污水处理效果，降低对环境的污染。该系统的组成结构较为复杂，在实践工作当中对其进行应用时应该做好系统架构，充分发挥PLC控制系统优势，切实解决水污染问题。

1.污水处理工艺流程

活性污泥法在污水处理中的应用较多，包括了微生物群体以及无机物质、有机物质等，可以对污水中的有害成分进行分解吸收，达到净化水质的目的。尤其是在处理污水中的有机物时，主要依靠好氧微生物和原生动物等，增强其生物化学活性。通过预处理和一级处理后，经过沉淀池出水进入到调节池，对于污水进行厌氧和好氧生物降解处理，快速分解污水当中的有机物。固液分离处理则在沉淀池当中实现，调节池收集上层清水，板框压滤机对污泥进行脱水处理后外运。调节池对上清液和滤液进行下一步处理。

2.PLC控制系统

在企业污水处理中应用PLC控制系统，能够满足在线监控的工作要求，及时了解设备与系统的运行状态并进行调节，使其处于最佳工作状态当中，提升污水處理工作效率，保障系统运行安全性。对于其中存在的问题可以及时发现并处理，判定系统的参数变化情况以及未来发展趋势，防止重大故障的发生。该系统的应用，也为污水处理的动态化管理奠定了基础。尤其是随着处理工艺的逐渐复杂化与多样化，对于处理系统的实时性要求更高。PLC控制系统能够实时获取相关数据信息，明确当前污水处理效果，实现对动态数据的整合分析，解决突发状况。数据分析软件应用于PLC系统中，可以满足数据采集与分析的工作要求，实现对整个处理过程的可视化监管。因此，通过数据分析与处理，可以对系统进行不断调节与优化，使其更加适应当前污水处理的特点。同时，故障报警系统的应用，也能够在发现故障的第一时间发出警报，帮助故障人员进行处理，消除系统运行的安全隐患，保障污水处理工作的连续性。

3.基于PLC的污水处理控制系统硬件设计

第一，总体结构设计。基于PLC的污水处理控制系统采用双环网（A网/B网）进行设计，通过双网冗余光纤环网为用户同步提供相同类型的服务，若某一节点出现故障，也不会影响其他节点的通信传输。考虑到系统运行稳定性的要求，在设计中添加一条C网，利用C网这个非实时信息网获取非实时数据，减少数据传输的Ti S-Net负荷，增强系统的运行稳定性。

第二，PLC及扩展模块设计。首先要选择适宜的CPU（中央处理器），结合污水处理厂PLC控制系统的实际要求，选择S7-1500系列PLC作为核心控制器，根据污水处理的进水、生物反应、消毒、沉淀、脱水等要求，在此前提下设计相关模块，包括数字量扩展、模拟量扩展、通信等模块。其中，数字量扩展模块的数字量输入为24VDC输入，输入迟延为4.5ms，现场隔离和逻辑隔离线路采用一一对应的连接方式，形成相对完整的数字量扩展模块。并且，当对数字量扩展模块进行A/D转换之后，即可以生成模拟量，并通过合理设置增益量和偏移量，可以有效存储和处理进水、生物反应、消毒、沉淀、脱水等信号。触摸屏模块则选取性价比较高的SIMATIC HMI KP8触摸屏，与PLC相连接，实时显示污水处理系统的进水、生物反应、消毒、沉淀、脱水等信息，便于污水处理厂设备运行的现场管理与控制。

第三，传感器。考虑基于PLC的污水处理控制系统的使用需求，选取性价比较高的霍尼韦尔液位传感器作为水位信号采集器，实时采集污水处理的液位信号，根据不同介质表面的反射或折射特性，计算光照强度和角度，从而获悉液位变化情况，进行实时在线阀门动态调整和控制，完成脱水、进水等操作过程，体现出快速便捷、高精度的优势特点。在具体运行过程中，该液位传感器进行采集信号的放大处理、滤波处理和传输，使监控中心获取相关信号，准确下达控制命令。

4.基于PLC的污水处理控制系统软件设计

第一，粗格栅设计。污水处理的首要步骤是粗格栅过滤，滤除树叶、枝条、包装纸等垃圾，在系统初始化之后，进行液位控制，并开启皮带输送机和延时器，30s后启动粗格栅，并再次启动延时器，2min后关闭粗格栅，计时60s后再关闭皮带传输机。细格栅设计与粗格栅设计流程相同。

第二，进水泵房设计。污水经由粗格栅过滤处理之后，流入进水泵房。首先，在系统初始化后判断液位，当液位低于-2.50m时，关闭2号水泵;当液位高于-2.50m时，开启1号水泵变频器，并在5min后达到全速运行状态。然后判断液位情况，当液位在-3.00m以内时，则关闭3号水泵;当液位超过-3.00m时，开启延时计时器，全速提升2号水泵的运行速度。然后再判断液位情况，当液位低于-3.50m时，保持等待状态;当液位超出-3.50m，则开启延时计时器，3000s之后提升3号水泵至全速运行状态。最后再判断液位状态，当液位在-3.95m以内时，保持等待;当液位超出-3.95m时，要启动报警装置;当液位在-2.00m时，则关闭所有水泵。

第三，沉砂机设计。设置两台罗茨风机，一台处于变频使用状态，另一台则为备用装置，保持罗茨风机的不间断运行，并配置流量计，合理调节风机的变频。排砂机依循一定时间间隔定时运行，并使砂水分离器与其进行连锁运行。

第四，出水模块设计。在进行系统初始化之后，判断液位状态，当液位在-9.25m以内，则关闭2号水泵;当液位超出-9.25m时，则开启1号水泵变频器，使之在5min内达到全速运行状态。继而判断液位状态，当其在-8.90m以内时，则关闭3号水泵;当液位超出-8.90m时，则开启延时计时器，使2号水泵在5min内达到全速运行状态。当液位在-8.55m以内时，保持等待;当液位超出-8.55m，则在3000s时全速运行3号水泵。当液位超出-8.20m时，则启动报警装置;当液位在-2.00m以内时，关闭所有水泵。

第五，污泥泵设计。通过离心脱泥机和污泥泵两个设备进行污泥脱水，当污水浓度超出2000mg/L时，开启1号泵;当污水浓度超出3000mg/L时，开启2号泵;当污水浓度超出4000mg/L时，开启3号泵。

结语

基于PLC的污水处理控制系统结合污水处理控制的实际要求，进行相关软硬件设计和应用，实时自动控制污水处理各个环节，提高系统运行效率和安全性。

参考文献

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