基于西門子PLC技術的污水處理廠控制系統設計與實現

周裴俊,張 兵（徐州中礦大傳動與自動化有限公司,江蘇 徐州 221000）

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基于西門子PLC技術的污水處理廠控制系統設計與實現

周裴俊,張 兵
（徐州中礦大傳動與自動化有限公司,江蘇 徐州 221000）

摘 要：西門子PLC技術在我國各行業生產中運用廣泛，在日常生產、生活中占據愈加重要的地位。隨著我國水資源污染加劇，污水處理已經成為近幾年國家重點關注的問題，在污水處理中，利用西門子PLC技術，在提高水處理效率上有非常大的作用。對此，本文具體探討了西門子PLC技術在污水處理常控制系統中的應用詳情。

關鍵詞：西門子PLC技術；污水處理廠；控制系統設計

隨著城市化進程的加快，城市污水排放量日益增多，水污染形式也逐漸嚴峻，成為制約城市發展與威脅人們群眾健康的因素。因此，現代城市建設中，逐漸加大了污水處理廠的建設，系統采取合理的水處理方法，使得水排放達到環境允許標準。然而，從當前污水處理廠建設情況上來看，存在控制系統落后、污水處理效率低等情況，對此，本文結合目前最新的西門子PLC技術，探討該技術在污水處理廠控制系統中的設計與實現。

1 污水處理工藝分析

（1）污水處理。污水處理廠常用的處理方法主要有化學法、物理法與生物法，按照處理程度劃分可以將分為一級、二級、三級處理［1］，處理程度主要根據水污染的程度選擇。其中一級處理主要采取物理方法，除去污水中懸浮狀的固體污染物，經過一級處理后的污水，其中的BOD含量下降30%左右。二級處理主要除去污水中的膠狀物體以及溶解性的有機物質，常使用化學分解的方法，去除率能達到80%～90%左右，出水效果好。三級處理能夠進一步對污水難以降解或者的氮、磷等有機元素進行處理，主要使用的方法包括生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、電滲析法等。

（2）工藝流程。污水處理按照一整套的處理流程進行，圖1為某處理廠建立的污水處理流程：

由流程可以看出，需要處理的污水通過原格柵間及泵房，將較大的雜質進行過濾操作，然后進入沉砂池去除砂礫。次后分成兩個流程。

流程1：6×104m3/ d的污水經過細格柵，然后通過生物池，之后進入MBO反應器，清除掉污水中的COD、BOD5、N、P等物質，讓后經由清水池，清水池中投入適量的二氧化氯，通過配水泵房實現水質再生功能，另外104m3/d的MBR膜反應物經過紫外線消毒后，進入清水池，然后進入配水泵房實現再生，最后輸出。

流程2：4×104m3/d的污水經過細格柵后，利用流量計計算污水總量，然后進入改造A2/O生物池，去除調污水中的COD、BOD5、N、P等物質，根據出水情況選擇投入化學除磷藥劑，最后經過沉淀池進行沉淀分離，最后排出。

兩個流程的沉淀污泥都經由儲泥池，并利用脫水機房進行干燥處理，最終形成泥餅，用于工業生產或者填土使用。

圖1 某污水處理廠工藝流程

2 基于西門子PLC的污水處理廠控制系統設計

（1）系統方案設計。控制系統分成生產管理與現場控制，現場控制使用DP總線與MODBUS總線，控制站與監控計算機使用以太網連接［2］，確保信息能夠迅速技術的反應到計算機中。

污水自動處理控制系統包括遠程輸入與輸出單元、現場控制站、中央調控、及計算機管理系統等，污水處理自動化控制系統總流程如圖2：

1）計算機管理系統。該系統中，計算機管理系統由投影儀用計算機、廠長室計算機、總工室計算機與化驗室計算機組成，4臺計算機皆用以太網連接，輔助設備包括打印機、投影儀等設備，完成過程監控與管理工作。

2）中央監控工作室。中央監控工作室由兩臺監控計算機PC1與PC2、打印機、服務器、DLP背投顯示設備以及工業以太網交換機組成［3］，能夠對污水處理的各個過程進行監控，包括數據采集、集中調度、報表生成、故障分析記錄與生成等，通過D顯示設備，能夠直觀的顯示出處理廠的各工藝處理情況，由控制人員指導生產。

該系統中還包括一套DLP投影系統，主要作用是能夠將監控信息通過數據傳輸反映到顯示屏中，形成多網格顯示系統，通過點擊矩陣中的監控系統，利用投影設備在大屏幕上顯示，該系統能夠同時顯示12處監控畫面，并且可以根據監控設備數量的大小，采取縮小矩形邊框的方式來增加顯示數量。

3）網絡系統。該控制系統以工業以太網、現場高速數據通訊網組成，保證中央控制室、監控站的數據通訊迅速。控制系統中，工業光纖以太網的使用，采取冗余系統設計，能夠保證網絡系統時刻處于可靠的狀態，現場使用的高速網絡數據線為PROFIBUS-DP網絡，負責PLC控制器主站與從站的數據傳輸，以太網通訊系統能夠實現100Mb/s的通訊速率，大大提高了各個系統之間的聯合度。

圖2 污水處理自動化控制系統

3 結語

西門子PLC技術在污水處理廠的突破性使用，使污水處理廠的處理效率得到很大程度的提升，并且利用PLC技術構建的自動化控制處理系統，在節省人力與物流方面也起到較大作用。

參考文獻：

［1］徐龍艷,翟亞紅.基于PLC的污水處理廠控制系統的設計與實現［J］.計算技術與自動化,2014（03）：52-54.

［2］曹東朝.西門子PLC在城市污水處理廠中的自動化控制系統設計［J］.中國新技術新產品,2013（05）：203-204.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.050