西門子S7—300PLC的生活污水處理廠自動控制系統研究

曾櫟響

摘 要：水廠為了更好地滿足當前自動化控制系統的要求，特別是在運用物化法處理工藝的基礎上，積極運用水廠源水濁度控制方案，設計出了西門子S7-300PLC生活污水處理自動控制系統，這在一定程度上有效地提升了自動化程度及設備的實際利用率。該文將分析西門子S7-300PLC的具體結構，并且從實際應用中了解系統設計的價值。

關鍵詞：西門子S7-300PLC 污水處理 自動控制系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（b）-0024-02

在21世紀的今天，我們的生活發生了翻天覆地的變化，在社會不斷發展的背景下，生活污水的不合理排放給人們的生活造成困擾。多數城市污水處理工作顯得越來越重要，它所發揮出的價值就是為有限的水源提供保障。在科學技術飛速發展的今天，我們看到自動化程度的發展更加深入，特別是對污水處理廠來說，水處理系統的可靠性、產率及性能提升等都依賴于具體的自動化控制技術。污水處理的過程連續、批量且復雜，因此通過引入西門子S7-300PLC設備，更好地保證了水系統的穩定[1]，快速地啟動系統節約了操作成本。

1 生活污水處理廠自動控制系統的結構設計

主要是由一個控制中心站、消毒渠控制站及3個PLC控制站完成自動控制系統的設計，在3個PLC控制站中，還有污泥脫水處理，生物處理和一級預處理這3個具體的過程。環形的光纖工業以太網就是一種系統通訊方式，具體的通訊速率為100/1 000 Mb/s。在污水處理的過程中，具體經過了提升水位、絮凝及澄清、消毒與加壓[2]等5個環節，保證了水質的及時優化。

2 西門子S7-300PLC的具體應用

2.1 分層結構

根據分布式系統結構可以將自動控制系統劃分為主要的3層，即中央控制層、現場控制層及現場執行層，這樣的分層模式能夠體現出經濟性特征[3]，并且方便了維護的過程，符合可靠性要求。整個分層結構中，主要考慮到水處理的整個流程及具體的特點。

2.2 污水處理流程

在自動控制系統中，下位機重點采用西門子S7-300PLC，根據污水處理的相關流程，可以在數據處理采集的過程使用一臺PLC，加壓站、反洗站等負責具體的細節，而在上位機的數據通訊過程中則使用以太網來完成相關操作。

2.2.1 加藥房

加藥房主要是完成加藥的過程，其中包含著Φ25 m池和Φ100 m池的加藥與控制過程，在加藥房中有4個開關量輸出，還有九個模擬量輸入，也有10個開關量輸入，4個模擬量輸出。當進入到3個池中時，應該對各自的電磁閥進行調節，主要是依照進水流量完成操作，當流量達到了規定的數值，有助于減小水質的波動，進而提升相關的處理效率，通過調節系統中各個單元的特性，確定PLC的調節規律。

2.2.2 消毒過程

消毒過程需要經過加氯間完成，具體的量主要是通過設備的運行狀態及流量數據實現。其中包含著4個開關量、4個模擬量。根據Φ25m池中的2個出水管的實際流量，對加氯機中的加氯量進行控制，確保含氯量符合具體標準[4]。

2.2.3 反洗

反洗過程主要是經由反洗站完成，通過采集相關的設備運行狀態數據，完成反洗泵的控制。其中包括6個開關量及2個模擬量。控制兩臺反洗泵的交替暫停使用，就是通過反洗池的液位加以實現。反洗泵中的聯鎖控制主要是液位的輸入信號及液位設定達到具體標準，當低液位時，應該立即停泵，保證及時吸入污水，提升水資源的利用率。

2.2.4 加壓

加壓的過程就是通過加壓站完成，清水池中的水加壓應該明確相關設備的運行狀態，同時還需要采集管壓數據，其中包含著進出水閥、總出水口管壓、水壓等，需要采集2個開關量輸入，4個模擬量輸入及4個開關量輸出。清水池的加壓控制就是通過輸入的信號及設定的壓力完成，欠壓報警及管壓過壓時的報警也是經過總出水口的輸入信號及壓力設定完成。

2.3 上位機分析

在生活污水處理廠自動控制系統中，上位機主要是起到監管的作用，其發揮出的實用價值是提供全方位的報警功能，如果出現了異常情況，報警器會在第一時間完成警示；還有遠程維護與診斷功能，并且可以及時對下位機傳輸過來的工藝數據進行接收并實時顯示，從而更好地做出數據統計與分析，也能打印報表并生成報表，同時也可瀏覽報表并修改報表，經過相關的操作，可以生成Excel格式的統計報表。在具體的工藝流程中，能夠對運行的參數和相關的運行狀況通過圖表的形式反映出來，按照系統設計任務的功能劃分，主要有報表統計功能、顯示功能、數據管理及采集功能等。

3 西門子S7-300PLC自動控制系統中的監控系統軟件

通過運用相關的編程軟件，可以對系統程序加以設計，通過采用結構化、模塊化的編程方式，可以實現有效監控。西門子S7-300PLC中的監控系統軟件主要是采用了連續控制模塊SFB 41 “CONT_ C”。數據接受FC 105功能模塊，并將其轉換為上限與下限之間的實型值，在可編程邏輯控制器上使用了連續控制器，經過持續地輸入與輸出，實現對工藝過程的控制。

4 結語

通過分析西門子S7- 300PLC生活污水處理廠自動控制系統，明確了系統的組成部分，特別是在相關的工作流程、設計環節等方面，更加真實地印證了自動控制系統的優勢。根據生活污水處理廠采用的物化方式處理工藝過程及工藝原理展開系統設計，當污水處理廠實現了自動化運行時，可以有效地減輕工作人員的勞動強度，并且保證污水處理的過程更加有效，提高了運行的效益與效率，實現了更為科學化的生產管理，讓生活污水的排放符合國家的具體標準。

參考文獻

[1] 呂俊.基于西門子s7-300PLC的水處理自動控制系統分析[J].低碳世界，2016（34）：261-262.

[2] 戴花林，胡丹丹.基于S7-300PLC的生活污水自動控制系統設計[J].自動化應用，2016（11）：86-87.

[3] 倉冰南，李小生，王慶凱，等.基于S7-300和WinCC的水處理廠全流程自動控制系統[J].有色金屬（選礦部分），2016（2）：85-89.

[4] 殷長江.基于西門子S7-300 PLC的生活污水處理廠自動控制系統[J].自動化與儀器儀表，2012（5）：120-121.