西門子PLC 在污水處理中的應用

于京宇

（河鋼唐鋼中厚板公司，河北 唐山 063000）

隨著工業自動化程度的不斷提高，網絡通信模式的數據交換越來越普遍，PLC是企業自動化控制的中心樞紐。隨著城市化和經濟的快速發展，環境污染問題日益突出。本文簡要介紹了PLC在污水處理工程中的應用，并以西門子S7-300系統為例[1]。

1 過程介紹

污水處理是一個連續的過程。如圖：

圖1 污水處理系統

污水由進水系統通過格柵系統排除大塊物體和小顆粒物體進入調節水池。更小的顆粒在調節水池內進一步沉降，使污水進一步混合，平衡水質。下一步由提升泵將污水提升至高密度沉淀池，在高密度沉淀池中，攪拌電機開始工作，待污水攪拌均勻后，水池中的酸堿度檢測設備開始檢測污水的pH值和水的濁度，并通過通訊設備把檢測結果實時傳送給酸堿控制設備。處理后的水通過提升泵進入V型濾池，在濾池內利用石英砂將懸浮物進行物理截留，當截留到一定程度后，過濾阻力也相應增加，截留物逐漸深入到下面，當達到一定量時，啟動反沖洗程序，將濾料中的污染物反沖洗剝離，然后在恢復正常過濾過程。

2 介紹PLC的功能

PLC是自動控制系統的核心。以下是西門子300系列PLC的詳細說明[2]。

2.1 西門子S7-300系列PLC介紹

西門子S7-300 PLC系統采用全框模塊化結構，其中所有輸入輸出模塊和通信模塊駐留在一個或多個框架中，以及框架和模塊鎖定裝置。STEP V5.4編程軟件采用國際標準ieee61131-3編程方法，具有仿真功能。多種語言和混合編程方法，如梯形圖，功能框圖，順序功能框圖等。它可以靈活地應用于許多具有相同編程語言的工作表，并具有故障自診斷功能。它在系統故障診斷軟件過程中支持各種通訊方式和協議，持續監控系統的運行狀態。污水處理控制系統的上位機使用西門子的WinCC（Win-dowsControlCenter）組態軟件，WinCC可以實現變量記錄、報警、數據歸檔、顯示趨勢曲線及生成報表等基本功能，還可以方便的通過OPC等開放性功能與外部軟件連接，且具有Web瀏覽器功能，其數據處理基于MicrosoftSQLServer數據庫，非常穩定[3]。

2.2 PLC控制系統的設備控制功能

在機電設備狀態控制和工藝參數控制的基礎上，機電設備是實施過程的控制目標，系統可以實現單一工藝設備的自動控制和所有設備的協調。在污水處理過程中實現工藝設備的聯動控制。PLC控制系統已經接入到相應的接口控制箱，控制柜等，在線儀表/儀表/MCC系統各種檢測設備的狀態信號由不同的接口設備輸出檢測信號，相應的接口經由網絡將狀態和報警信號反饋給中央控制室。

2.3 網絡結構

基于安全經濟的原則，設計性能可靠先進的理念，選用業內先進的軟硬件產品，選擇開放式，可擴展的系統結構下，工廠選用西門子S7 300系列PLC自動控制系統，如圖：

圖2 西門子S7 300系列PLC自動控制系統

系統由工控機、PLC、通訊設備、現場儀表及遠程站PLC和相關電氣設備的控制柜等構成硬件系統。在基于PLC的污水處理系統中，存在大量的環節都需要通過PLC控制器對污水的處理過程和工藝進行控制。在PLC控制系統中需要對液面的位置進行監測，而且為了有效的實現對污水的流向和流速進行控制，通過對頁面的監測，掌握各污水處理環節中當前液面的位置，并決定污水處理裝置的工作狀態，因此液面監測傳感器是必不可少的。STEP7提供了一個固定時間間隔循環運行的組織塊OB35。在OB35中編寫邏輯程序，通過調用FB41功能塊來實現PID控制液位功能。

2.4 西門子PLC在污水處理控制的應用

考慮到各種運行可能，污水處理系統需兼具中央控制和就地控制兩種能力。就地控制就是手動操控現場設備（PLC僅起監視作用），主要用于故障情形；當“手動/自動”開關定位在“自動”，則進入中央控制方式。

（1）在污水預處理階段：a.PLC依照“渣耙下降→渣耙閉合→渣耙上升→渣耙停頓→渣耙開啟→渣耙下降”的循環往復邏輯對粗格柵除污機的電機進行操控。

（2）在污水凈化階段：PLC循環采集PH計測量的污水的酸堿值，控制加酸閥、加堿閥進行中和作業。①若為酸性時，PH值量計酸性觸點接通，加堿閥門打開。②若為堿性時，PH值量計堿性觸點接通，加酸閥門打開。③若酸堿適中時，PH值量計中性觸點接通，加堿閥和加酸閥門關閉。

3 結語

西門子300系列PLC是一種成熟的控制器，其控制算法相對簡單，但它很好地滿足了污水生產過程的要求。PLC控制系統在污水處理廠的自動控制中具有成熟可靠的特點。它符合生產過程的要求并降低了工程成本，它具有良好的應用前景。

參考文獻

[1]李庭貴.西門子PLC在污水處理控制系統中的應用[J].機械工程與自動化,2013(4)：124-126.

[2]頓小偉.關于西門子PLC在污水處理控制中的應用[J].科技創新與應用,2016(9)：163-163.

[3]李鳳霞.關于西門子PLC在污水處理控制中的應用[J].商品與質量,2016(44).