基于PLC的電廠廢水處理系統設計

渠龍龍

（烏蘭察布市環境在線監控中心，內蒙古烏蘭察布，012000）

自古以來，我國對于資源的開發就是非常重視，因此資源的開發技術一直走在世界前列。近幾年，資源開發越來越顯示出其自身的弊端，即給環境帶來的污染，尤其是在我們電力行業中污水廢水的處理問題。一個個發電廠為我們的生活帶來了便利，為我們的經濟提供“動力”，但是卻為我們的環境帶來一定的負擔，因此，國家也越來越重視對于廢水的處理問題。廢水處理問題主要包括廢水的達標排放以及廢水的循環利用，隨著科技的發展，我們現在可以將PLC邏輯控制系統與廢水處理自動化系統相結合，不斷提高廢水的循環利用率以及處理后水源的質量。電廠的工業廢水量巨大，如果能夠做好電廠的廢水處理工作，不僅能夠產生重大的經濟效益和社會效益，而且對于社會主義現代化的建設能起到推動作用。

1 廢水處理系統流程

在發電過程中產生的廢水主要包括再生利用廢水、鍋爐污水、清洗污水以及煤炭沖洗污水等。根據以往的廢水處理經驗，本次研究將設計出新的電廠廢水處理工藝流程，如圖1所示。

電廠廢水首先匯集到固定的集水池內，通過收集水泵將廢水收集到過濾器中，過濾器對內部廢水進行初次過濾，將過濾后的廢水排放到超濾系統中，超濾系統將會對污水進行精細的二次過濾，此次主要是將廢水中的大分子物質進行過濾，過濾后的水一部分進入到污泥池，沉淀后進行污泥處理；一部分則進入到超濾水箱，小部分水會再次進行反洗，大部分水則進入到清水池，沉淀后繼續作為生產用水輸出。

2 PLC的概念及特點

2.1 PLC的概念

PLC稱為可編程邏輯控制器，是一種基于計算機技術而興起的工業生產控制裝置，這種技術專門用于工業環境，它是指采取編程的存儲器，主要用來執行內部存儲的邏輯順序運算、算術運算和計時等操作指令，并且可以通過數字模擬式的輸入或者輸出，從而達到控制工業生產過程的效果。

2.2 PLC的主要特點

PLC用于生產過程中，其主要特點就是可靠性高，并且有較強的抗干擾能力，加上PLC自身有相應的自我檢測功能，因此可以及時發出報警信息；其次，PLC擁有許多系列化的產品，因此具有較強的功能性，并且發展趨于完善化，且適用于較多的工業場合。最后，PLC還具有易學易用，維護方便，能耗小等實際化的特點。

3 PLC廢水控制系統硬件設施及工作原理

3.1 系統主要控制對象及設備

該系統主要針對火電廠的廢水處理系統進行控制，其中主要是對超濾系統、超濾水箱以及反洗泵的控制。其中硬件設備主要包括7寸的觸摸屏、PLC、開關電源、指示燈、電源以及壓力變送器等。

圖1 電廠廢水處理工藝流程圖

3.2 系統工作原理

目前我國存在三種水處理的控制模式，第一是手動操作，此種方式成本低，但是效率低下；第二是半自動控制，此種方式依然依靠人工控制，所以有些數據會出現一定的偏差，從而導致水質不穩定；第三是全自動控制的廢水處理，此種方法則是依靠PLC對水處理中的相關數據進行記錄，從而傳輸至工業計算機中。

我們在這里要研究的是基于PLC的水處理控制系統，其中觸摸屏我們則是選擇西門子公司的S7—300系列的PLC與SMART 700v3的顯示屏進行連接，DELL T3610 作為主要工控機。CPU方面選擇西門子CPU317—2PN/DP進行操作，通過集成的以太網接口從而實現以太網模塊與下位機的通信；電源模塊選用的是24V/1.5A的交流電。廢水處理系統首先通過觸摸屏界面設置相關數據參數，接著把檢測信號輸入到PLC之后，再將信號傳送到觸摸屏反映出監控結果，從而實現人機之間的交互。

4 PLC廢水處理系統軟件設計及相關要求

4.1 PLC系統設計背景

九十年代初，我們對于工業廢水處理系統，采用的是繼電器搭建的，模擬量控制的通過單回路調節器來實現的調節系統，此套系統使用了十幾年的時間，因此設備老化，每年也會產生昂貴的維修費用。并且這種九十年代的產品，運行過程中需要有專職人員進行值守，并且沒有趨勢分析、報警功能，也為數據的采集以及應用帶來了一定的困難，因此我們亟須提高工業廢水的處理系統控制水平，并且解決原技術在控制上的問題，使得處理控制的方案更加可靠有效。

4.2 系統軟件設計

本研究中廢水處理系統的軟件設計可分為兩大部分，包括西門子公司的WinCC6.0和step7—MicroWin SMART。對于廢水的處理流程相對來說較為復雜，尤其是工業化學廢水，因此在廢水處理過程中經常采用的是繼電器對程序的控制方法。但是，這種方法也存在一定的弊端，比如程序修改有難度，維護工作較為繁瑣，因此為了能夠有效的改善繼電器控制的缺點，我們將采用PLC的控制方法，通過實現自動化的監控來減少人工自動調節而帶來的數據不精確的問題，從而盡可能地實現廢水處理過程的自動化。

PLC編程我們采用的是SQL和LAD兩種語言，通過對這兩種語言的使用我們可以提高對于相關廢水處理程序的操作效率，加上對STEP軟件中PID控制模塊的使用，使得壓力值以及流量值都得到了穩定。PID調節同時分為手動以及自動兩種模式，自動模式就是通過PLC來監控數據，按照PID的控制輸出，過程中給出的過程值是一個定值；手動模式則是通過人員的操作來實現調節目的。

4.3 PLC控制設計的相關要求

為了實現PLC的運行要求，在設計過程中需要滿足以下幾點要求：①除二氧化碳的水箱處于高位時，出水閥關閉；反之處于低位時，出水閥則會開啟。②當出水閥開啟時，風機同時開啟；當出水閥關閉時，風機同時關閉，即二者同步開關。③當超濾系統工作時，若超過系統數值，則自動進入污泥池；若低于系統數值，則進入超濾水箱。④在超濾水箱中，如果高于系統數值，則反洗泵開啟，進入到超濾系統中；如果低于系統數值，則進入清水池。

4.4 PLC系統的改進設計

PLC系統化作為近幾年常用的工業控制系統，但也會有一些不足之處，因此為了提高工業化的生產效率我們可以一些專用的編程軟件對其進行維護，比如Pro fi cy Machine Edition軟件，該軟件可以通過較好的用戶界面，強大的搜索功能以及較為完備的在線服務功能，不斷對PLC系統進行改進。通過項目觀念使得復雜的開發內容一目了然，更加直觀。使用多樣化的聯機方式使得不同的聯機自動設置內容，可以簡短程序開發時間，從而提高開發效率，通過多窗口的高亮度來顯示畫面，能夠使得各分散組件更加容易被掌握，從而從各方面提高了工業生產控制的效率。

通過PLC系統可以實現在廢水控制站以及廢水處理控制室的上位機對現場的控制，如果能夠實現廠級管理的聯網，無疑能夠對生產過程的監管控制以及信息的實時收集提供極大的便利，從而不斷提高發電廠的生產效率。

5 廢水污染的重點處理以及發展趨勢

5.1 廢水污染重的重點處理

（1）對于堿元素的處理

對于我們電廠的廢水處理中，堿物質的處理是一大難題。因此在正式處理之前，需要進行預處理，所謂的預處理則是根據酸堿中和原理，在水中加入強酸，使得水質中和。預處理后可根據超臨界水氧化處理工藝、濕式氧化處理工藝以及膜分離工藝對廢水進行處理，此時可利用PLC監控對于水中的堿物質進行數據收集，確定水質臨界值以確保水的PH值達到7。

（2）對于磷元素的處理

磷物質一般都會存在于電工業化學廢水中，但是對于其處理確實極其困難。一般通過一些化學反應來對其進行處理，比如添加高價金屬離子來轉化磷元素；利用A2/O工藝來進行生物除磷；或者采取吸附的原理來通過活性泥來去除磷元素。

（3）對于油類物質的處理

電廠廢水中一般存在大量的油污，這些油污一般會分為三種狀態：溶解、乳化以及懸浮。對于溶解狀態的油污來說，我們可以采用活性炭吸附的方法，難度系數較小，比較容易除去；對于乳化狀態的油污來說，是三種狀態中去除難度比較大的，需要通過臨界水氧化處理工藝來進行處理；對于懸浮狀態的油污來說通過一般的物理方法也是可以將其去除的，難度系數較小。此類處理一般在超濾系統中先進行分類，再進行相關處理，因此PLC的監控起到了重要作用。

5.2 關于電廠廢水處理的發展趨勢

①通過不斷提高技術創新能力，合理利用PLC等監控系統的功能，加強對處理工藝以及電力技術的開發。

②不斷研究并且開發出新型的電廠廢水處理系統，不斷改進原有的電廠廢水處理技能，并且不斷提高自身處理技術，改進原來自身的局限性，使得各種工藝效用得到較好的展現。

③不斷深化電廠廢水的降解機理，以提高廢水處理效率為最終前提。

④不斷提高人員自身素質，培訓工作人員能夠更好地使用PLC系統，使得人機互動的過程能夠更加順暢，從而使得電廠廢水處理流程能夠更有效率。

6 結語

綜上所述，環境治理問題是社會主義現代化建設中的大問題，電廠工業作為經濟發展的強大動力，自然也是要為環境保護一份力量，其中關于電廠廢水處理的問題，我們必須有效率的發揮PLC的高效性和可靠性，從而實現水處理的自動化，提高水處理效率，降低了當地水資源污染的狀況，節省了電力制造的運行成本，實現了綠色生產生活的偉大目標，在帶來較大經濟效益的同時也能創造出良好的社會效益。