西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應(yīng)用

付保英

摘? 要：污水處理工作在水資源的保護(hù)和治理方面擔(dān)負(fù)著艱巨的責(zé)任。西門子PLC控制系統(tǒng)是一項(xiàng)自動(dòng)化程度很高的系統(tǒng)，可以有效控制污水處理所需要的各個(gè)設(shè)備、各個(gè)環(huán)節(jié)，大大加強(qiáng)了污水處理工作的自動(dòng)化控制力度，有效提高污水處理工作的效率。該文圍繞污水處理工作，對西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應(yīng)用進(jìn)行分析，主要闡述了該控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制內(nèi)容、在污水處理中的流程、在污水處理中的具體應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：西門子PLC控制系統(tǒng);污水處理;工作效率;有效凈化

中圖分類號：X703;TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2020）12（b）-0029-03

Abstract： Sewage treatment work bears arduous responsibilities in the protection and treatment of water resources. The Siemens PLC control system is a highly automated system that can effectively control the various equipment and links required for sewage treatment， greatly strengthening the automatic control of sewage treatment and effectively improving the efficiency of sewage treatment. This paper analyzes the application of Siemens PLC control system in sewage treatment control， focusing on the sewage treatment work， mainly elaborating the composition， control content， flow in sewage treatment， specific application in sewage treatment and so on.

Key Words： Siemens PLC control system; Sewage treatment; Working efficiency; Effective purification

當(dāng)前，我國的一些城市均出現(xiàn)不同程度的水資源污染的現(xiàn)象，迫切需要采用防治措施，積極進(jìn)行污水處理。強(qiáng)大的控制功能是西門子PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，也是該系統(tǒng)在市場競爭中勝出的主要原因。在污水處理中，該系統(tǒng)具有得到廣泛的應(yīng)用。借助系統(tǒng)自身具備的樣品采集和數(shù)據(jù)傳送的功能，可快速分析污水成分，進(jìn)而有效處理有害物質(zhì)。隨后，自動(dòng)化功能啟動(dòng)，凈化水中雜質(zhì)的命令被發(fā)出，由相應(yīng)的設(shè)備接收并執(zhí)行，即自動(dòng)化污水處理，整個(gè)過程高效、便捷。西門子PLC控制系統(tǒng)強(qiáng)化了自動(dòng)化控制的力度，提高了污水處理的整體效率和污水處理能力。該文從理論的角度出發(fā)，分析了西門子PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，希望可以給實(shí)踐操作提供參考。

1? 西門子PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其控制內(nèi)容

1.1 西門子PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成

總體來講，西門子PLC控制系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成的。其中，控制單元是硬件的關(guān)鍵內(nèi)容，包括CPU所附帶的各種遠(yuǎn)程I/O站、數(shù)字量輸入輸出卡件、CPU通信設(shè)備、模擬輸入輸出卡件、人機(jī)接口、MPI通行卡、監(jiān)控設(shè)備等。軟件則主要包括計(jì)算機(jī)所安裝的監(jiān)控軟件，可實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并通過控制單元執(zhí)行人機(jī)接口單元所下達(dá)的命令。此外，軟件系統(tǒng)還包括歷史數(shù)據(jù)庫軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作軟件、監(jiān)控軟件、管理系統(tǒng)軟件等。其中數(shù)據(jù)庫軟件可存儲污水處理廠的歷史數(shù)據(jù)，也可作為單獨(dú)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器適用，避免因突發(fā)系統(tǒng)故障造成的數(shù)據(jù)丟失。

1.2 西門子PLC控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容

為了最大限度地發(fā)揮該系統(tǒng)的功能，在控制內(nèi)容上也是多種多樣的。其核心是進(jìn)水泵自動(dòng)控制，可通過西門子PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水泵正常運(yùn)行與自動(dòng)換輪。還實(shí)現(xiàn)了曝氣沉砂池自動(dòng)控制，可與時(shí)間程序相結(jié)合，控制除砂機(jī)和氣體裝置運(yùn)行，確保在氣體完成后進(jìn)行砂水分離。此外，膜反沖化學(xué)清洗自動(dòng)控制、電力監(jiān)控、粗細(xì)格柵自動(dòng)控制、曝氣池溶解氧自動(dòng)控制與污泥回水流量自動(dòng)控制等方面，也均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，大幅度提高了污水處理工作的效率。

2? 西門子PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行污水處理的流程

應(yīng)用一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)的前提，是明確該系統(tǒng)的工作流程，包括污水處理流程、步驟和PLC的操作步驟，以最大限度地發(fā)揮PLC的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)圖，應(yīng)當(dāng)根據(jù)按照操作流程啟動(dòng)裝置，現(xiàn)把所采樣到的數(shù)據(jù)輸入，系統(tǒng)會進(jìn)行掃描給出污水成分，根據(jù)掃描分析的結(jié)果進(jìn)行有害物質(zhì)處理。具體來講，操作流程可大致歸納如下：第一，程序預(yù)先錄入多種污水處理辦法，主要分為化學(xué)處理法、物理法兩大類。每一種處理法都具備自身的優(yōu)勢特點(diǎn)，針對著不同污水成分，以便高效、快速地降解污染物，取得污水處理的最佳效果。第二，污水被排送至除污機(jī)，將部分害物質(zhì)迅速過濾，對其中大塊的污染顆粒進(jìn)行粉碎，經(jīng)二次沉淀分解污染物。隨后經(jīng)水泵篩選分類，為進(jìn)一步處理做好準(zhǔn)備。第三，啟動(dòng)西門子PLC系統(tǒng)的各個(gè)裝置，包括控制器、自動(dòng)化設(shè)備以及裝置啟動(dòng)等。針對有毒有害物質(zhì)，做出對應(yīng)的指令與處理操作，例如：污水的消毒、脫水、凈化等。當(dāng)水質(zhì)清澈干凈且無害時(shí)，方停止作業(yè)，確保處理后的污水水質(zhì)量達(dá)標(biāo)。西門子PLC控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)其PLC控制系統(tǒng)圖，按照以上各個(gè)步驟進(jìn)行污水處理，確保應(yīng)用操作正確、順利進(jìn)行。

3? 西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理控制中的應(yīng)用

3.1 通過控制厭氧池除害

利用西門子PLC控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)工作人員對厭氧池的隨時(shí)操控。通過PLC控制系統(tǒng)操控厭氧池，抽送出其中的有害成分并迅速地進(jìn)行化學(xué)消毒，將污水中的部分雜質(zhì)褪去，從而避免了人工取出雜質(zhì)的麻煩，減輕了工作人員的體力勞作壓力，也展現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。但是，為了充分發(fā)揮該控制系統(tǒng)優(yōu)勢作用，厭氧池的泥量應(yīng)當(dāng)控制在合理范圍內(nèi)，了解水池中水質(zhì)的變化情況，確保西門子PLC控制系統(tǒng)的功能可以在污水處理的各個(gè)階段得到發(fā)揮。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握消毒劑的發(fā)酵、分解情況，觀察水質(zhì)的改變。對厭氧池的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)反映污水處理的效果。如果發(fā)現(xiàn)水中殘存有害成分，需要再次實(shí)施染物消除作業(yè)，提高污水處理效果，確保水質(zhì)安全達(dá)標(biāo)。

3.2 通過PLC控制系統(tǒng)，控制閥門確保高效

在正式進(jìn)行污水處理之前，西門子PLC控制系統(tǒng)還具備預(yù)處理功能。即利用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各個(gè)位置閥門的控制，完成污水的預(yù)處理，具體步驟如下：第一，啟動(dòng)西門子PLC系統(tǒng)設(shè)備，把污水分配到泵房，完成進(jìn)行污水分配。第二，污水在沉淀和消毒后，經(jīng)PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對水泵的操作和控制，設(shè)置污水池高度。第三，當(dāng)污水液面達(dá)到設(shè)置高度，有控制器發(fā)出指令，告知PLC控制系統(tǒng)污水池已滿的情況。第四，PLC控制系統(tǒng)在收到指令后，發(fā)出開啟所有閥門的指令，閥門打開，將消毒劑注入水池。第五，水池中所注入的消毒劑足夠以后，系統(tǒng)發(fā)出開啟水循環(huán)的指令，污水初步凈化開啟。第六，該控制系統(tǒng)也可控制其他池中的閥門，確保各個(gè)池中的污水量，經(jīng)測量儀對其中污水的污染指數(shù)進(jìn)行檢測，隨后計(jì)算所需消毒劑量，對各個(gè)水池消毒作業(yè)。第七，污水凈化完成后，所有閥門再次打開，在指定位置排除污水。由此，西門子PLC控制系統(tǒng)通過控制閥門實(shí)現(xiàn)了對污水的高效處理。

3.3 通過PLC控制系統(tǒng)，發(fā)送實(shí)時(shí)指令

污水預(yù)處理環(huán)節(jié)可通過該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。先啟動(dòng)PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)按鈕，系統(tǒng)設(shè)備根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行自動(dòng)作業(yè)，包括降解污染物、分解污染顆粒、完成對污水中污染成分的初步清除。借助PLC控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)污水的掃描與數(shù)據(jù)分析，獲取污水中污染物質(zhì)的相關(guān)成分?jǐn)?shù)據(jù)信息，便于針對性除污。此外，還可實(shí)現(xiàn)污水處理效果監(jiān)控。如果提示污水池內(nèi)較大污染顆粒被清除，可實(shí)施下一步操作。當(dāng)池內(nèi)水成分達(dá)標(biāo)后，PLC控制系統(tǒng)便發(fā)送指令，顯示出污水池的高度和污水處理進(jìn)度，水中成分的具體數(shù)值也可以顯示出來，對污水池具有監(jiān)控作用，這也充分體現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。在污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)，PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)發(fā)送命令、接收指令，為污水處理工作人員的工作流程安排提供依據(jù)，高效地完成污水的預(yù)處理與排水，提高污水處理工作的效率。

3.4 通過PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控污水處理情況，隨時(shí)排污

西門子PLC控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于污水處理的各個(gè)階段，對污水處理池的變化情況進(jìn)行監(jiān)控，對各個(gè)設(shè)備進(jìn)行操作和控制，進(jìn)而發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)對污水處理情況的監(jiān)控作用。通過控制快速啟動(dòng)主控設(shè)備，將具體成分信息發(fā)送至計(jì)算機(jī)，工作人員經(jīng)過分析確定造成水污染的原因，根據(jù)污染物的類型放置針對性的消毒劑，做好污水的處理。通過PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對污水處理情況的監(jiān)控，有利于高效地完成污水凈化工作，根據(jù)監(jiān)控情況將污水隨時(shí)排出去。這一功能為隨后污水的預(yù)處理、沉降、重金屬物質(zhì)消除等作業(yè)創(chuàng)造了條件。

3.5 通過PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)信息

自動(dòng)采集數(shù)據(jù)信息功能是該系統(tǒng)的又一大亮點(diǎn)。利用監(jiān)控裝置對污水處理的相關(guān)信息進(jìn)行采集，便于工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)資料掌握污染物、重金屬的處理效果。通過對所采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，便于下一步工作安排。在作業(yè)中，如果遇到消除難度大的成分、有害成分等，應(yīng)當(dāng)增加消除作業(yè)力度，確保污水處理的實(shí)際效果。也可以預(yù)先進(jìn)行設(shè)定，通過系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化采集，明確需要重點(diǎn)處理的物質(zhì)，對污水處理的相關(guān)設(shè)備裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)信息資料，自動(dòng)完成除污作業(yè)，實(shí)現(xiàn)高效、科學(xué)的作業(yè)。

3.6 通過PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在污水處理工作中，西門子PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮著巨大的作用。在實(shí)際工作中，可以根據(jù)污水處理的實(shí)際情況進(jìn)行相關(guān)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，最大限度地發(fā)揮西門子PLC控制系統(tǒng)的積極作用。比如以污水處理廠實(shí)際情況為根據(jù)，以軟件平臺為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)西門子PLC系統(tǒng)程序。根據(jù)污水處理的相關(guān)流程，對程序設(shè)計(jì)進(jìn)行模塊化編程，確保污水處理的每一個(gè)環(huán)節(jié)都有與之對應(yīng)的功能模塊，針對不同功能模塊做好程序編程，確保程序能夠在污水處理控制工作中穩(wěn)定運(yùn)行。在程序設(shè)計(jì)階段，應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的獨(dú)立性。如此，一個(gè)功能模塊發(fā)生問題，并不會對其他正常的模塊產(chǎn)生根本性的影響，其他模塊的功能也能夠得到保障。另外，在模塊化編程階段充分考慮模塊的可拓展性。確保模塊能夠在此基礎(chǔ)上改進(jìn)和完善，以適應(yīng)不同發(fā)展階段的工作需求，滿足污水處理控制工作可能出現(xiàn)的新需要。此外，根據(jù)污水處理工作的具體需求，西門子PLC控制系統(tǒng)需要具備集散型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能，主要分為管理層設(shè)計(jì)和控制層設(shè)計(jì)兩大類。在職責(zé)劃分方面，管理層負(fù)責(zé)監(jiān)控污水處理、數(shù)據(jù)分析等，設(shè)計(jì)層負(fù)責(zé)自動(dòng)進(jìn)行污水處理工藝的操作等。

4? 結(jié)語

綜上所述，西門子PLC控制系統(tǒng)具有操作智能、簡便，程序簡單易懂，性價(jià)比和參數(shù)較高等優(yōu)勢，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)有效凈化。西門子PLC控制系統(tǒng)可以應(yīng)用到污水處理工作的各個(gè)階段當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)閥門的隨時(shí)操控，數(shù)據(jù)信息的反饋分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控等，顯著提高了污水處理的工藝，提高了污水處理工作的效率，能滿足新時(shí)期污水處理工作的需求，對于當(dāng)前城市污水處理也十分適用。

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