基于PLC的電氣自動化控制水處理系統探析

路文珺

摘要：社會經濟的飛速發展使得工業和生活自動化程度不斷提高，對高規格、高性能的電氣自動化控制系統的要求也越來越高。水處理系統的快速發展不但為新技術的出現提供可能，還對環境治理方式的優化起到了積極促進作用，從而在一定程度上促進了生產力的提升和經濟結構的優化。而為了更好地使水資源得到凈化，采用基于PLC技術的自動化處理系統所發揮的作用要遠遠大于以其他自動化控制技術為基礎的處理系統。PLC技術主要是通過利用電氣的自動控制實現能源的優質使用，提高能源使用效率。

關鍵詞：PLC;電氣自動化;水處理

引言

PLC控制系統具有較高穩定性和抗干擾性，這一技術在水處理系統的應用，可降低外部環境對其帶來的影響，同時對其進行具體應用期間存在可持續性，結合系統需要進一步擴充和修改，靈活性強，還可以對不同業務模塊當中存在的不同需要運行，這樣可對不同功能進行有效控制。

一、PLC自動化控制系統概述

可編程邏輯控制器的英語簡稱為PLC，它作為一種數字化運算操作系統，PLC可根據工業生產設計的實際需求編程，促進工業生產的自動化和智能化。PLC內部工作方式一般是采用循環掃描工作方式，在一些大、中型的PLC中增加了中斷工作方式。當用戶將用戶程序調試完成后，通過編程器將其程序寫入PLC存儲器中，同時將現場的輸入信號和被控制的執行元件相應的連接在輸入模塊的輸入端和輸出模塊的輸出端，接著將PLC工作方式選擇為運行工作方式，后面的工作就由PLC根據用戶程序去完成。PLC技術有以下幾方面的應用情況：①處理和收集信息。PLC技術在實時數據采集方面具有非常出色的性能，可以針對系統運行過程中的所有數據和所存在的異常信息進行篩選，并對其展開獨立的分析，在相關數據的支持下實現高效運算處理，從而提高系統的自動化水平。②控制系統運轉流程。PLC不但可以將系統運轉過程中所產生的各種信息數據進行歸集記錄，還可以對各個模塊運行情況進行有針對性的分析。

在水處理過程中引入PLC自動控制系統，在以下兩種情況，一是在通過發揮數據監控的作用，實現系統信息的采集和在線監測。由于在水處理系統運行時，通過利用數據采集模塊，可以實現實時監控整個水處理過程，通過采集、分析各種數據參數，保證水處理的連續性和穩定性。并且這種監控采集系統的成本費用相對較低，投人與產出的性價比高。二是全自動控制系統，這是現階段處理水污染中最先進的技術。

二、基于PLC的電氣自動化控制水處理系統應用

1、硬件設計。PLC 控制系統的設計需要結合水處理設備的工作運行需求，選擇適合的控制器和IO模塊，根據系統對安全性的要求，分為冗余和非冗余兩種解決方案。控制系統一般要求配置獨立的?I/O 接口，CPU通常配置存儲單元，根據所需CPU 的主頻、平均處理時間以及最大I/O 尋址范圍選擇合適的處理器。

冗余系統中通過兩個互為備用的接口模塊的有效連接，實現冗余CPU模塊的無擾動切換，以達到高性能的安全機制。

2、軟件設計。針對軟件部分而言，分別有上位機監控軟件和PLC控制軟件。對上位機監控系統而言，主要采用的是工業組態軟件Intouch控制平臺，并對其歷史數據、報警記錄等進行充分應用，設計人員借助該軟件設計出符合相關水處理工藝的監控畫面，畫面圖元與相應設備PLC內的內部地址相關聯，以實現實時監控功能。而對PLC軟件而言，使用的是TIA Portal，西門子博途軟件STEP7，用戶提供了強大功能，用戶可根據項目中的實際需求進行選擇。本軟件為用戶提供了很好的支持，使得用戶的程序設計變得簡單有效，并可將整套自動化控制系統集成在一起進行操作和控制，極大的提高了工程效率，降低了維護成本。

3、上位機和下位機通信。PLC與Intouch搭建物理連接，將其作為上位機，實現了人機交互自動控制一體化功能，針對處理現場進行實時監測和控制，結合設備運行狀態、工藝數據變化趨勢自動進行調整，當系統出現異常，Intouch發出系統報警，相關人員根據報警提示對其進行有效處理。對于下位機而言，選擇?S7-1200PLC作為主控制器，根據水處理系統的工藝要求對程序進行靈活設計。上位機與PLC之間選擇工業以太網通訊，工業以太網是應用于工業控制領域的以太網技術，在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性、本質安全性等方面都能很好地滿足工業現場的需要。以太網的引入將為控制系統的后續擴展提供可能性，用戶在技術升級方面無需獨自的研究投入，對于這一點，任何現有的通訊技術都是無法比擬的。

4、實現。在應用?PLC 進行實際系統設計時，需要數據輸入模塊負責現場數據的采集，采集上來的數據通過內部總線傳輸至CPU，CPU根據預先設計好的程序進行數據處理和運算，根據運算結果給出輸出指令，這期間，系統所需實現的工藝參數、報警限值等，需操作人員在上位機上設置給定。具體架構見圖

三、提高PLC電氣自動化控制水處理系統的相關措施

1、關注水處理系統中的預警功能。在PLC水處理系統設計及運行過程中，應進一步完善預警系統，從配置要求上體現出人性化與可靠性等特點，在其基礎上基于智能化、網絡一體化構建故障預警系統，從而有效監督水處理環節的各項操作，同時增加安全控制防范性，以避免由于機械設備故障的因素而對水處理系統的正常運行造成不利影響。同時，還要注意加強對水處理系統中各項設備的預防，嚴格執行各項管理制度，并且以機械設備流程為依據嚴格執行下去。按照對水處理設備使用與維修的情況，可對相關使用與維修數據進行整理與收集，并根據水處理各項設備的使用情況實行綜合性分析與處理，記錄好出現故障設備的原因，明確設備維護的周期與管理責任劃分，這對提升水處理設備使用率來說意義重大。

2、企業應關注對人員綜合素質的培養。目前水處理領域嚴重缺乏綜合性人才，缺少精通技術設備的人才，面對這一情況，應該加強對不同類型、層次人才的培養，從最大限度地滿足基于PLC水處理系統使用與維護的需求，推動對水處理系統的研發與創新，同時還要經常組織現有系統管理與維護人員參加培訓，通過培訓提升他們的職業道德素養，加深他們對水處理設備的認識和了解，明確水處理系統中各項設備的重要性。

結束語

在人們的生活中，基于PLC的電氣自動化控制水處理系統具有非常重要的作用，從一定程度上提升了人們的生活水平。企業應該注意在系統運行過程中，提升信號準確性，關注水處理系統中的預警功能，同時還應關注對人員綜合素質的培養，更好提升PLC電氣自動化水處理系統的工作水平，推進PLC水處理各項技術持續性發展。

參考文獻

[1]許瑩瑩，張劍.基于PLC的電氣自動化模塊化控制水處理系統探討[J].化工管理，2019（01）：112.