基于PLC的污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)的應(yīng)用

端正軍

摘要：近年來，隨著大型城市污水處理廠的大量建成，作為污水廠附屬產(chǎn)品的臭氣及其處理越來越受到人們的關(guān)注。對污水除臭設(shè)備進(jìn)行自動化管理和運行，實現(xiàn)自動控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，才能保障污水處理設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行。西門子S7-200PLC系統(tǒng)是由德國西門子公司研發(fā)的一種數(shù)字化、智能化可編輯控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可靠性高、使用方便，是當(dāng)前國內(nèi)市場上使用最廣泛的一套控制系統(tǒng)。本文介紹了S7-200PLC系統(tǒng)在污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)中的實踐應(yīng)用，對其系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，具有較大實用價值。

關(guān)鍵字：S7-200PLC 控制系統(tǒng) 污水處理

污水臭氣具有易揮發(fā)、嗅閾值低等特點，不僅嚴(yán)重污染居民的生活環(huán)境，危害人體健康，而且對污水處理廠的金屬材料、設(shè)備和管道具有強烈腐蝕性[1]，因此保障除臭設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行十分重要。隨著電氣自動化技術(shù)的發(fā)展與不斷完善，為除臭設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行提供有效的技術(shù)支撐，以可編輯控制器PLC為代表的自動化設(shè)備與技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于污水除臭系統(tǒng)中，在保障除臭設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行中發(fā)揮巨大作用[2，3]。

1.污水除臭設(shè)備的控制需求及控制方式

1.1污水除臭設(shè)備的控制需求

污水除臭設(shè)備系統(tǒng)采用“堿液噴淋預(yù)處理+UV光解+生物液噴淋吸收”技術(shù)工藝。堿液循環(huán)水泵將堿液箱內(nèi)的堿液噴淋至塔內(nèi)，通過加藥泵保障堿液濃度，再通過光解和生物液吸收達(dá)到除臭效果。

該除臭系統(tǒng)含加藥泵一臺，堿液循環(huán)水泵兩臺（一用一備），生物液循環(huán)水泵兩臺（一用一備），風(fēng)機兩臺（一用一備），堿液液位計一臺，生物液液位計一臺，加藥箱液位計一臺，PH儀表一臺，UV光解設(shè)備六套。

1.2污水除臭設(shè)備的控制方式

本系統(tǒng)控制方式采用西門子可編輯控制器S7-200PLC系統(tǒng)+觸摸屏控制，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1，將現(xiàn)場開關(guān)量及模擬量信號通過硬接線方式采集至PLC存儲區(qū)內(nèi)，并通過RS-485通訊方式上傳至現(xiàn)場觸摸屏及遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備顯示，再將采集的信號與觸摸屏內(nèi)設(shè)定的參數(shù)通過可編輯控制器PLC內(nèi)預(yù)設(shè)的邏輯程序進(jìn)行邏輯運行，發(fā)出指令，從而控制現(xiàn)場設(shè)備運行。

2.西門子S7-200 PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計

西門子S7-200PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，分別從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面分別進(jìn)行考慮，完成整個控制系統(tǒng)設(shè)計。

2.1西門子S7-200 PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

在西門子S7-200PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)硬件設(shè)計包括西門子S7-200PLC的硬件設(shè)計、觸摸屏與RS485通訊硬件設(shè)計。

2.1.1可編輯邏輯控制器西門子S7-200PLC的硬件設(shè)計

該除臭設(shè)備控制系統(tǒng)根據(jù)控制需求與西門子S7-200PLC選型手冊選取CPU226 CN系列模塊、EM235CN系列模塊。

2.1.2觸摸屏與RS-485通訊硬件設(shè)計

西門子S7-200 PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)需要將設(shè)備狀態(tài)通過RS-485通訊方式上傳至觸摸屏和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并讀取觸摸屏上設(shè)置參數(shù)。CPU226CN系列模塊含有兩個RS-485通訊接口，插針8代表RS-485信號A，插針3代表RS-485信號B。觸摸屏RS-485通訊接口插針2代表RS-485信號A，插針1代表RS-485信號B。二者通過485 一對差分線進(jìn)行通訊，交換數(shù)據(jù)信息。

2.2西門子S7-200PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

西門子S7-200PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)軟件設(shè)計包括可編輯邏輯控制器西門子S7-200PLC的程序設(shè)計、觸摸屏組態(tài)設(shè)計、RS-485通訊軟件設(shè)計。

2.2.1可編輯邏輯控制器西門子S7-200PLC的程序設(shè)計描述

由污水除臭設(shè)備控制需求將程序設(shè)計分為風(fēng)機與光電設(shè)備部分、堿液與生物液循環(huán)水泵、加藥泵部分。

風(fēng)機與光電設(shè)備部分：設(shè)備在觸摸屏做啟動停止按鈕，啟動時必須先啟動風(fēng)機，風(fēng)機運行信號被PLC接收后，光電設(shè)備啟動按鈕才有效;

堿液與生物液循環(huán)水泵部分：堿液循環(huán)水泵啟動按鈕按下后，先將堿液液位計數(shù)值與觸摸屏設(shè)定的堿液水泵的啟/停液位數(shù)值進(jìn)行大小比較，當(dāng)堿液液位計數(shù)值大于設(shè)定的堿液水泵的啟液位數(shù)值時，堿液循環(huán)水泵啟動;反之則堿液循環(huán)水泵停止，如此往復(fù)。

加藥泵部分：加藥泵的啟動按鈕操作有效條件為堿液循環(huán)水泵運行信號;當(dāng)堿液循環(huán)水泵運行后按下加藥泵啟動按鈕，先判斷加藥箱液位是否大于加藥泵啟液位且PH值是否小于加藥泵PH設(shè)定啟動值，滿足啟動條件后加藥泵啟動;當(dāng)加藥箱液位小于加藥泵停液位或PH值大于加藥泵PH設(shè)定停止值，二者條件滿足任一條則加藥泵停止。

2.2.2 觸摸屏組態(tài)設(shè)計

觸摸屏組態(tài)設(shè)計包含設(shè)備的操作按鈕、設(shè)備的啟停狀態(tài)、模擬信號的數(shù)據(jù)顯示以及操作參數(shù)的設(shè)置，畫面要求操作簡單，顯示簡潔易懂，如圖2、圖3所示。

2.2.3 RS-485通訊軟件設(shè)計

RS-485通訊軟件設(shè)計指將西門子S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)通過RS-485通訊上傳至遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)，此時西門子S7-200PLC除臭設(shè)備控制系統(tǒng)為從站設(shè)計，由西門子S7-200PLC選型手冊可知西門子公司已在編程軟件設(shè)計時包含RS-485通訊模塊軟件設(shè)計，只需將其從編程軟件庫內(nèi)調(diào)用Modbus Slave模塊，需要注意的是提前將Modbus Slave模塊指定存儲區(qū)域，Modbus最大傳輸數(shù)據(jù)量120字。

3.結(jié)論

通過以上描述，已工程實現(xiàn)了基于西門子S7-200PLC污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)的應(yīng)用， 對日益增多的污水除臭設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計提供了高價值參考;

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備自動化程度越來越高，將PLC應(yīng)用于污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)中，不僅減少了人力成本，而且減少人為操作過程中由于疏漏造成設(shè)備的故障，并將設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控，讓污水除臭設(shè)備控制系統(tǒng)變得更加簡單可靠，保障了污水除臭系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)運行[4，5]，為改善民生、保護(hù)環(huán)境做出積極貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱明瑞，沈偉.可編程邏輯控制器（PLC）在污水處理廠中的應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2010，29（05）：80-83.

[2]朱清祥，魏靈芝，程南.基于S7—300可編程邏輯控制器在油田污水處理中的應(yīng)用[J].儀器儀表與分析監(jiān)測，2007（02）：3-5.

[3]徐健.可編程邏輯控制器在光伏行業(yè)污水處理中的應(yīng)用[J].上海化工，2017，42（11）：19-21.