PLC下的污水处理控制系统分析

PLC下的污水处理控制系统分析

李福

（玉林市美林污水处理有限责任公司广西省玉林市537000）

摘要：所谓PLC，指的是可编程控制器，是一种通过可编程的储存器进行内部储存的各项运算指令，并通过数字式与模拟式的输入与输出对机械进行控制的电子装置，由于其功能完善、操作简单、便于维护与改造以及低能耗的特点，被广泛运用于污水处理行业。

关键词：PLC；污水处理控制系统；应用

引言

城市污水处理系统是现代城市的基本设施，对应的污水处理技术则是污水处理系统运行的关键。近年来我国污水处理行业逐步引入国内外先进工艺和控制技术，在污水处理控制中采用PLC或其他先进控制方法，结合组态软件实现对污水处理过程的自动控制。本文主要以某污水处理厂项目为背景，阐述了以PLC为控制核心的污水处理控制系统设计。

1污水处理概述

1.1污水的类型

通常意义上的污水指的是各类排入到下水道装置中的城市污水，主要分为以下三种类型：（1）生活污水。生活污水主要来自于城市内的各生活场所，如居民楼、酒店、学校等，其污染程度通常较低。（2）工业污水。工业污水指的是城市内或周边的工厂在进行生产过程中所产生的工业废水，其水质与该工厂的产品类型有关，部分工厂所产生的工业污水中存在一定的有害物质，或具有腐蚀性，因此部分工厂在排放污水前会对污水进行适当的处理。（3）混合污水。混合污水指的是雨天或雪天等天气原因的降水在地面形成的污水，该污水内部成分较为复杂，污染程度高。

1.2主要的污水处理方法

不同的污水类型需要采取不同的污水处理方法，为了进一步达到净化污水的目的，通常根据污水处理的阶段进行不同处理方法的应用。现阶段主要运用的污水处理方法有以下三种：（1）化学处理。化学处理指的是在污水中添加适当的化学药品，使污水中的有机物发生化学反应转为稳定的无机物，以达到去除污水中的重金属等污染物质的目的。（2）物理处理。物理处理是早期的污水处理方法之一，现阶段主要用于对污水的预处理，通过沉淀、过滤等物理方法去除污水中的固体颗粒以及大型悬浮物体。（3）生物处理。生物处理重要的污水处理方法之一，可应用与石油、机械、制药、印染等多个行业的污水处理，同时也能够对大面积的水域进行污水处理，通过水微生物的代谢作用，将污水中的有机或无机污染物质转为无害且稳定的物质，能够有效避免二次污染。

2污水处理的工艺流程

2.1进水阶段

运行周期从污水进入反应器的那一刻开始。进水的时间可以由人认为的设定取决于很多种的因素包括设备本身的特点和所处理的污水目标，进水阶段的主要作用在于确定反应器中的水力特征，如果进水的阶段较短，其特征就会像瞬时的工艺负荷，系统类似于多级串联构型的连续的污水处理工艺。在这种情况下，微生物刚刚开始就接触了高浓度的有机物和其他的成分。但是各个组分的浓度随着时间的变长而慢慢的降低。相反地，如果进水阶段的时间长，则瞬时的负荷就下了很多，系统的性能能够类似于完全混合式连续处理工艺。这就意味着微生物首先会接触到浓度比较低且相对稳定的污水。

2.2反应阶段

进水结束后，反应阶段是SBR工艺中最为重要的阶段。此时进水阀门关闭，空气阀门打开，同时潜水搅拌机和鼓风机开始运行，开始进行曝气。曝气的时长一般在7.5小时左右。实际上，这些反应其实是对微生物生长和基质的利用过程。

2.3沉淀阶段

在反应曝气时间到达后，潜水搅拌机和鼓风机停止运行，开始进入沉淀阶段，开始重力分离沉淀和水体。沉淀有两个作用沉淀出来的水要达到排放的要求和保留控制微生物控制SRT。

2.4排水阶段

SBR反应池中的水达到设定高度，经过沉淀后进入排水阶段，此滗水器启动，将上清的水缓缓地排出，当SBR反应池中的水到底设定的最低液位时，滗水器停止运行，同时排污泥泵在滗水器停止之后开始运行，将剩余的污泥排出。

3PLC污水处理控制系统设计

本文针对某污水处理厂的污水处理系统，进行了PLC污水处理控制系统设计研究。下面，对具体的PLC污水处理控制系统设计进行阐述与分析。

3.1系统构成

该污水处理厂的控制系统分为上位监视级与下位控制级，在下位机连接污水处理设备分为PLC1、PLC2、PLC3共三个PLC站，分别负责生物处理、机械处理、污泥脱水处理三种过程控制，以达到对现场数据的采集与控制的目的。上位机主要以组态软件为核心，对设备故障、设备状态、参数设置等进行监控，并通过以太网实现中央控制室与控制子站的通讯。

3.2控制方式

该PLC污水处理控制系统的控制方式主要有三种：（1）计算机控制。通过计算机，可对该PLC污水处理控制系统中各流程的工艺参数以及系统中各设备的运行情况进行动态的监控，并远程对系统中的各设备进行操作。（2）手动控制。作为其他控制方式的补充，当系统中的设备需要检修时，可由相关操作人员手动在设备的操作面板中将设备进行停止与启动。（3）自动控制。通过PLC，能够实现污水处理控制系统的全自动控制，自动进行控制参数的调节。

3.3软、硬件组成

（1）选用了STEP7V5.3作为PLC的控制软件，该软件采用的是模块化的编程结构，将污水处理系统分为多个流程，并将每个流程与功能相对应，编写在各子程序中，使主控程序可以通过子程序使用各种功能；另外，采用了具有互联网浏览器功能的WinCC6.0进行上位控制级的组态，并对整个系统设备的运行参数与实际状况进行监控。（2）硬件：PLC污水处理控制系统中的上位监视级由两台工控机与一台打印机组，以便对系统的运行数据进行随时的打印；在下位控制级中选取了硬件配置灵活的西门子的S7-300可编程控制器，同时选用了大型程序储存量的CPU315-2DP，利用Profibus-DP总线端口与现场仪表与ET200进行通信。为了进一步实现对污水处理厂的全面一体化控制，使上位监视级与下位控制级之间通过工业以太网进行通讯。另外，现场仪表模拟输出信号为5~20mA的常规型仪表。

4PLC污水处理控制系统的功能

（1）PLC污水处理控制系统能够对污水处理的工艺流程与系统中各设备的运行状况进行在线监视，并将重要参数形成变化趋势图，使生产情况更加清楚明了，操作过程更加简便。（2）通过中央控制室，可以自动监测工作流程，实现转成流程控制，同时对各工艺流程的工艺图进行切换，了解各部分的运行情况，实现实时监控的功能0（3）在中央控制室中能够显示污水处理厂内所有管线的状态参数，并对操作行为进行记录，实现实时管理。（4）一旦污水处理厂内设备发生故障，PLC污水处理控制系统可立即实行预先设定的故障处理措施，并向操作人员报警。（5）当污水处理厂内设备因故障导致液体外溢等问题，PLC污水处理控制系统能够及时停止相关电磁阀的工作，确保系统运行安全。（6）PLC污水处理控制系统中的打印机能够对污水处理的情况以及故障情况进行数据打印，以供维修人员参考。

结束语

由于经济社会的发展，用水量不断增加，淡水资源十分短缺，部分缺水城市和地区缺乏可以开采利用的新水源，因而将目光投向了污水的回收利用，这也是针对水资源短缺问题的有效解决方案。故应当将着眼点放在提升中国污水处理能力及效率方面，从而实现环境优化，确保人民良好的居住环境，促进社会的可持续发展。由于PLC控制器在工业中表现出了良好的性能，技术相对成熟、适用范围广，安装方便快捷，可以拓展，具有较高的性价比等，从而得到了工业上的青睐，被广泛使用。由此，做一个基于PLC的污水处理监控系统的设计，将科学理论与实际问题结合起来去解决问题，具有很深的现实意义。

参考文献：

[1]王雨萌，林峰.基于PLC和组态软件的污水处理控制系统[J].工业控制计算机，2017，30（10）：30-31+34.

[2]贺正泽.浅议采用PLC和MCGS的污水处理控制系统[J].科技创新与应用，2017（20）：70-71.

[3]阮嘉琨，蔡延光，刘尚武.基于PLC的污水处理控制系统的设计与实现[J].工业控制计算机，2017，30（06）：122-124.

[4]郝爽.基于PLC控制的生活污水处理控制系统的构建[J].黑龙江科技信息，2017（11）：111.