摘要：随着经济的高速发展，以及国家对环保以及能源再生合理利用的重视。对于污水处理方面的研究正在逐步走向深入。本文针对某污水处理工程的实际要求，设计了 PLC 为控制中心的污水处理控制系统，并对该系统的相应功能和结构进行了论述。
关键词：污水处理；PLC；环保；能源
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0322-01
0 引言
在污水处理系统中，电气控制具有十分关键作用。我们对电气控制的要求有为：对于所控制的量可以实现实时检测以及控制，可以完成日常管理的信息化管理，实现PLC现场集中控制，在恶劣的环境下能够稳定、可靠地持续运行，以及系统远程监控，以实现污水处理全过程的自动化控制。在污水处理系统中，我们要使经过处理的污水能够达到国家相关标准，以确保工艺的正常进行。
1 PLC技术的发展
1968年美国GM公司提出取代继电气控制装置的要求，次年年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器。至此第一代PLC诞生。当前PLC品牌已经十分广泛，如：美国罗克韦尔公司AB PLC，德国西门子PLC，法国施耐德PLC，日系PLC，三菱，欧姆龙等均已经得到了广泛的应用。
2 数据自动采集和检测
数据自动采集和检测包含数字量数据以及模拟量数据。模拟量检测的数据包括：电机电流、压力、水位、流量等；数字量检测的数据包括：电动阀工作状态和电机工作状态等。数据自动采集通过PLC来实现，PLC模拟量输入模块依托传感器对水位进行连续检测，把水位信号进行转换处理，并实现对水泵的启停的控制。压力、电机电流、水管流量等相应传感器和变送器，用来对电机、水泵的运行状况进行监测，一旦出现超限立即报警，避免发生水泵和电机损坏现象。PLC 的数字量输入模块把所有开关量信号全部采集到PLC中，并以其作为逻辑处理的依据，对水泵的启停进行控制。
3 系统功能及特点
PLC 控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序结构具有清晰、简捷易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。
系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命。若在程序设定的时间内达不到真空度，便自动启动备用泵。
在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、电流、电压等参数，并具有流量保护，电机、电动阀过载、短路、断相等故障保护，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能。
系统具有通讯功能，PLC可同时与触摸屏及上位监控机通讯，传送数据，交换信息，实现遥控功能。
4 系统控制模式
PLC系统多采用集散控制，多台PLC和上位机组成工业网络。按污水处理工艺来配置PLC系统，如预处理为1#PLC站点（负责控制格栅机、提升泵、电动闸门等，采集液位计、流量计等模拟信号），生化处理池为2#PLC站点（负责控制潜水搅拌器等的，对DO仪，ORP仪，液位计等信号采集），双层沉淀池为3#PLC站点（负责刮泥机的控制，液位计信号采集），反冲洗滤池为4#PLC站点（控制反冲洗风机、水泵、电动闸门、电动蝶阀，压力计、液位计信号采集），消毒室为5#PLC站点。
5 系统方案
5.1 工艺流程对系统的要求 第一，电气控制。在水泵启动和运行过程中要有科学合理的过载、过流保护，要求不能过分频繁地对水泵进行启停，同时应具备低水位保护以及高水位报警功能；第二，水泵的启停和循环。用某一时段增、减水泵的方式来完成周期性循环，在不需要水泵同时运行的时候，防止部分机组磨损过度；第三，水泵启动台数以及运行时间。水泵启动台数以及运行时间要以水位和流量的大小来确定。
5.2 系统结构 系统主由以下几个主要模块和辅助设备组成。PLC主控模块：主要负责发出并接收各类运行程序命令，是整个系统的核心部分，需要拥有较高的可靠行及稳定性。电源模块：高效稳定的电源是系统可靠运行的重要保障，该模块对稳定性的要求较高，同时应具有一定的功率余量。触摸显示屏：作为人机对话的界面设备，要求美观耐用，能够清晰地显示运行及设定信息。、模拟量输入、输出模块：该模块是PLC装置完成准确信息接收和指令发送的关键设备，要求持续稳定可靠，同时应具备电磁隔离功能。现场仪表：PLC系统依托接收现场仪表设备发出的信号对被控设备的运行状态进行判断，为此，要求相应的现场仪表设备应具有较高的稳定性及精确性。
5.3 系统软件设计 针对污水水质、水量变化情况较大，污染物浓度相对较低，可生化性较好，相应处理难度较低，同时对回用水的水质要求不高的几个特点，在进行本系统应用设计中，为进一步简化操作，降低维护及程序成本，本系统对PLC的信号输入均采取了开关量。在清水池排放控制采用PLC控制系统，依据清水池的水位信号，对于不同的排水泵分别按设定的程序进行逐个控制，在当清水池的污水处于较高位置时，所有的排水泵均投入持续工作，防止出现水池爆满现象；在清水池的污水低于中位的情况下，不同的排水泵应进行轮换间歇工作，其工作时长通过PLC程序进行设定和控制；在水池的污水处在低位的时候，所有的排水泵应全部停止工作。同时应根据污泥池的水位高低对污泥池提升泵进行控制。对于曝气风机进行定时控制。
6 结语
本PLC 系统具有可靠性能高，系统造价低，能耗较小的诸多优点，日常维护管理工作量较少，污水处理的成本较低，在可靠性及自动化程度上能够满足污水处理的相关要求，在系统硬件组成不发生大规模调整的情况下可通过更改软件设置实现多种运行方式的调整，具有良好的社会效益和经济效益。
参考文献：
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