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基于PLC污水处理厂自控系统设计 　　摘 要：在污水处理厂中，污水处理系统十分复杂，并且存在非线性和滞后的缺点。在过去的控制方式中，继电器、电子定时器等设备被大量应用于控制系统中，导致系统体积庞大，一旦继电器出现故障，排查工作将会十分繁重。在本文中，可编程控制器（PLC）被应用于污水处理系统中，它能够实现各种操作指令，控制各种生产过程。 关键词：污水处理 可编程控制器（PLC） 自动控制 0 引言 被废弃的污水在排出之前需要进行严格的处理，防止其对环境造成污染。当前，污水处理的方式有很多种，相应的污水处理自动控制系统已有多年的研究历史，但在我国，很多地方仍然只是部分环节实现了自动化，随着可编程控制器的出现，这一现状得到了改善，可编程控制器（PLC）具有应用灵活和可靠性高的特点，只需对相应的程序进行修改即可实现不同的控制功能，因此在污水处理中得到了广泛的应用。 1 污水处理控制系统功能 污水处理控制系统的主要功能包括三个：1）控制污水处理流程和设备的运行。该系统保证污水的流动按照要求进行，经过各个处理环节后，污水得到了净化；其次，该系统还能够对过滤罐、电机以及压力泵等进行控制，保证设备的自动化运转。2）监测相关环节。它包括对流量的监测，对混凝和过滤设备中的污水处理量进行监测；对污水液面高度的监测，对各个设备中污水的当前液面高度进行监测，及时发现不正常的液压水位，排除故障；对设备的运行状态进行监测，将获得的实时状态与正常状态进行对比，一旦某一环节出现异常，及时对其进行处理。3）给出相应决策，并且设置系统参数。该系统能够记录系统运行中的信息，在必要时对当前的动作给予决策。另外，该系统还能够设置运行参数，如：设置过滤周期、加药量等[1]。 2 污水处理控制系统结构 可以按照图1所示的层次进行污水处理控制系统的设计。 图1 污水处理控制系统层次结构 在电气设备执行层中，主要的电气设备包括：阀门、水泵以及各类仪表等。PLC集散控制层可以对这些设备进行控制，保证污水按照规定的流程被处理；另外，该系统中还包含有各种传感器，它们将得到的信息传给PLC集散控制层。在PLC控制层，完成的主要功能有：采集各类数据，如：当前的环境信息数据、设备的运行状态数据等。当用户给出控制要求时，该控制层能够将要求转换成控制信号，并对相应设备的动作进行控制。最上一层是工控机监控管理层，通过这一层次，用户可以查看整个控制系统的运行状态信息，也可以交互式的对系统运行状态进行控制[2]。 在硬件上，污水处理系统包括：工控机、可编程控制柜以及变频器控制柜等，还包括一些必要的电气元件。在软件上包括用户图形化软件以及底层控制程序。PLC控制系统包括可编程控制器以及与之相关的各类模块。PLC具有强大的逻辑操作功能，非常适用于对开关量的控制；当系统中存在模拟量模块，PLC还可以对这些模拟量进行控制。通过各类端口，PLC可以与上位机进行通信，实现数据的传输。上位机的主体部分是工业计算机，它能够完成管理和监控污水处理控制系统的功能，但无法实现过程控制。现场站能够实现直接控制，操作站能够实现参数的优化处理，并且给出控制决策。在操作管理站中，设备的工作状态信息通过流程图、历史记录等方式被反映出来。在流程图上，常常会有一些激励点，需要查看这些激励点时，只需要通过光标的点击以及按下功能键，相应的信息就会以窗口的形式显示出来。一旦系统中某些过程参数出现异常，控制系统将会发出报警信号，便于工作人员及时的对其进行处理[3]。 3 污水处理控制系统硬件组成 1）中央控制室。中央控制室中包含有工程师站，并且配置有相应的操作员站，两个站配合工作共同成为中央控制室的监控层。为了实现监控站与PLC的连接，并且进行信息的互通，还需要以太网交换机的支持。在以太网中，以太网卡采用的是西门子的CP1613，通过WinCC 7.0 组态软件，可以将控制系统上的画面显示出来。2）PLC 站。该部分采用的是西门子公司的S7-300 系列，它具有硬件配置灵活、便于软件编程等优点。在选择CPU上，使用的是CPU315-2DP，该型号的CPU可以大量存储程序，相应的端口能够实现与现场仪表的直接通信和交流。在协议上，系统采用的是TCP/IP协议，它可以方便的实现上位机与下位机的通信，整个系统最终实现一体化控制。就工艺来说，该系统使用的是PLC控制柜，包含有模拟输入量模块20多块，模拟量输出模块2块；另外，还包含有数字量输入模块18块，数字量输出模块15块。3）现场仪表。在系统现场，很多设备上都配备有一次仪表，这些仪表均属于常规性仪表，其输出的信号为模拟量信号，通过专用的模数转化器转换后，这些信号被转化成数字量，可以应用于工程量的计算。 4 污水处理控制系