摘要：在污水处理厂应用自控系统不仅可以提高工作效率，还可以有效地提高污水处理厂的工作质量。本文针对PLC系统集过程控制和科学管理于一体，具有可靠性高、控制性能优越、管理功能完善等优点进行了分析探讨
关键词：污水处理；PLC控制；流程
1.污水处理工艺流程
污水处理工艺采用活性污泥法。活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称，它由以好氧微生物为主体的绒粒组成，混杂着污水中的有机物、无机性悬浮物质及胶体物质，并在其表面上附聚着各种不同的原生动物，具有降解污水中有机物的能力，显示出生物化学活性。活性污泥污水处理过程就是利用此生化活性去除污水中的污染物质。具体为: 原生污水经过预处理和一级处理后，经初沉池出水进入调节池，在活性污泥的作用下，进行好氧和厌氧生物降解，将污水中含有的溶解和胶体状态的有机物分解并进行脱氮除磷反应。污水混合液进入初沉池进行固液分离，上层澄清水排入调节池，下层污泥经初步浓缩后再通过板框压滤机脱水，将泥饼外运，污泥池上清液和滤液回流至调节池继续处理。
2. PLC 控制站的硬件配置与功能
2.1 PLC 控制站硬件配置
PLC 采用西门子的S7—300 系列，根据系统要求，PLC总体配置如下: (1)电源模块，选用6ES7 307—1KA02—0AA0 24VDC10 A; (2)中央处理模块(CPU)，选用CPU315—2PN/DP; (3)数字量输入模块(DI)，选用6ES7321—1BL00—9AM0，处理32点输入信号; (4)数字量输出模块(DO)，选用6ES7322—1BL00—9AM0，处理32 点输出信号; (5)模拟量输入模块 (AI)，选用6ES7 331—1KF02—9AM0，处理8点输入信号; (6)模拟量输出模块(AO)，选用6ES7 332—5HF00—9AM0，处理8点输出信号。
2.2 PLC 控制站的控制功能
设备控制方式分为中央控制和就地控制两种。就地控制装置分别设置在各单元设备附近。通过现场(手动/自动) 开关切换到手动，由现场开关直接控制设备，这是最高优先控制，在这一模式下，PLC仅对运行状态作监视。当现场(手动/自动) 开关切换到自动，则成为中央控制方式。我们在PLC 的运行程序中又设置了上位机控制方式和PLC控制方式: 当上位机切换到上位机控制方式时PLC接收上位机发出的指令，通过计算机直接遥控现场设备，如启动或停止各类泵，风机、阀、搅拌器等; 当上位机切换到PLC方式时，PLC按预先设定的测量液位、流量、溶解氧等参数自动操作泵、风机等，并监视设备运行情况。
2.3 调节池单元的PLC控制
鼓风机房共有12台罗茨风机，其中有2台是变频风机。调节池中共设有4套溶解氧测试仪，其控制思路是通过计算机为DO 仪设置一个测量范围，当进水量达到平衡，池中悬浮物浓度合乎标准时，一旦水中含氧突破这个范围， PLC 就会收到现场溶解氧仪反馈回的报警信号。PLC便可根据现场测量值来调节鼓风量。鼓风机开启的台数由PLC根据测量的溶解氧平均值来控制，PLC每隔15min 判断一次调节池内的溶解氧值，溶解氧低于设定下限时调频风机增加10 %，若调频风机已达最大值，则增开一台普通分风机。溶解氧高于设定上限时调频风机减少10 %，若调频风机已达最小值，则关闭一台普通风机。
3.系统软件设计
用户的软件设计质量的好坏直接关系到系统的控制质量和人员设备的安全，所以开发一套功能完善、可靠性高的软件尤为重要。根据系统的实际情况，用户的软件设计同样分为上位机软件设计和下位机程序设计。
3.1 下位机程序设计
下位机PLC的用户程序基于SIEMENS 公司的Step7V5.5软件平台，在该平台上完成硬件组态、地址和站址的分配以及用户程序的设计开发。Step7 主要有3种编程方法: 线性编程、分布式编程、模块化编程。应用模块化编程方法，根据所控制设备的实际情况，可把整个污水处理流程分为若干个分流程，每个分流程对应一个功能或功能块。把程序分成若干程序块，各程序块分别含有一些设备和任务的程序指令，每个功能区被分成不同的块进行编程，整个程序通过组织块OB1 控制调用各功能。在主程序(OB1)中将各种控制功能和各站点间的通讯数据分别编写在不同的子程序中，其中通信程序是程序设计中的重点和难点，因此着重论述这部分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆下面是PLC 的部分通信程序:
NETWORK1
LDSM0.1∥第一次扫描
MOVB16#09，SMB30
∥自由口通讯模式: 9600 波特率，无奇偶校验，8个数据位
MOVB 16#7C，SMB87∥接收信息状态字节
MOVB16#53，SMB88
∥设置信息的开始字符"S"
MOVB 16#45，SMB89
∥设置信息的结束字符" E"
MOVW+5，SMW90
∥设定空闲行的时间间隔(ms)
MOVW+179，SMW92
∥字符间/信息间定时器超时值( ms)
MOVB 60，SMB94 ∥接收字符的个数
NETWORK2
LD SM0.1 MOVB 16#53，VB2499
∥设置接收和发送缓冲区的首地址
ATCH 发送完中断，9
∥把发送完成中断和发送完成中断子程序连接起来
ATCH 接收完中断， 23
∥把接收完成中断和接收完成中断子程序连接起来
ENI ∥允许中断
3.2 上位机程序设计
亚控公司组态王6．53 与S7—300 系列PLC 通讯而制定的串行通讯协议，采用主从问答方式，上位机为主呼方，下位机为应答方。自由端口协议CPU 的串行通讯端口可由用户程序控制。只有当CPU 处于RUN 模式才可以进行自由端口通讯。通信前要对串口进行初始化，SMB30和SMB130用来分别配置通讯端口0和1，为自由端口通讯选择波特率、奇偶校验和数据位数。S7—300 有两个通讯端口PORT0和PORT1，用PORT1 作为与上位机通讯端口，直接与RS485 总线相连。这里PLC选择9600波特率，端口选择PORT1。由于上位机采用组态王软件，因此PLC在程序上不必编写与组态王通讯的程序，只需在组态王的开发环境中进行必要的设置。
组态王主要接收来自PLC 的数据。把界面中要显示的变量与相应PLC 寄存器中所存数据对应。再在开发的界面中把要显示的数据与相应的变量连接起来，当进入组态王的运行环境时，所显示的数据就是PLC中寄存器所存储的数据。从而实现了PLC中数据在组态王中的实时显示。
上位机采用组态软件中的组态王，这种软件开发上位机界面友好、生动。根据系统要求，设计了以下几个主要界面:
(1)主菜单。包括各个反应池总貌、实时趋势、历史趋势、报警设定、报警记录、参数表、帮助等功能选项。用鼠标点击不同的选项按钮，就会弹出相应的画面。各个画面之间可以自由切换，并都具有屏幕拷贝和打印输出功能。
(2)系统总貌。用以实时、动态地显示各个反应池的工艺流程、工艺参数和现场设备的运行状态。
(3)参数画面。用以总览所有参数实测值及流量等的累计值。
(4)趋势画面。实时趋势画面可动态显示参数的变化
曲线，历史趋势画面可保留90 天的参数变化曲线，均可打印输出。
(5)报警画面。在语音报警同时，弹出报警框，提示故障位置，并记入历史报警数据库。
4.结语
该污水处理的PLC 控制系统，具有结构简单、安装调试方便等特点，可广泛应用于污水处理厂及有关企业的污水处理，实现污水处理的自动化。采用PLC控制技术后，操作人员的工作量和劳动强度大大降低，对能源和设备的利用更加合理，解决了设备分散、复杂、难以控制的难题，实现了节约能源，降低能耗，稳定出水指标，并且达到国家一级排放标准，对改善环境水体质量发挥了重要作用。
参考文献
[1]赵芳，李从冰.基于PLC 的污水处理控制系统[J].工业控制计算机，2006，19(4)．
[2]贾恩明，段建民，李大庆.基于DSP和PLC的污水处理控制系统的通信设计与实现[J].工业仪表与自动化装置，2006，(4)
[3]刘先春，李书臣，张洪林.PLC在污水处理控制系统的应用[J].工业仪表与自动化装置，2006，(3)
论文作者:陈新立
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/4
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