摘要：PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在整個(gè)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中是非常重要的組成部分。本文以光大水務(wù)（濟(jì)南）有限公司一廠為例，介紹了西門子PLC的硬件配置，以及實(shí)現(xiàn)進(jìn)水泵房恒液位控制的PLC自動(dòng)控制程序。

關(guān)鍵詞：西門子PLC 自動(dòng)控制 硬件配置 進(jìn)水泵房

Abstract：The PLC automatic control system is an important part of WWTP’s（Waste Water Treatment Plan） control system. Take the NO. 1 plant of Jinan EB（Ever Bright） Water Affairs Company as an example， this essay introduced the SIEMENS PLC hardware configuration ， and the PLC automatic control program which achieve the constant level control of the inlet pump.

一、概述

隨著工業(yè)化的不斷提高， PLC作為企業(yè)自動(dòng)化控制的中心樞紐，在設(shè)備自動(dòng)化方面已經(jīng)成為不可或缺的組成部分，它具有通用性好，可靠性高，安裝靈活，擴(kuò)展方便，性價(jià)比高等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且其總線與網(wǎng)絡(luò)能力越來(lái)越強(qiáng)，可方便地與上位機(jī)組成控制系統(tǒng)；另一方面，污水處理過(guò)程的共同特點(diǎn)就是開(kāi)關(guān)量多，模擬量少，以邏輯順序控制為主，閉環(huán)回路控制為輔，因此PLC在污水處理行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。本文以光大水務(wù)濟(jì)南有限公司一廠為例，來(lái)說(shuō)明西門子PLC控制系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用。

光大水務(wù)（濟(jì)南）有限公司一廠經(jīng)過(guò)2008年升級(jí)改造，污水處理能力達(dá)到30萬(wàn)噸/日，出水達(dá)到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，一廠共設(shè)五座現(xiàn)場(chǎng)PLC控制站，每個(gè)分控站均采用SIEMENS的S7-400系列的PLC，分別為PLC1、PLC2、PLC3、PLC4、PLC5。各現(xiàn)場(chǎng)控制站PLC的功能是：對(duì)上在中控室上位機(jī)的協(xié)調(diào)下運(yùn)行，并傳送數(shù)據(jù)至上位機(jī)，對(duì)下承擔(dān)本區(qū)域的數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制功能，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUB DP與本站內(nèi)成套設(shè)備廠家自帶的PLC進(jìn)行通迅和數(shù)據(jù)交換，即使上位機(jī)發(fā)生故障，各PLC也能獨(dú)立運(yùn)行。

二、PLC控制系統(tǒng)硬件配置

所謂系統(tǒng)的配置，就是根據(jù)被控工業(yè)對(duì)象的要求，確定控制器的型號(hào)、控制器應(yīng)具有的控制功能、相應(yīng)數(shù)量的I/0卡數(shù)，以及維持系統(tǒng)正常運(yùn)行所需的一些特殊模塊，附件等，組成一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)。其硬件主要包括：中央處理單元（CPU）、通訊模板、輸入/輸出模板、功能模板、電源等。

一廠PLC控制器采用的是SIEMENS S7-400系列的412-2 CPU，通過(guò)S7-400系列的以太網(wǎng)卡CP443-1與光纖交換機(jī)通迅，進(jìn)而組成以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)，完成CPU與中控室上位機(jī)及本PLC的觸摸屏的數(shù)據(jù)交換。

CPU通過(guò)PROFIBUS-DP電纜與掛在PROFIBUS-DP網(wǎng)上的各I/O從站及其他品牌系列的CPU從站（為輔助系統(tǒng)設(shè)備廠家自帶）進(jìn)行通迅，來(lái)完成I/O模塊與CPU之間的數(shù)據(jù)交換，CPU本身也做為PROFIBUS-DP網(wǎng)上的主站。I/O從站又由從站電源PS307、ETM200接口模塊IM153-1 、標(biāo)準(zhǔn)I/O模塊及可插拔底板組成。I/O模塊采用的是S7-300系列的模塊，包括SM321（32點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入）模塊、SM322（16點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出）模塊、SM331（8點(diǎn)模擬量輸入）模塊、SM332（8點(diǎn)模擬量輸出）模塊等四種。除SM322（16點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出）模塊是通過(guò)繼電器隔離外，其他模塊均是直接通過(guò)柜內(nèi)統(tǒng)一排放的接線端子與現(xiàn)場(chǎng)儀表及設(shè)備連接。

1PLC1站硬件配置及控制范圍

控制范圍為：1#粗格柵和進(jìn)水泵房、2#新建粗格柵和進(jìn)水泵房、1#細(xì)格柵和沉沙池、2#細(xì)格柵和沉沙池、新建厭氧池、中間提升泵房、污泥回流泵房、紫外消毒渠、MCC1、MCC2。

2PLC2站硬件配置及控制范圍

該P(yáng)LC2控制站由纖維濾池廠家提供，自成一套獨(dú)立控制系統(tǒng)，可以將需要的監(jiān)控信號(hào)上傳至中控室，控制范圍為：高效纖維濾站。

3PLC3站硬件配置及控制范圍

控制范圍為：高密度沉淀池、加氯間、加藥間。

4PLC4站硬件配置及控制范圍

控制范圍為：分配池、1#生物池、2#生物池、鼓風(fēng)機(jī)房、二沉池、污泥脫水機(jī)房、MCC3。

5PLC5站硬件配置

控制范圍為：前濃縮單元、污泥消化與加熱單元、脫硫單元、后濃縮單元、熱交換單元、MCC4、MCC5。

三、進(jìn)水泵房PLC自動(dòng)控制

2008年光大水務(wù)（濟(jì)南）有限公司進(jìn)行了一級(jí)A升級(jí)改造，升級(jí)改造后1#進(jìn)水泵房仍裝有10臺(tái)進(jìn)水泵，但將其中2臺(tái)進(jìn)水泵改為變頻運(yùn)行。考慮到增加了變頻泵的控制，同時(shí)控制液位仍然只有50厘米，而濟(jì)南市由于管網(wǎng)改造等原因，對(duì)污水廠進(jìn)水泵房液位高度提出了更高的要求，所以，重新編寫了泵房控制程序。新的控制系統(tǒng)仍然是4種控制方式：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、MCC保護(hù)控制、PLC控制、VDU控制。其中現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、MCC保護(hù)控制與原系統(tǒng)完全一致，VDU控制基本一致，但因?yàn)樵黾恿俗冾l進(jìn)水泵的頻率調(diào)節(jié)控制，PLC控制方式發(fā)生了重大改變，其控制方式為：

1、設(shè)定水位控制點(diǎn)L0：L0點(diǎn)是水位控制目標(biāo)（該水位上位機(jī)可調(diào)），當(dāng)水位高于該點(diǎn)時(shí)，變頻泵頻率每T秒（該時(shí)間上位機(jī)可調(diào)）減少5赫茲，直到最低頻率；當(dāng)水位低于該點(diǎn)時(shí)，變頻泵頻率每T秒增加5赫茲，直到最高頻率。

2、設(shè)定高液位H1：當(dāng)水位高于該點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)將每10秒啟動(dòng)一臺(tái)非變頻進(jìn)水泵，一直到液位低于H1為止。

3、設(shè)定低液位L1：當(dāng)水位低于該點(diǎn)時(shí)，變頻泵頻率每10秒關(guān)閉一臺(tái)非變頻進(jìn)水泵，一直到液位高于L1為止。

4、設(shè)定高液位H2：當(dāng)水位高于該點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)將每5秒啟動(dòng)兩臺(tái)非變頻進(jìn)水泵，一直到液位低于H2為止。

5、設(shè)定低液位L2：當(dāng)水位低于該點(diǎn)時(shí)，變頻泵頻率每5秒關(guān)閉兩臺(tái)非變頻進(jìn)水泵，一直到液位高于L2為止。

在上位機(jī)監(jiān)控界面上，設(shè)置了L0點(diǎn)、H1點(diǎn)、L1點(diǎn)、H2點(diǎn)、L2點(diǎn)、間隔時(shí)間T等參數(shù)設(shè)置界面，以便運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整參數(shù)，達(dá)到運(yùn)行最佳狀態(tài)。

改造后進(jìn)水泵房自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行3年多，未出現(xiàn)控制不穩(wěn)定或者液位過(guò)高造成管網(wǎng)溢水等事故，并且通過(guò)充分利用變頻調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源、降低能耗的作用，缺點(diǎn)是需要至少保證一臺(tái)變頻泵完好運(yùn)行，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)恒液位控制。

四、結(jié)束語(yǔ)

基于PLC的自動(dòng)控制在整個(gè)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中是非常重要的組成部分。PLC是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種專用微機(jī)，它的高可靠性和較強(qiáng)適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力保證了控制系統(tǒng)的高可靠性。由于PLC模塊化的功能，軟件又采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，若加大處理規(guī)模，只需增加相應(yīng)的功能模塊，增加適當(dāng)?shù)能浖δ芫涂稍谳^小的投入下很方便地實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)展，這大大提高了污水處理廠的自動(dòng)化水平， 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)能源和設(shè)備的利用更加合理，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源、降低能耗，為促進(jìn)城市與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著極其重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]SIMATIC 可編程控制器S7-400模塊規(guī)格參考手冊(cè)， 2005 年9 月版 ，Siemens Corporation