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基于西門子s7-300PLC的水處理自動控制系統(tǒng)分析

呂 俊（中色科技股份有限公司，河南洛陽471039）

由于我國水污染嚴重，已經(jīng)嚴重制約了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進，因此，水處理問題已經(jīng)引起廣大人民群眾的廣泛關注。傳統(tǒng)水處理過程需要用到的設備眾多、工作步驟復雜、工藝繁雜，因此發(fā)展水處理自動控制系統(tǒng)是很有必要的。水處理自動控制系統(tǒng)不僅能夠提高水處理廠工作的效率，并且能夠保證水凈化的效果。它是未來水處理工程的趨勢?；谖鏖T子s7-300PLC的水處理自動控制系統(tǒng)于傳統(tǒng)的水處理方法相比，可以增加水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且加快啟動速度，降低操作成本。

西門子s7-300PLC；自動控制系統(tǒng)；凈水處理

引文

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問題也越來越嚴重。我國各地淡水資源都受到不同程度的污染。我國的河流水質(zhì)普遍較差，干凈的飲用水源越來越稀缺，但是淡水需求量卻逐漸增加。傳統(tǒng)的污水處理方法不僅在城市污水外理率、污水回用率及污水二級處理率方面較低，并且操作方法復雜，耗資量大。為了緩解水資源的供需矛盾，增強水廠凈水處理工作效率，污水處理自動化已經(jīng)迫在眉睫?；谖鏖T子s7-300PLC的水處理自動控制系統(tǒng)是在傳統(tǒng)水處理的基礎上的改革?；谖鏖T子s7-300PLC的水處理自動控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)連續(xù)批量生產(chǎn)，使水處理過程擺脫人工操作，實行自動控制，減少人工成本。

1 西門子s7-300PLC技術的優(yōu)點

隨著科技的發(fā)展，西門子s7-300PLC技術也在不斷的完善，其功能越來越強大。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)單機控制，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)多機或者多個平臺同時控制。主要優(yōu)點有：

1.1 通用性好、功能多

PLC技術是針對工業(yè)化環(huán)境設計的，針對不同的生產(chǎn)工藝或設備，它只需要改變使用的程序和控制邏輯就可以使得PLC適應新技術和新產(chǎn)品，減輕了勞動量。

1.2 可靠、抗干擾

PLC經(jīng)常面對不同的工作環(huán)境，因此，在設計時增強了PLC的抵抗外部環(huán)境干擾的能力，例如：電磁干擾、震動、噪音干擾等。另外，PLC可以在突然停電的情況下可以繼續(xù)工作，不受電源的干擾。

1.3 使用方法簡單

PLC采用梯形圖和繼電器控制電路圖相對應的語言進行編程.這樣的PLC直觀、簡單，梯形圖可以與語句表、流程圖相互轉(zhuǎn)換，使得廣大操作人員容易看懂。

1.4 安裝方便，調(diào)試方便

PLC運用電纜和機架將各個模塊連接起來，使得日常維護檢修更加便利。當然。PLC的連接也極其簡單，只需要將按鈕、開關等信號設備與PLC的輸入端連接，將接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件與輸出端連接就完成了連接。

2 西門子s7-300PLC技術的主要內(nèi)容

PLC技術又稱可編程控制器，是運用計算機技術的基礎上形成的新型工業(yè)控制裝置。PLC技術是運用編制程序的存儲器設計的數(shù)字運算造作的電子裝置，一般只在工業(yè)環(huán)境下應用。

目前，PLC技術的功能逐步被科學家完善，也越來越專業(yè)，功能越來越強大。針對于不同領域的自動化控制，研發(fā)出了各式各樣的PLC產(chǎn)品。隨著PLC產(chǎn)品的種類越來越豐富，成本也越來越低，PLC產(chǎn)品的性能和專業(yè)化水平?jīng)]有下降的趨勢，反而向高水平發(fā)展。

3 系統(tǒng)結構設計

目前，我國的水處理工程正在向自動化轉(zhuǎn)變，西門子s7-300PLC在水處理控制系統(tǒng)的應用對我國水處理工程的轉(zhuǎn)變有著重要的意義。

3.1 水處理自動控制系統(tǒng)的結構

一個完整的水處理自動控制系統(tǒng)主要分為3個PLC控制站、控制中心站、消毒渠控制站。其中，3個PLC控制站包括了一級預處理、生物處理和污泥脫水處理和一級預處理3個方面。

控制中心站是水處理自動控制的核心，起到了把握全局的作用。3個PLC控制站是依照水處理的步驟設計的控制站。消毒渠控制站控制的是水處理消毒過程。

3.2 水處理步驟

水處理通常分為三級處理。一級處理是去除水中含有的砂石、樹枝、油脂等可見的雜質(zhì)。二級處理是將運用微生物將水中所含的有害物質(zhì)分解，然后與水剝離。三級處理是更深層次的處理，它含括了加氧、除臭、消毒等多個方面。西門子s7-300PLC在水處理自動控制系統(tǒng)是在這三級處理的基礎上實現(xiàn)自動控制。

圖1 工藝流程圖

4 西門子s7-300PLC在水處理自動控制系統(tǒng)的應用

西門子s7-300PLC在水處理自動控制系分為全自動和半自動兩種操作方式。全自動操作方式是不需要人工操作，程序會在取樣儀表檢測失敗時自動進入下一個流程。半自動操作是自動不停歇的完成一個工藝的所有步驟。

從安全性、易維護性、可靠性、經(jīng)濟性等個方面考慮，基于西門子s7-300PLC的水處理自動控制系統(tǒng)結構分為三層：現(xiàn)場執(zhí)行層中央控制層、現(xiàn)場控制層。

現(xiàn)場執(zhí)行層是指現(xiàn)場測量儀表電控執(zhí)行和現(xiàn)場測量儀表的相關部分。它包括了污水處理過程的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示等數(shù)據(jù)的測量。

中央控制層又稱為上位層或操作層，它能減輕操作人員的勞動量，提高工作速度。在基于西門子s7-300PLC的水處理自動控制系統(tǒng)中，中央控制層不僅具有監(jiān)控所有工序的作用，還具有其他作用。當發(fā)生事故時，不僅能自動啟動報警功能還可以對事故原因及現(xiàn)場狀況進行遠程維護和診斷。對現(xiàn)場控制層傳遞的各步驟的數(shù)據(jù)進行及時接收并且統(tǒng)計分析，最后將結果顯示在屏幕上。中央控制層可以根據(jù)操作人員的指令打印、生成、瀏覽、修改報表等作用。中央控制層能夠在處理過程中將處理污水的各種物資、設備、液體的參數(shù)和工作狀態(tài)以圖表的方式顯示出來。

現(xiàn)場控制層即下位層是按照污水處理流程 （提升水位→絮凝→澄清→消毒→加壓）來設計完成的?，F(xiàn)場控制站是針對每個控制分區(qū)設計的，它具有相對獨立的該區(qū)域控制能力，它受到中央控制中心的控制，但在中央控制中心無指令時又能自動控制。現(xiàn)場控制站對水處理廠具體過程進行系統(tǒng)控制?，F(xiàn)場控制站根據(jù)不同的水處理廠采用的處理工藝的不同和設備的分布不同，設置在不同的地方。

水處理過程由加藥房、加壓站、反洗站、加氯間四個部門完成。這四個部門共用以一臺PLC進行數(shù)據(jù)處理和采集。其中，加藥房主要負責φ100m池和φ25m池兩個池子中的加藥管理，并且依據(jù)水流量調(diào)節(jié)電磁閥。加氯間主要的責任是根據(jù)相關數(shù)據(jù)計算分析加氯量來完成消毒過程。反洗站通過控制水的液位和相關數(shù)據(jù)來實現(xiàn)反洗過程。加壓過程是由加壓站通過設備數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。

當然，在運行西門子s7-300PLC在水處理自動控制系統(tǒng)的時候要安裝相應地監(jiān)控軟件，以免控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題導致事故發(fā)生。

5 故障處理

PLC出現(xiàn)故障的情況比較少，但是出現(xiàn)故障也是在所難免的。PLC出現(xiàn)故障可能會引起其他設備停止運行，影響處理水的效率。PLC出現(xiàn)故障的原因很多，他可以分為外部故障和內(nèi)部錯誤兩種。外部故障是指由外部傳感器或執(zhí)行機構故障引起的PLC故障。內(nèi)部故障是PLC功能出現(xiàn)故障或編程錯誤造成故障。它也可以分為異步錯誤、同步錯誤我們能做的有事前預防和事后維修。

預防工作通過定期檢查和定期維修兩種方法減少事故發(fā)生的概率。事后維修是指在事故發(fā)生后維修人員要盡快找到出現(xiàn)故障的設備和事故原因，這樣才能有針對性的作出處理方法，減少損失。

6 結論

推進基于西門子s7-300PLC的水處理自動控制系統(tǒng)應該要符我國的水處理實際情況進行。水處理廠可以在水處理廠目前采用的物化法和水處理原理的基礎上進行水處理自動控制系統(tǒng)設計。污水處理廠安裝自控系統(tǒng)實現(xiàn)不僅減輕了工作人員的勞動強度，并且提高了污水處理的工作效益和效率，實現(xiàn)了科學、合理的生產(chǎn)運行管理，保證處理后的水質(zhì)量達到國家要求的排放標準。我國的水處理自動控制技術大部分是在引進成套的水處理自動控制設備并且進行自動化控制技術的吸收，再進行二次開發(fā)符合我國水處理實際情況的水處理自動控制設備。目前，我國的水處理自動化技術已經(jīng)取得了巨大進步，并且在繼續(xù)向水處理技術智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

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2095-2066（2016）34-0261-02

2016-11-22

呂 ?。?981-），男，工程師，本科，主要從事涉及水處理、油霧回收、煙氣除塵等環(huán)境治理相關方面的電氣自動化控制工作，包括電控圖紙的設計，西門子，AB軟件的PLC編程及調(diào)試，項目的安裝調(diào)試，工程施工的技術質(zhì)量現(xiàn)場監(jiān)管等，從事本專業(yè)工作已有十幾年工作積累；具備良好的組織管理能力，分析規(guī)劃能力，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力以及溝通表達能力。