污水处理厂PLC自动控制系统应用

【摘 要】目前城市生活污水排放已是我国城市水的主要污染源，城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重，这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓。为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行，需要建立一套集管理和控制为一体的智能控制系统。

　　【关键词】PLC；污水处理；自动控制

　　一、污水处理厂自动控制系统设计原则

　　污水处理厂自动控制系统为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和出水水质，在设计控制系统时应遵循以下基本原则：

　　(1)可靠性原则：污水处理关系到一个城市居民的身体健康和居住投资环境，因此设计的可靠性原则为各原则之首。

　　(2)技术成熟性原则：在设计中，既要考虑满足设计的需要，又要注重采用成熟、先进、便于日后维护的设备和技术。

　　(3)技术经济性原则：注重现在及将来技术发展的需要，选用实用强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。

　　二、整体方案设计

　　污水处理厂的设备量大、信号类型多、控制地点分散，采用以继电器和各种控制开关为主的就地控制方式，故障率高且控制精度低，很难实现集中监控和统一管理。为了提高生产率，稳定出水质量，自动控制系统一般采用DCS方式，在中央控制室对整个下况进行监视并发布调试命令，各工序采用独立原理进行系统配置和运行。自动控制系统采用开放式工业以太网结构，通过中央控制室完成对MCCl、MCC2控制站的远程控制，对每个控制点提供3种控制方式,实现各个工艺单元的逻辑控制功能，并实现与MCC4的数据交换和监测功能。

　　1、WINCC组态

　　中央控制室利用WINCC进行上位机系统组态生成上位机监控系统，对PLC采集到的数据进行数据处理，并实时显示设备的运行状态、运行时间，故障报警处理，报表输出等，实现全厂所有设备的监控。本系统包括监控主界而和多个控制站子界面，主界面包括全厂所有设备及管线，为了反映各设备的运行情况并反映污水流动工艺过程，分别制作了MCCl、MCC2、MCC4子界面，还有报表打印、交接班登录界面等辅助界而。WINCC标准化的组态界而，人机接口能力强，易于掌握，方便设计、调试和现场运行。

　　2、PLC控制系统

　　根据工艺要求，PLC上电自检无误后，根据上位机监控系统的信号来控制全厂设备的启停、正反转等动作。PLC完成污水处理厂全部设备如进水泵、粗格栅、皮带输送机等的数据采集，简单运算处理后上传给上位机监控系统。当电路发生断路、短路或过载等时，PLC采集的数据就会超过设定的阈值，PLC将控制设备停止，同时给上位机监控系统发送报警信号。全部传感器均采用在线仪表，变送器将采样数据转换成4～20mA标准电流信号，直接传人SM331、332(模拟量输入、输出模块)，经模数变换成0～27648的数字量。开关量的输入输出传人SM321、322(数字量输入、输出模块)。

　　2.1、污水处理控制系统的PLC配置

　　2.1.1控制系统构成图

　　图1控制系统构成图 PLC选型控制器。它有以下优点：极高的可靠性、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩张模块 主控PLC 进水阀门 远程I/O 出水。

　　2.1.2模块功能概述

　　1.CPU模块

　　集成的24V负载电源可直接连接到传感器和变送器执行器CPU 221 222具有180mA输出；CPU 224 CPU 224XP CPU 226分别输出280400mA。可用作负载电源。

　　2.I/O模块

　　CPU 221具有6个输入点和4个输出点CPU 222具有8个输入点和6个输出点 CPU 224具有14个输入点和10个输出点CPU 224XP具有14个输入点和10个输 出点CPU 226具有24个输入点和16个输出点。 CPU 224本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。 可连接7个扩展模块最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器2路独立的20kHz高速脉冲输出具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口具有PPI通讯协议、MPI。

　　3、数据通信

　　系统通过光纤将中央控制室和3个分控室连接成一个网络。通过客户机操作站和CPl613通信卡和光纤链路模块(OLM)相连接，实现了下位机PLC控制单元与上位机WINCC组态软件之间的数据通信。在工控机上安装有以太网卡，下位机带有CP340通信模块，如果和现场的一些仪表通讯不便于接线，还可以采用无线通讯模块SY-WT6达到几公里的无线传输。为了使上位工控机与下位机PLC成功实现通信，需首先对CP340初使化，然后利用WINCC中标签(Tag)归档的功能直接将上位工控机中的内存变量与PLC中的位(Bit)、字(Word)或双字(DWord)连接起来。通过以太网将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密地结合成一个局域网整体，加上PLC远程安全通讯模块SY-RSCM，构成一个完整的局域网和广域网的一体化系统，可以很方便地利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的在线远程诊断功能。参考文献

　　[1]黎一强.PLC技术在生活污水处理及回用系统中的应用 [J].自动化技术与应用,2008,27(8):123-125．

　　[2]吴中俊,黄永红主编.可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2003,8.