PLC在污水处理中的应用

三菱Ｐ　Ｌ　Ｃ在污水处理自动化系统中的应用　王昆　（徐州工程机械高级技工学校　江苏徐州　２２１　０００）　工业技术　摘要：随着人们对处理后的水质要求越来越高，污水处理工艺也越来越复杂。本文分析了ＡＯＥ污水处理工艺的特点，以及处理过程中的　控制难点，井根据工艺流程图，说明如何建立基于三菱ＰＬＣ的污水处理自动化控制系统。此系统采用集散控制，将现场处理与远程控制相　结合，有很强的实用性。　关键词：污水处理　自动化控制　Ａ０Ｅ生化工艺　－￣ＰＬＣ　集散控制　中图分类号：ＴＰ２７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０７２－３　７９１（２ｏ１２）０１（ａ）一００９Ｏ－０１　改革开放以来，我国的经济得到了飞　速的发展，人民的生活水平也随之得到了　很大的提高。但经济的发展是一把双刃剑，　给人民带来利益的同时，也给我们的生活　带来了很多问题。比如环境问题，特别是关　乎到我们生命与健康的水污染问题，而这　一问题在中国城市化进程中表现得尤为明　显。随着国家对水资源保护的不断重视和　人们环保意识的不断增强，城市生活污水　处理问题也成为了人们关注的热点。　随着人们对处理后的水质要求越来越　高，污水处理工艺也越来越复杂，污水处理　过程中需要的设备也越来越多，而且污水　处理是一个连续的过程，如果一个环节出　错就会影响后面的全部环节，这就对污水　处理过程中的管理水平提出了严峻的挑　战。为了确保污水处理工艺和设备能够安　全、有效、科学的进行，建立自动化控制系　统已成为污水处理不可避免的趋势。　１　ＡＯＥ污水处理工艺及控制难点　污水处理工艺主要分为物理处理、化学　处理、物化处理和生物处理四类，在我国的城　市生活污水处理中多采用物理处理和生物处　理。生物处理工艺有很多，例如ＵＮＩＴＡＮＫ法、　ＭｓＢＲ法、Ａ／０法等，下面对ＡＯＥ生化工艺　做简单介绍。　ＡＯＥ生化工艺由法国开发，分为水处　理和泥处理两个系统，工艺流程如图ｌ所　示。　城市污水由污水管网到达污水处理　厂，经过节流井进入栅格间，在栅格间分离　出较大悬浮渣物，然后进入污水提升泵房，　利用水泵把污水的水位提高到最高的细栅　格，以使污水能够靠重力完成后续工序。在　细栅格中将污水中的细小悬浮渣物拦截　后，污水进入曝气沉砂池，出去更细小的固　体废物及油脂，并且进行预曝气，之后进入　整个系统中最关键的环节——曝气池。曝气　池由Ａ（厌氧区）、０（好氧区）和Ｅ（兼氧区）组　成，污水在曝气池中与活性污泥充分接触　混合，鼓风机能够提供微生物所需的氧气，　以使活性污泥中的各种微生物将污染成分　降解并实现生物增值。处理后的污水流入　二沉池，经过沉淀后，上层清夜流入回用水　池，达标后就可排放，下层的污泥则进人污　泥泵房。污泥泵房中的污泥大部分被抽回　曝气池中，即所谓的外回流，这是为了保证　曝气池中有足够的微生物完成降解作用。　剩下的污泥进入重力浓缩池，根据水和泥　的比重不同使污泥浓缩，浓缩后的污泥由　污泥泵抽入脱水机房，制成千泥饼后运往　垃圾场处理。　污水处理工艺过程复杂，涉及到众多　单元间以及各单元设备间的相互联系和配　合，为了保证处理后的水质达到标准，必须　确保各单元间能够协调工作。此外，污水处　理厂一般占地面积比较大，各处理单元比　较分散，因此自动控制系统一般采用集散　控制系统并具有较强的通讯网络能力。　２基于三菱ＰＬＣ的自动化系统　集散控制系统的特点是分散控制，集　中监控，由于它是分散控制，能够分散危　险，降低出现故障对整个系统的影响。　三菱ＦＸ２Ｎ系￣Ｉ］ＰＬＣ具有高速处理及可　扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等　特点，可以为污水处理厂自动化控制系统　提供最大的灵活性和控制能力。因此，主控　系统选用一台ＦＸ２Ｎ一１２８ＭＲ一００１的ＣＵＰ　主机加一块ＦＸ２Ｎ一１６ＥＸ扩展模块，组成叠　装式结构，作为自动化控制系统的控制核　心。为了防止出现意外而损坏ＰＬＣ模块而　影响系统正常运转，我们用中间继电器作　为输出接口，使系统控制核心与外部电路　隔离，从而保护ＰＬＣ控制模块。这样做的另　外一个好处就是可以增加辅助触点，提高　系统的安全性和可靠性。　ＦＸ系列的ＰＬＣ控制器采用的是４２２电　气接口标准，考虑到兼容性和稳定性，系统　图１　ＡＯＥ污水处理工艺流程图　９Ｏ　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　选用ＦＸ２Ｎ－４８５－ＢＤ通信板实现Ｎ：Ｎ的网　络数据传输，通讯方式采用串行通讯，通讯　协议使用ＴＣＰ／ＩＰ协议。要注意的是在ＲＤＡ　和ＳＤＡ之间必须接入一个端子电阻，否则　通信将无法进行，这是因为４８５总线上只能　传送差模信号。考虑到远程通信可能出现　反应慢或者误动作等情况，必须增强通信　过程中的抗干扰能力，因此须将ＰＬＣ输入　端的热继电器常开触点通过中间继电器转　换成中继的常开触点，采用带屏蔽的多芯　电缆实现以点对点的输入方式接入，Ｉ／０分　配表不变。　使用ＭＸ　Ｓｈｅｅｔ实现数据的联网监测，　该软件只通过简单设置即可实现通过Ｅｘｃｅｌ　收集ＰＬＣ软元件数据，并且可以通过ＰＬＣ　的网络模块实现计算机利用以太网同步接　收ＰＬＣ的监测数据。主控系统使用０～５Ｖ电　压对输入信号进行模拟，电压经过Ａ／Ｄ转　换输入寄存器，从而转化成数字量的输入　点，再通过一系列的对比、计算和校验等过　程，对输入信号做出相应的控制命令，以输　出信号形式传送到信号源，从而使相关设　备做出动作。　系统共有４个控制站，ｉ号控制站控制　预处理段，通过水位变化控制水泵开启或　断开的台数及时间，从而控制污水的流量。　２－Ｖ控制台控制曝气池、风机和沉降池。控　制台通过采集曝气池内氧气的溶解量并结　合供风管路的压力值控制供风管路调节阀　的开度，以及根据供风管路中的压力值控　制鼓风机开启的台数。３号控制台负责污泥　处理段，包括污泥泵房、重力浓缩池以及脱　水机房等。控制台通过采集温度等数值控　制三相阀的开度以及电磁阀的开启或断　开。４号控制台控制主控室的模拟显示屏，　在模拟显示屏上实时显示整个系统中各种　重要的信息。　３结语　城市污水自动化处理已成为势必在行　的趋势，随着计算机控制技术的飞速发展，　以及硬件制作工艺逐步成熟，自动化系统　的自动化程度越来越高，完全可以实现污　水的半自动或者全自动处理，这样不仅可　以减轻城市污水处理厂工作人员的劳动强　度和降低污水处理的运行成本，还可以带　来巨大的社会效益。系统采用集散控制，通　过以太网通讯和无线网通讯技术，将现场　控制、实时监控和高层管理联系在一起，提　高了管理的实时性、高效性，效果良好，具　有很高的实用性。

基于PLC的污水处理自动控制系统研究

1. 引言

1.1 研究背景

污水处理是保障环境卫生和人类健康的重要工作，而自动控制系统在污水处理过程中的应用已经成为提高处理效率和节约能源的重要手段。传统的污水处理系统存在操作复杂、维护成本高等问题，而基于PLC的污水处理自动控制系统则能够实现自动化控制，提高处理效率，减少人力资源成本，实现节能减排的目标。

随着工业化和城市化进程的不断加快，污水处理系统的规模和需求也在不断增加，对系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。借助PLC技术，污水处理过程中的各种参数监测与控制可以更加精准和可靠，同时PLC系统的可编程性和灵活性也为系统的优化提供了更多可能性。

研究基于PLC的污水处理自动控制系统，对于提高污水处理效率、降低运行成本、实现智能化管理具有重要意义。本文旨在探讨基于PLC技术的污水处理自动控制系统的设计与实现，为我国污水处理领域的技术创新和发展提供参考和借鉴。

1.2 研究目的

本研究的主要目的是探讨基于PLC的污水处理自动控制系统在实际应用中的效果和优势。通过对比传统的手动控制系统和基于PLC的自动控制系统，分析其在污水处理中的应用效果，验证基于PLC的控制系统在提高处理效率、节约能源消耗、减少人力成本等方面的优势。通过本研究还可以为污水处理领域的自动化技术提供更多实践经验和借鉴，为提高污水处理的自动化水平和技术含量提供参考和指导。通过本研究的目的是为了推动污水处理领域的技术创新和发展，提高污水处理的效率和质量，为环境保护和资源利用做出更大的贡献。

1.3 研究意义

在现代社会，随着城市化进程的加快和工业化的发展，污水处理逐渐成为一个重要的环境问题。传统的污水处理方法存在着设备运行成本高、效率低、操作不便等问题。研究基于PLC的污水处理自动控制系统具有极其重要的意义。

基于PLC的污水处理自动控制系统能够实现对污水处理过程的自动化监测和控制，提高了系统的稳定性和效率。通过 PLC 控制系统，可以实时监测污水处理设备的运行状态，及时调整处理参数，确保设备正常运行，有效提高污水处理效率，并降低运行成本。

《电气自动化）２ｏ１２年第３４卷第４期　可编程序控制器应　

ＰＬＣ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　

ＡＢＢ　ＰＬＣ与组太王６．５３在污水处理厂中的应用　

王树东，王恒星，高学洪，何巍　（兰州理工大学电气与信息工程学院，甘肃兰州７３００５０；　

甘肃省工业过程先进控制重点实验室，甘肃兰州７３００５０）　

摘要：按照某污水处理厂污水处理过程控制系统的要求，提出了基于瑞士ＡＢＢ公司的ＰＬＣ和组态王６．５３的工业以太网的控制系统　设计方案。系统选用瑞士ＡＢＢ公司ＡＣ５００系列ＰＬＣ作为下位机，上位机由台湾研华的工控机和组太王６．５３组成，并对采集　

数据进行实时监控和集中控制。运行结果表明，污水处理控制系统具有很高的控制精度和可靠性，能够满足实时性的需求。　

关键词：ＰＬＣ；组态王６．５３；实时监控；集中控制　［中图分类号］ＴＰ２７３［文献标志码］Ｂ［文章编号］１０００—３８８６（２０１２）０４—００７０—０３　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＢＢ　ＰＬＣ　ａｎｄ　Ｋｉｎｇ　Ｖ　Ｊｅｗ　６．５３　ｉｎ　Ｓｅｗａｇｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｐｌａｎｔ　

ＷＡＮＧ　Ｓｈｕ—ｄｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｈｅｎｇ—ｘｉｎｇ，ＧＡＯ　Ｘｕｅ－ｈｏｎｇ，ＨＥ　Ｗｅｉ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｍｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｇａｎｓｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ；　

Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｇａｎｓｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｗａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｌａｎｔ。Ｉ　ｐｒｏｐｏｓｅ　ａ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＰＬＣ　ａｎｄ　Ｋｉｎｇｖｉｅｗ　６．５３．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｅｌｅｃｔｓ　ＰＬＣ　ｏｆ　ＡＣ５００　ｓｅｒｉｅｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ　ｃｒｅｗ。ｔｈｅ　ｈｏｓｔ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　

摘 要

本论文主要研究污水处理系统的PLC控制系统，随着城市的快速发展，环境问题显得日益重要。污水是破坏环境的一个重要因素，目前中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，污水站排放的处理过的污水的水质不稳定，所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，具有重要的意义。

文章首先介绍了PLC控制系统的硬件结构、工作原理以及设计PLC控制系统的基本原则和步骤。然后以SBR污水处理工艺为例，来说明PLC在污水处理过程中的应用。先根据污水处理要求设计了设备的电气控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态信号等。最后按照工艺要求设计PLC控制系统，包括PLC的选型、系统资源配置以及按照污水处工艺编制PLC程序等。

建立高度自动化污水处理站，不仅可以加强整个系统的可靠性、准确性，还可以减少劳动强度，降低处理成本和节约能源。污水处理站自动控制系统的建设将降低生产和维护成本，减轻生产及维护工人的劳动强度，并为生产工艺进一步改进提供方便，具有很好的经济效益和社会效益。

关键词：污水处理； PLC；硬件配置；软件设计

Abstract

My main research is the PLC control system of sewage treatment.

With the rapid development of cities, the environment becomes more

and more important. Wastewater is one of the major factor of pollute

the environment. The automatic controlling system of wastewater

treatment is not very advanced in China. The water qualities of the

treated wastewater are unstable. So PLC control system’s basic