PLC程序控制技术在工业水处理中的运用

李宇　韦晓航

摘要：可视化、可编程逻辑控制程序PLC，近年来在诸多领域内得到了广泛的推广与应用，工业水处理就是其中之一。针对工业水处理问题，本文采用可编程的PLC程序控制技术与计算机技术相结合的方法，通过设计与实现控站工业水处理系统来对工业生产过程中形成的废水进行处理，并对工业水处理的基本工艺原理与系统配置进行详细的研究。

关键词：PLC；程序控制技术；工业水处理；运用

中图分类号TP2 文献标识码A 文章编号2095-6363（2015）12-0054-02

工业发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标，加快工业生产、推进工业发展势在必行。由于在工业生产过程中会产生大量的废水，且工业发达地区附近水域往往受污染严重，因而必须要采取有效的水处理技术来对工业水进行有效的处理。同时，在水资源短缺现象日益加剧的今天，研发高科技、高效率的水处理技术不仅是工业水处理领域的责任，更是全人类的责任。所以，研究PLC程序控制技术在工业水处理中的运用具有极大的现实意义。

1.PLC程序控制技术处理工业水的基本工艺原理

根据某水处理厂设计的PLC控站工业水处理系统，对工业水处理系统的基本工艺原理进行分析，其主要处理步骤包括取水、加药、沉淀、二次加药、过滤和供水。首先，利用由变频器控制的进水泵从工业厂附近的江河中进行抽水，将水放入水池内，利用变送器和传感器进行水样数据采集，并通过PLC控制程序对进水流量及进水池的水位进行控制。然后，往水样中加入矾，并将加入矾的水送入管式混合器中进行搅拌混合均匀后，送入反应池进行反应，再在平流沉淀层中进行沉淀。最后，将沉淀出来的污泥经由浓缩、脱水等操作后压缩成块运出，同时使用回收泵将没有完全沉淀的水返回到管式混合器中进行再次搅拌沉淀，而对于沉淀完全的水加入氯进行消毒后，送入过滤池中进行过滤。值得注意的是，处理完后的工业水必须要进行余氯检查，如果余氯不足则进行相应的补充，同时再利用反冲洗泵抽取一部分处理后的水对过滤池进行反复多次的冲洗，其余大部分处理后的水送入清水池，经过一系列的质量检测后，若达标则由出水泵将其直接排出，若不达标则需进行二次处理。

2.PLC控站工业水处理系统设计

根据工业水处理系统基本工艺原理分析，本文将基于PLC程序控制技术的工业水处理系统设计成三个分控制站的形式，即该系统整体由三个分控站共同组成。这三个分控站分别设在送水泵房、加药控制间和过滤池，且每个分控站又分别配备有相应的实时监控终端和本机机架。三个分控站之间通过设立专门的通信接口进行通信，而主机与分布式输入/输出机柜之间的通信则采用总线式方式进行。

设在送水泵房内的分控站主要负责对送水泵房内的送水泵进行控制，并对配电站和变电站的参数变量进行实时监控与采集。这些参数变量主要有送水泵的出水压力、出水流量，送水泵的开启与关闭，其他高压回路电流，变电站与配电站总进线的电压、电流与功率和电机轴承温度等。其控制的主要内容包括通过相关工作人员来实现对送水泵开启与关闭以及运转数量的控制，通过管网测点对压力值进行测定与控制，使用变频器调速技术对送水泵的水压和送水量进行自动控制等；设在加药间的分控站主要负责对原水数据的采集与监控，对工业水处理过程中的加矾、加氯、沉淀等环节的工艺进行实时监控；设在过滤池中的分控站完成的主要任务是对过滤池的水位进行监控，对过滤池的反冲洗进行自动控制。

该系统PLC机架的整体结构配置依次为电源、中央处理器、实时通讯模块、模拟输入模块、模拟输出模块、数字输入模块、数字输出模块和设备独立像素模块，整体结构形式为梯形结构。模拟输入模块主要功能是利用传感器或变送器将压力、温度、流量、液位等工业水处理过程中的各种物理量测量出来，然后将其转换成电压、电流等电信号，并随着模拟过程的变化而发生相应变化。模拟输出模块主要完成将从计算机设备中输出的数字计算结果转成相应的模拟信号，从而实现对电机、阀门等装置的控制。它通常由D/A转换器、数据缓冲器等部分元件组成。

3.处理系统的配置

3.1系统软件配置

基于PLC程序控制技术工业水处理系统的软件主要有PLC编程软件、通信软件和上位监控组态软件。将在Windows 7系统和一个64位的Rs Logix软件包环境下编写的梯形PLC逻辑控制程序存储在控制器中，用于对整个工业水处理流程进行控制。它是过程控制的核心与关键，在整个系统当中发挥着至关重要的作用。该软件包不仅提供了灵活的编辑器、可视化的窗口操作界面、强大的数据库编辑器和可靠的通信等一系列用户所需的和希望实现的各项功能，而且具有软继电器控制功能和在线编辑功能，以及输入/输出模块地址的自动分配功能。数据库开发采用SOL server 2008软件实现，该软件具备强大的数据备份与恢复功能，同时还支持多语言编写，可以大大增强数据库的可靠性和完整性。

3.2系统硬件配置

工业水处理系统硬件结构主要设有三台分控站、在线实时监控设备、打印机、电源和一系列微机设备等。三台分控站上文已有所介绍，这里不再赘述。在线实时监控设备主要用于对工业水处理各个环节以及其他设备的工作状态进行全方位实时监控。当设备出现异常时及时发出警报，通知工作人员对异常进行及时恰当的处理，从而保证设备的正常有序运行。打印机主要负责将记录各种参数状态的报表打印出来，便于有关工作人员的分析及使用。电源主要负责为整个工业水处理系统的运行提供所需电能，其供电的及时可靠是工业水得以顺利处理必不可少的重要条件。微机设备主要用于记录、存储、显示工业水处理过程中产生的一系列参数，以及处理过程中发生的各种故障及其原因，以便以后参考需要。

3.3系统通信配置

对于任何一个系统而言，通信的及时顺畅是系统正常、安全、稳定、可靠运行的重要保障，是信息传输的重要通道。通信方式的设置对整个系统的运行效果与实用程度等具有重要的影响。本系统PLC程序控制器通信模块的配置主要包括适配器、控制器、传感器等。适配器用于对输入、输出数据进行实时更新，控制器用于对整个系统处理过程进行控制与监督，而传感器则用于数据信号的采集与处理等操作。通过构建工业水处理厂局域网，按照相关网络协议、设置相应的接口将各个设备接入网络之中，实现各设备之间的相互通信。

4.总结

综上所述，应用PLC程序控制技术所设计出的工业水处理系统，不仅大大提高了水处理系统的自动化程度和，实现了对配电站与变电站参数、浑浊度、酸碱性、电导率等各个参数的采集与监控，实现了水处理系统的高度集成化，而且使得系统具有良好的运行稳定性和更强的实用性。总之，该系统还需进一步的完善，这对今后工业水处理技术的研究与发展具有极其重要的借鉴作用和意义。