基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统分析

吕 俊（中色科技股份有限公司，河南洛阳471039）

基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统分析

吕 俊（中色科技股份有限公司，河南洛阳471039）

由于我国水污染严重，已经严重制约了可持续发展战略的推进，因此，水处理问题已经引起广大人民群众的广泛关注。传统水处理过程需要用到的设备众多、工作步骤复杂、工艺繁杂，因此发展水处理自动控制系统是很有必要的。水处理自动控制系统不仅能够提高水处理厂工作的效率，并且能够保证水净化的效果。它是未来水处理工程的趋势。基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统于传统的水处理方法相比，可以增加水处理系统的稳定性，并且加快启动速度，降低操作成本。

西门子s7-300PLC；自动控制系统；净水处理

引文

随着社会经济快速发展，生态环境问题也越来越严重。我国各地淡水资源都受到不同程度的污染。我国的河流水质普遍较差，干净的饮用水源越来越稀缺，但是淡水需求量却逐渐增加。传统的污水处理方法不仅在城市污水外理率、污水回用率及污水二级处理率方面较低，并且操作方法复杂，耗资量大。为了缓解水资源的供需矛盾，增强水厂净水处理工作效率，污水处理自动化已经迫在眉睫。基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统是在传统水处理的基础上的改革。基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统可以实现连续批量生产，使水处理过程摆脱人工操作，实行自动控制，减少人工成本。

1 西门子s7-300PLC技术的优点

随着科技的发展，西门子s7-300PLC技术也在不断的完善，其功能越来越强大。不仅能够实现单机控制，甚至能够实现多机或者多个平台同时控制。主要优点有：

1.1 通用性好、功能多

PLC技术是针对工业化环境设计的，针对不同的生产工艺或设备，它只需要改变使用的程序和控制逻辑就可以使得PLC适应新技术和新产品，减轻了劳动量。

1.2 可靠、抗干扰

PLC经常面对不同的工作环境，因此，在设计时增强了PLC的抵抗外部环境干扰的能力，例如：电磁干扰、震动、噪音干扰等。另外，PLC可以在突然停电的情况下可以继续工作，不受电源的干扰。

1.3 使用方法简单

PLC采用梯形图和继电器控制电路图相对应的语言进行编程.这样的PLC直观、简单，梯形图可以与语句表、流程图相互转换，使得广大操作人员容易看懂。

1.4 安装方便，调试方便

PLC运用电缆和机架将各个模块连接起来，使得日常维护检修更加便利。当然。PLC的连接也极其简单，只需要将按钮、开关等信号设备与PLC的输入端连接，将接触器、电磁阀等执行元件与输出端连接就完成了连接。

2 西门子s7-300PLC技术的主要内容

PLC技术又称可编程控制器，是运用计算机技术的基础上形成的新型工业控制装置。PLC技术是运用编制程序的存储器设计的数字运算造作的电子装置，一般只在工业环境下应用。

目前，PLC技术的功能逐步被科学家完善，也越来越专业，功能越来越强大。针对于不同领域的自动化控制，研发出了各式各样的PLC产品。随着PLC产品的种类越来越丰富，成本也越来越低，PLC产品的性能和专业化水平没有下降的趋势，反而向高水平发展。

3 系统结构设计

目前，我国的水处理工程正在向自动化转变，西门子s7-300PLC在水处理控制系统的应用对我国水处理工程的转变有着重要的意义。

3.1 水处理自动控制系统的结构

一个完整的水处理自动控制系统主要分为3个PLC控制站、控制中心站、消毒渠控制站。其中，3个PLC控制站包括了一级预处理、生物处理和污泥脱水处理和一级预处理3个方面。

控制中心站是水处理自动控制的核心，起到了把握全局的作用。3个PLC控制站是依照水处理的步骤设计的控制站。消毒渠控制站控制的是水处理消毒过程。

3.2 水处理步骤

水处理通常分为三级处理。一级处理是去除水中含有的砂石、树枝、油脂等可见的杂质。二级处理是将运用微生物将水中所含的有害物质分解，然后与水剥离。三级处理是更深层次的处理，它含括了加氧、除臭、消毒等多个方面。西门子s7-300PLC在水处理自动控制系统是在这三级处理的基础上实现自动控制。

图1 工艺流程图

4 西门子s7-300PLC在水处理自动控制系统的应用

西门子s7-300PLC在水处理自动控制系分为全自动和半自动两种操作方式。全自动操作方式是不需要人工操作，程序会在取样仪表检测失败时自动进入下一个流程。半自动操作是自动不停歇的完成一个工艺的所有步骤。

从安全性、易维护性、可靠性、经济性等个方面考虑，基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统结构分为三层：现场执行层中央控制层、现场控制层。

现场执行层是指现场测量仪表电控执行和现场测量仪表的相关部分。它包括了污水处理过程的数据采集、数据显示等数据的测量。

中央控制层又称为上位层或操作层，它能减轻操作人员的劳动量，提高工作速度。在基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统中，中央控制层不仅具有监控所有工序的作用，还具有其他作用。当发生事故时，不仅能自动启动报警功能还可以对事故原因及现场状况进行远程维护和诊断。对现场控制层传递的各步骤的数据进行及时接收并且统计分析，最后将结果显示在屏幕上。中央控制层可以根据操作人员的指令打印、生成、浏览、修改报表等作用。中央控制层能够在处理过程中将处理污水的各种物资、设备、液体的参数和工作状态以图表的方式显示出来。

现场控制层即下位层是按照污水处理流程 （提升水位→絮凝→澄清→消毒→加压）来设计完成的。现场控制站是针对每个控制分区设计的，它具有相对独立的该区域控制能力，它受到中央控制中心的控制，但在中央控制中心无指令时又能自动控制。现场控制站对水处理厂具体过程进行系统控制。现场控制站根据不同的水处理厂采用的处理工艺的不同和设备的分布不同，设置在不同的地方。

水处理过程由加药房、加压站、反洗站、加氯间四个部门完成。这四个部门共用以一台PLC进行数据处理和采集。其中，加药房主要负责φ100m池和φ25m池两个池子中的加药管理，并且依据水流量调节电磁阀。加氯间主要的责任是根据相关数据计算分析加氯量来完成消毒过程。反洗站通过控制水的液位和相关数据来实现反洗过程。加压过程是由加压站通过设备数据和其他数据来实现的。

当然，在运行西门子s7-300PLC在水处理自动控制系统的时候要安装相应地监控软件，以免控制系统出现问题导致事故发生。

5 故障处理

PLC出现故障的情况比较少，但是出现故障也是在所难免的。PLC出现故障可能会引起其他设备停止运行，影响处理水的效率。PLC出现故障的原因很多，他可以分为外部故障和内部错误两种。外部故障是指由外部传感器或执行机构故障引起的PLC故障。内部故障是PLC功能出现故障或编程错误造成故障。它也可以分为异步错误、同步错误我们能做的有事前预防和事后维修。

预防工作通过定期检查和定期维修两种方法减少事故发生的概率。事后维修是指在事故发生后维修人员要尽快找到出现故障的设备和事故原因，这样才能有针对性的作出处理方法，减少损失。

6 结论

推进基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统应该要符我国的水处理实际情况进行。水处理厂可以在水处理厂目前采用的物化法和水处理原理的基础上进行水处理自动控制系统设计。污水处理厂安装自控系统实现不仅减轻了工作人员的劳动强度，并且提高了污水处理的工作效益和效率，实现了科学、合理的生产运行管理，保证处理后的水质量达到国家要求的排放标准。我国的水处理自动控制技术大部分是在引进成套的水处理自动控制设备并且进行自动化控制技术的吸收，再进行二次开发符合我国水处理实际情况的水处理自动控制设备。目前，我国的水处理自动化技术已经取得了巨大进步，并且在继续向水处理技术智能化、系统化的方向发展。

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TB495

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2095-2066（2016）34-0261-02

2016-11-22

吕 俊（1981-），男，工程师，本科，主要从事涉及水处理、油雾回收、烟气除尘等环境治理相关方面的电气自动化控制工作，包括电控图纸的设计，西门子，AB软件的PLC编程及调试，项目的安装调试，工程施工的技术质量现场监管等，从事本专业工作已有十几年工作积累；具备良好的组织管理能力，分析规划能力，统筹协调能力以及沟通表达能力。