浅谈PLC的电气自动化控制水处理系统

吕冲

摘 要：电气自动化控制在目前的生产控制中应用十分的广泛，主要是因为这种控制的准确性高、时效性好，综合效果显著，因此电气自动化控制的推广和应用范围在不断的扩大。就目前的具体分析来看，水处理对于当前的水资源循环利用有非常重要的价值，而水处理系统的有效控制能够实现系统作用价值的最优发挥，因此在水处理系统实践中利用电气自动化控制十分的必要。文章基于PLC的电气自动化控制水处理系统进行分析，旨在明确水处理自动化控制系统的具体控制要求以及控制流程等，从而为系统的设计和实践提供指导和帮助。

关键词：PLC;电气自动化控制;水处理系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0085-02

水处理系统的利用能够有效的推进水资源的循环利用，这对于当前我国水资源紧张的局面缓解有重要的意义，因此深化水处理系统的研究和利用具有较强的现实价值。就目前的分析来看，基于PLC设计的电气自动化控制水处理系统，其在实践中具有较强的可靠性，能够及时、准确的对水处理系统进行调节，从而保证整个厂实现污水的高效处理。总之，基于PLC设计的电气自动化控制水处理系统能够全面的提高污水处理实效，这对于当前的水资源循环利用有重要的价值，因此具体分析基于PLC的电气自动化控制水处理系统设计有重要的现实意义。

1 水处理自动化控制系统的控制要求

水处理的自动化控制系统要达到预期的控制目标必须要确立明确的控制要求，这样，具体的控制设计才会更具方向性。就目前的分析来看，具体的控制要求需要从三方面做确定：其一是控制系统的要求。为了保证完整且有效的控制系统设计，5方面的要求必须要实现：（1）自动控制的实现需要采用PLC控制方式，同时还要设置手动控制。（2）系统的控制方式以及具体的控制参数等能够及时的根据实际情况进行调整和改变。（3）在手动控制情况下各个单元的操作要保持独立。（4）在生产的过程中如果系统发生了故障需要立即发出警报。（5）主要的工艺参数等能够直接在仪表上进行读出，也就是说各系统的实时参数要能够及时的了解和掌握。

其二是报警及保护方面的要求，具体内容有6项：（1）高液位报警必须要得到保障。（2）中液位状态显示需要得到保障。（3）低液位报警需要得到保障。（4）高压泵低压保护要实现。当进水压力比设定的低压开关值低的时候水压低信号要及时发出，高压泵要停止。（5）高压泵高压保护。当进水压力比设定的高压开关值高的时候水压高信号要及时发出，高压泵以及RO系统要停止。（6）水泵故障报警。水泵故障会引发整个系统运行问题，因此在系统设计的时候水泵故障报警系统必须要满足要求。

其三是操作方式要求。从现实分析来看，具体要求的操作方式主要是应用于设备运行、应急处理和故障检修，从而保证生产实践。就这方面的具体要求来讲，在平时的工作中采用自动运行，而且整个工作过程人员可以不对其进行干预。

2 电气系统控制流程

电气系统的控制有其基本的流程，分析具体的流程这对于了解系统运行来讲有重要意义。就现实电气系统控制而言，其流程分为7步，以下是具体的介绍。

第一步是实现接触器KMIA通电，此时反洗水泵运行指示灯亮。当KMIA常开点闭合后反洗水泵的运行方式会呈现星形。对时间继电器KTI延时通电，它的常开点闭合后常闭点会断开，此时的反洗水泵的运动方式会呈现三角形。

第二步是保持循環水泵1的运行并实现接触器KM2通电。此时KM2常开点处于闭合状态，循环水泵1的指示灯会保持灯亮。如果循环水泵1出现过载，且FR2常开点闭合后常闭点处于断开状态，此时循环水泵1处于停止运行状态。

第三步，循环水泵2在运行的时候会使接触器KM3处于通电状态，此时KM3常开点处于闭合状态，循环水泵2的指示灯处于灯亮状态。当循环水泵2发生过载现象时FR3常开点闭合，常闭触点断开，循环水泵2会停止运行。

第四步是当循环水箱处于液位比较低的时候，液位浮球LS3会通电，继电器KA3也会通电，如此一来循环水箱低位指示灯亮。此时的KA1和KA2线圈均会通电，常开点会处于闭合状态，KA4也会通电，常开点又会闭合，加药泵开始启动。

第五步是手动启动1#潜污泵，此时接触器KM4会处于通电状态，常开点会闭合，1#潜污泵的指示灯亮。当1#潜污泵过载时热继FR4断开，FR4常闭触点打开，1#潜污泵运行停止，过载指示灯亮。

第六步是手动启动2#潜污泵，让接触器KM5通电，此时常开点处于闭合状态。2#潜污泵的运行指示灯亮。当2#潜污泵过载时热继FR5断开，FR5常闭点打开，2#潜污泵停止运行，过载指示灯亮。

第七步是手动启动3#潜污泵，让接触器KM6通电，此时常开点会处于闭合状态。3#潜污泵的运行指示灯发亮。当3#潜污泵过载时热继FR6断开，FR6常闭点打开，3#潜污泵的运行停止，过载指示灯亮。

以上是电气系统的具体控制流程，通过分析，对整个水处理控制系统的具体运行流程有了进一步的掌握。

3 基于PLC的电气自动化控制水处理系统设计

基于PLC设计电气自动化控制水处理系统能够有效的提升水处理系统的利用价值，这对于水处理的整体成效提高有重要的意义，所以对水处理系统做分析意义显著。

3.1 控制系统概述

就现阶段基于PLC设计的电气自动化控制水处理系统分析来看，自动化控制主要包括了五个基本单元，分别是远程输入输出单元、PLC控制站、中央监控站、数据服务器以及工厂计算机管理系统。这五个单元在利用现场高速数据网以及工业以太网的基础上构成完整的自控系统，而此系统能够实现对工艺过程的数据采集监控以及具体的管理工作。就此系统的控制方式分析来看，主要利用的是就地控制、远程手动控制和远程自动控制三层控制模式。在整个系统正常运行的时候，主要的控制方式为远程自动控制。

3.2 控制单元的划分

从基于PLC设计的电气自动化控制水处理系统分析来看，不同的控制单元会承担不同的工作，因此需要对系统的控制单元做明确的划分。基于工艺流程和总平面布局，以就近采集和单元控制为划分控制系统原则，可以将控制单元划分为5个PLC控制站，分别是预处理控制站、变配电控制站、脱水间控制站、MBR控制站和臭氧发生间控制站。其中预处理控制站主要有粗格栅、提升泵等设备;变配电控制站有生化池、支配电站等设备;脱水间控制站有储泥池、污泥脱水系统等;MBR控制站有膜设备间等;臭氧发生间控制站有臭氧发生间、消毒接触池等，以下是具体的控制单元划分结构图（图1）。

3.3 硬件设计

基于PLC做电气自动化控制水处理系统的设计，一项重要的内容是做硬件设计。就现实分析来看，PLC控制站采用SIMATIC CPU AS 410 Smart控制器和ET200PA系列的IO模块，具体设计可以采用冗余和不冗余两种方案，此次分析的主要是针对重要MBR控制站的冗余方案（图2），至于其他的控制站则使用不冗余的方案。对CPU410Smart控制器做具体分析可知其配有两个具有独立性的IO接口，标配会带有防护涂层，集成48MB的装载储存器。此系统在工作中平均的处理时间是110μs，最大的IO寻址范围为16KB。ET200PA会支持总线的冗余，所以利用两个相互为备份的接口模块可以实现两个控制器下总线的分别连接，而两个接口模块能够实现无缝的切换。

3.4 软件设计

基于PLC做电气自动化控制水处理系统在实践中要真正的发挥作用，还需要做具体的软件设计。就具体的软件设计分析来看，主要采用SIMATIC PCS7 V8.0 SP1以上版本软件，其主要包含两套系统，分别为工程组态系统和操作员系统。工程组态系统可以用来组态基于SIMATIC CPU AS 410 Smart的控制平台，还可以对APL功能库等进行充分的使用，以此来实现对项目程序的编写。操作员系统在工程组态当中利用编译能够自动的生成基本的数据，具体的数据有变量、消息以及画面操作图示等等。污水处理软件能够对污水处理的整个过程进行显示，进而实现对其的控制，促进高效的生产。就系统的功能分析来看，在除去控制功能外，另一个重要的功能是生产管理功能。

4 结语

综上所述，基于PLC的电气自动化控制水处理系统利用对于生产实践的稳定和安全有重要的影响，对于水资源的循环性利用也有突出的价值，因此基于PLC设计控制系统现实意义十分显著。文章在分析具体的水处理自动化控制系统要求基础上对电气自动化控制的流程做分析，然后基于PLC进行程序设计，这有效的实现了基于PLC的电气自动化控制的水处理系统利用。

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