基于西門(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)分析

呂 俊（中色科技股份有限公司，河南洛陽(yáng)471039）

基于西門(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)分析

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由于我國(guó)水污染嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重制約了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，因此，水處理問(wèn)題已經(jīng)引起廣大人民群眾的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)水處理過(guò)程需要用到的設(shè)備眾多、工作步驟復(fù)雜、工藝繁雜，因此發(fā)展水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)是很有必要的。水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅能夠提高水處理廠工作的效率，并且能夠保證水凈化的效果。它是未來(lái)水處理工程的趨勢(shì)?；谖鏖T(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)于傳統(tǒng)的水處理方法相比，可以增加水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且加快啟動(dòng)速度，降低操作成本。

西門(mén)子s7-300PLC；自動(dòng)控制系統(tǒng)；凈水處理

引文

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。我國(guó)各地淡水資源都受到不同程度的污染。我國(guó)的河流水質(zhì)普遍較差，干凈的飲用水源越來(lái)越稀缺，但是淡水需求量卻逐漸增加。傳統(tǒng)的污水處理方法不僅在城市污水外理率、污水回用率及污水二級(jí)處理率方面較低，并且操作方法復(fù)雜，耗資量大。為了緩解水資源的供需矛盾，增強(qiáng)水廠凈水處理工作效率，污水處理自動(dòng)化已經(jīng)迫在眉睫?；谖鏖T(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)是在傳統(tǒng)水處理的基礎(chǔ)上的改革?；谖鏖T(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)批量生產(chǎn)，使水處理過(guò)程擺脫人工操作，實(shí)行自動(dòng)控制，減少人工成本。

1 西門(mén)子s7-300PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

隨著科技的發(fā)展，西門(mén)子s7-300PLC技術(shù)也在不斷的完善，其功能越來(lái)越強(qiáng)大。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)單機(jī)控制，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)多機(jī)或者多個(gè)平臺(tái)同時(shí)控制。主要優(yōu)點(diǎn)有：

1.1 通用性好、功能多

PLC技術(shù)是針對(duì)工業(yè)化環(huán)境設(shè)計(jì)的，針對(duì)不同的生產(chǎn)工藝或設(shè)備，它只需要改變使用的程序和控制邏輯就可以使得PLC適應(yīng)新技術(shù)和新產(chǎn)品，減輕了勞動(dòng)量。

1.2 可靠、抗干擾

PLC經(jīng)常面對(duì)不同的工作環(huán)境，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)增強(qiáng)了PLC的抵抗外部環(huán)境干擾的能力，例如：電磁干擾、震動(dòng)、噪音干擾等。另外，PLC可以在突然停電的情況下可以繼續(xù)工作，不受電源的干擾。

1.3 使用方法簡(jiǎn)單

PLC采用梯形圖和繼電器控制電路圖相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言進(jìn)行編程.這樣的PLC直觀、簡(jiǎn)單，梯形圖可以與語(yǔ)句表、流程圖相互轉(zhuǎn)換，使得廣大操作人員容易看懂。

1.4 安裝方便，調(diào)試方便

PLC運(yùn)用電纜和機(jī)架將各個(gè)模塊連接起來(lái)，使得日常維護(hù)檢修更加便利。當(dāng)然。PLC的連接也極其簡(jiǎn)單，只需要將按鈕、開(kāi)關(guān)等信號(hào)設(shè)備與PLC的輸入端連接，將接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件與輸出端連接就完成了連接。

2 西門(mén)子s7-300PLC技術(shù)的主要內(nèi)容

PLC技術(shù)又稱可編程控制器，是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的新型工業(yè)控制裝置。PLC技術(shù)是運(yùn)用編制程序的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算造作的電子裝置，一般只在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用。

目前，PLC技術(shù)的功能逐步被科學(xué)家完善，也越來(lái)越專業(yè)，功能越來(lái)越強(qiáng)大。針對(duì)于不同領(lǐng)域的自動(dòng)化控制，研發(fā)出了各式各樣的PLC產(chǎn)品。隨著PLC產(chǎn)品的種類越來(lái)越豐富，成本也越來(lái)越低，PLC產(chǎn)品的性能和專業(yè)化水平?jīng)]有下降的趨勢(shì)，反而向高水平發(fā)展。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)的水處理工程正在向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，西門(mén)子s7-300PLC在水處理控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)我國(guó)水處理工程的轉(zhuǎn)變有著重要的意義。

3.1 水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

一個(gè)完整的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)主要分為3個(gè)PLC控制站、控制中心站、消毒渠控制站。其中，3個(gè)PLC控制站包括了一級(jí)預(yù)處理、生物處理和污泥脫水處理和一級(jí)預(yù)處理3個(gè)方面。

控制中心站是水處理自動(dòng)控制的核心，起到了把握全局的作用。3個(gè)PLC控制站是依照水處理的步驟設(shè)計(jì)的控制站。消毒渠控制站控制的是水處理消毒過(guò)程。

3.2 水處理步驟

水處理通常分為三級(jí)處理。一級(jí)處理是去除水中含有的砂石、樹(shù)枝、油脂等可見(jiàn)的雜質(zhì)。二級(jí)處理是將運(yùn)用微生物將水中所含的有害物質(zhì)分解，然后與水剝離。三級(jí)處理是更深層次的處理，它含括了加氧、除臭、消毒等多個(gè)方面。西門(mén)子s7-300PLC在水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)是在這三級(jí)處理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

圖1 工藝流程圖

4 西門(mén)子s7-300PLC在水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

西門(mén)子s7-300PLC在水處理自動(dòng)控制系分為全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種操作方式。全自動(dòng)操作方式是不需要人工操作，程序會(huì)在取樣儀表檢測(cè)失敗時(shí)自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)流程。半自動(dòng)操作是自動(dòng)不停歇的完成一個(gè)工藝的所有步驟。

從安全性、易維護(hù)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等個(gè)方面考慮，基于西門(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三層：現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層中央控制層、現(xiàn)場(chǎng)控制層。

現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層是指現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表電控執(zhí)行和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表的相關(guān)部分。它包括了污水處理過(guò)程的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示等數(shù)據(jù)的測(cè)量。

中央控制層又稱為上位層或操作層，它能減輕操作人員的勞動(dòng)量，提高工作速度。在基于西門(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中，中央控制層不僅具有監(jiān)控所有工序的作用，還具有其他作用。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，不僅能自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警功能還可以對(duì)事故原因及現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和診斷。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制層傳遞的各步驟的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)接收并且統(tǒng)計(jì)分析，最后將結(jié)果顯示在屏幕上。中央控制層可以根據(jù)操作人員的指令打印、生成、瀏覽、修改報(bào)表等作用。中央控制層能夠在處理過(guò)程中將處理污水的各種物資、設(shè)備、液體的參數(shù)和工作狀態(tài)以圖表的方式顯示出來(lái)。

現(xiàn)場(chǎng)控制層即下位層是按照污水處理流程 （提升水位→絮凝→澄清→消毒→加壓）來(lái)設(shè)計(jì)完成的?，F(xiàn)場(chǎng)控制站是針對(duì)每個(gè)控制分區(qū)設(shè)計(jì)的，它具有相對(duì)獨(dú)立的該區(qū)域控制能力，它受到中央控制中心的控制，但在中央控制中心無(wú)指令時(shí)又能自動(dòng)控制?，F(xiàn)場(chǎng)控制站對(duì)水處理廠具體過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)控制?，F(xiàn)場(chǎng)控制站根據(jù)不同的水處理廠采用的處理工藝的不同和設(shè)備的分布不同，設(shè)置在不同的地方。

水處理過(guò)程由加藥房、加壓站、反洗站、加氯間四個(gè)部門(mén)完成。這四個(gè)部門(mén)共用以一臺(tái)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和采集。其中，加藥房主要負(fù)責(zé)φ100m池和φ25m池兩個(gè)池子中的加藥管理，并且依據(jù)水流量調(diào)節(jié)電磁閥。加氯間主要的責(zé)任是根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算分析加氯量來(lái)完成消毒過(guò)程。反洗站通過(guò)控制水的液位和相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)反洗過(guò)程。加壓過(guò)程是由加壓站通過(guò)設(shè)備數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)然，在運(yùn)行西門(mén)子s7-300PLC在水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)候要安裝相應(yīng)地監(jiān)控軟件，以免控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致事故發(fā)生。

5 故障處理

PLC出現(xiàn)故障的情況比較少，但是出現(xiàn)故障也是在所難免的。PLC出現(xiàn)故障可能會(huì)引起其他設(shè)備停止運(yùn)行，影響處理水的效率。PLC出現(xiàn)故障的原因很多，他可以分為外部故障和內(nèi)部錯(cuò)誤兩種。外部故障是指由外部傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障引起的PLC故障。內(nèi)部故障是PLC功能出現(xiàn)故障或編程錯(cuò)誤造成故障。它也可以分為異步錯(cuò)誤、同步錯(cuò)誤我們能做的有事前預(yù)防和事后維修。

預(yù)防工作通過(guò)定期檢查和定期維修兩種方法減少事故發(fā)生的概率。事后維修是指在事故發(fā)生后維修人員要盡快找到出現(xiàn)故障的設(shè)備和事故原因，這樣才能有針對(duì)性的作出處理方法，減少損失。

6 結(jié)論

推進(jìn)基于西門(mén)子s7-300PLC的水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)該要符我國(guó)的水處理實(shí)際情況進(jìn)行。水處理廠可以在水處理廠目前采用的物化法和水處理原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。污水處理廠安裝自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不僅減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且提高了污水處理的工作效益和效率，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)、合理的生產(chǎn)運(yùn)行管理，保證處理后的水質(zhì)量達(dá)到國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的水處理自動(dòng)控制技術(shù)大部分是在引進(jìn)成套的水處理自動(dòng)控制設(shè)備并且進(jìn)行自動(dòng)化控制技術(shù)的吸收，再進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)符合我國(guó)水處理實(shí)際情況的水處理自動(dòng)控制設(shè)備。目前，我國(guó)的水處理自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，并且在繼續(xù)向水處理技術(shù)智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

[1]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

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TB495

A

2095-2066（2016）34-0261-02

2016-11-22

呂 ?。?981-），男，工程師，本科，主要從事涉及水處理、油霧回收、煙氣除塵等環(huán)境治理相關(guān)方面的電氣自動(dòng)化控制工作，包括電控圖紙的設(shè)計(jì)，西門(mén)子，AB軟件的PLC編程及調(diào)試，項(xiàng)目的安裝調(diào)試，工程施工的技術(shù)質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管等，從事本專業(yè)工作已有十幾年工作積累；具備良好的組織管理能力，分析規(guī)劃能力，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力以及溝通表達(dá)能力。