近年来，世界各国的工业现代化水平不断提升，同时也带来一些问题，其中的环境污染尤其水污染问题日益严重．水污染呈现不断加剧的态势，使得污水处理和再生行业变得尤为重要．对城市生活污水和工业排放污水进行净化处理，推进污水处理回用，实现水资源的多次循环利用，对于人类的生存发展具有深远的意义．污水处理，就是采用物理、化学和生物等方法将污水中所含有的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得以净化．可编程控制器（ＰＬＣ）因功能强大，在污水处理中得到广泛应用．本文对基于ＰＬＣ控制的污水处理控制系统进行了设计，包括硬件电路设计和软件编程，其硬件电路由主电路和控制电路两部分构成，通过西门子Ｓ７－２００ＰＬＣ控制、变频器调速并设计ＭＣＧＳ污水处理监控组态画面，以期实现对污水处理状态的实时监控．
1污水处理的流程
关于目前的情况，污水的处理方法有很多种，可以大致分为三类，即物理处理方法，生物处理方法和化学处理方法，三种处理方法各有其特点。在这个阶段，三种处理方法中的大部分组合使用，所得结果相对较好。污水处理过程有三个主要阶段，如下：第一步需要对污水进行预处理。污水首先送到粗粒去污机进行处理，然后启动废水泵将废水输送到旋转式细网消毒机进行一定程度的细筛处理，最后处理污水。将两个过程注入旋流谷室进行沉淀，预处理完成后，必须进行第二步，净化污水，预处理后的污水送至分配井，然后继续通过氧化沟。次要分布，大多数处理后污水将进入污泥泵站，进行相应的二次沉淀和消毒操作;污泥处理污水处理的第三步，现阶段主要为第一阶段和第二阶段污水处理厂处理。产生的污泥在一定程度上得到处理。在正常情况下，它会经过发酵，消毒和脱小工艺，最后转化为沼气和肥料。
2基于PLC的污水处理系统设计与组态仿真
2.1污水处理系统电气控制系统总体设计
手动操作时，所有设备都需要通过操作面板上的按键来进行控制，小根据系统所设定的程序时问自动执行操作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自动运行操作时，系统进行闭环控制，依照所设定的程序时问来对设备进行启动/关闭操作，其具体工作流程如下:1)操作系统通电后，按下自动控制按键，系统开始自动运行，进行闭环控制，系统里的搅拌机和曝气风机也随之开始运行;2)粗格栅机与细格栅机，两者根据系统设定时问，运行一段时问然后停比一段时问，如此循环小问断运行;3)污水进水泵根据安装在水池中的液位传感器所推送的信号，与系统设定的最低、最高水位值相比较后，决定启动或者停止4)污泥回流泵根据安装在沉淀池中的液位传感器所推送的信号，与系统设定的最低、最高水位值相比较后，决定启动或者停止.
2.2ＰＬＣ选型及Ｉ／Ｏ分配
根据控制要求，本系统需要启动、停止、手动切换按钮，以及低水位、中水位、高水位限位开关共６个输入．输出设备包括搅拌电机、污水泵、清水泵、蠕动泵．其中搅拌电机使用变频器控制，以实现变频调速；搅拌电机停止采用能耗制动方式，通过一个继电器通断控制．根据变频调速要求，系统选用三菱变频器Ｅ７４０，该变频器具有电机转动方向控制、变频调速和快速制动的功能，通过电压／电流模拟量输入选择切换开关，由输入电压／电流大小来控制变频器频率的变化．本系统采用电压输入，通过电压的大小控制变频器频率的变化．变频器输入电压为ＤＣ ０～１０Ｖ，对应频率为０～５０Ｈｚ．变频器电源开关采用一个接触器控制，两个中间继电器控制变频器正、反转使能，并利用启动和停止两个指示灯进行显示．因变频器变频调速使用的是模拟量输入控制，可利用ＰＬＣ模拟量输出控制变频器来调节电动机转速，因此所选用的ＰＬＣ应具备模拟量输出功能．
2.3污水处理系统软件设计
1）手动控制模式在手动控制模式下，每个电机的工作状态是独立的，即操作人员可根据系统的实际需要随机控制电机的启动和停n，没有一定的规律和模式可言。在该模式下，操作人员可以通过每个电机对应的操作按钮来对格栅机、曝气风机、搅拌机、各类泵的启停进行控制。2）自动控制模式当系统接通电源启动之后，最开始默认的是采用手动控制模式运行，需要操作人员按下手动控制模式/自动控制模式的切换按钮，按下后系统才会从手动控制模式切换为自动控制模式开始工作。自动控制模式的主要工作流程如下:1)系统通电后，按下手动控制模式/自动控制模式的切换按钮，搅拌机和曝气风机开始自动运行;2)污水进水泵开始运行;3)粗格栅系统开始运行;4)细格栅系统开始运行;5)污泥回流泵开始运行。但实际运行时，系统工作流程的执行要根据液位传感器反馈给PLC的信号，PLC检测后进行分析再控制各电机的运行。
2.4各个控制站的设计与实现
1）中控室的设计在中央控制室，需要设置备用工作站，并且需要将PLC编程软件连接到主操作站，以便在现场对PLC执行动态远程编程操作。在网络的帮助下，现场控制实现实时控制。中央控制室可动态管理自动控制系统，监控所有设备的数据信息，实现各PLC站的动态控制。2）PLC1控制主站设计PLC1是自动化系统中最关键的部分，也是污水处理厂处理过程的核心部分，主要包括生物反应和氧化反应。此外，PLC1还控制各种由于PLC1在自动控制系统中的重要性，有必要加强监督。在设计时，你需要确保它是受控制的点的数量和稳定性符合要求。经过大量的研究和分析，决定使用硬件来扩展PLC1的硬件配置。具体操作如下：首先选择具有较强负载能力和PLC扩展可能性的CPU模块，然后添加不同的电源模块并延长线路数量。执行的I/O点数计数和I/O模块根据情况选择。
2.5系统组态仿真的设计
组态土监控主画面显示的是系统流程中各个需要被控制或需明确显示的部分，u面显示了各个按钮开关量的状态，可以直观观察。首先进入组态土工程浏览器中，点击新建u面，编辑环境，利用组态土自带的工具，从图库中选择所需要的设备和小同功能按钮的框图，调整大小及位置，然后保存。
结语
本文模拟设计了一套水厂污水处理系统，利用西门子Ｓ７－２００ＰＬＣ控制继电器和变频器，并通过变频调速平滑地调节电动机的转速．系统除了设计污水处理系统的硬件接线和软件编程，还使用ＭＣＧＳ组态软件设计污水处理监控画面，并通过昆仑通态ＭＣＧＳ组态屏显示污水处理系统的工作过程，实现污水处理控制系统仿真设计．通过测试，本污水处理系统硬件运行正常，监控界面直观生动，仿真效果较好．
参考文献
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[2]刘洋，李爽.污水处理厂自动控制系统设计的研究[J].南方农机，2017（21）：122,124.
[3]陈灯良.PLC自动控制系统在污水处理中的应用探析[J].化工管理，2015（36）：188,190.
论文作者:蔡慰英
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：污水处理论文; 系统论文; 污水论文; 组态论文; 变频器论文; 操作论文; 模式论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;