西门子S7—300PLC的生活污水处理厂自动控制系统研究

曾栎响

摘 要：水厂为了更好地满足当前自动化控制系统的要求，特别是在运用物化法处理工艺的基础上，积极运用水厂源水浊度控制方案，设计出了西门子S7-300PLC生活污水处理自动控制系统，这在一定程度上有效地提升了自动化程度及设备的实际利用率。该文将分析西门子S7-300PLC的具体结构，并且从实际应用中了解系统设计的价值。

关键词：西门子S7-300PLC 污水处理 自动控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）05（b）-0024-02

在21世纪的今天，我们的生活发生了翻天覆地的变化，在社会不断发展的背景下，生活污水的不合理排放给人们的生活造成困扰。多数城市污水处理工作显得越来越重要，它所发挥出的价值就是为有限的水源提供保障。在科学技术飞速发展的今天，我们看到自动化程度的发展更加深入，特别是对污水处理厂来说，水处理系统的可靠性、产率及性能提升等都依赖于具体的自动化控制技术。污水处理的过程连续、批量且复杂，因此通过引入西门子S7-300PLC设备，更好地保证了水系统的稳定[1]，快速地启动系统节约了操作成本。

1 生活污水處理厂自动控制系统的结构设计

主要是由一个控制中心站、消毒渠控制站及3个PLC控制站完成自动控制系统的设计，在3个PLC控制站中，还有污泥脱水处理，生物处理和一级预处理这3个具体的过程。环形的光纤工业以太网就是一种系统通讯方式，具体的通讯速率为100/1 000 Mb/s。在污水处理的过程中，具体经过了提升水位、絮凝及澄清、消毒与加压[2]等5个环节，保证了水质的及时优化。

2 西门子S7-300PLC的具体应用

2.1 分层结构

根据分布式系统结构可以将自动控制系统划分为主要的3层，即中央控制层、现场控制层及现场执行层，这样的分层模式能够体现出经济性特征[3]，并且方便了维护的过程，符合可靠性要求。整个分层结构中，主要考虑到水处理的整个流程及具体的特点。

2.2 污水处理流程

在自动控制系统中，下位机重点采用西门子S7-300PLC，根据污水处理的相关流程，可以在数据处理采集的过程使用一台PLC，加压站、反洗站等负责具体的细节，而在上位机的数据通讯过程中则使用以太网来完成相关操作。

2.2.1 加药房

加药房主要是完成加药的过程，其中包含着Φ25 m池和Φ100 m池的加药与控制过程，在加药房中有4个开关量输出，还有九个模拟量输入，也有10个开关量输入，4个模拟量输出。当进入到3个池中时，应该对各自的电磁阀进行调节，主要是依照进水流量完成操作，当流量达到了规定的数值，有助于减小水质的波动，进而提升相关的处理效率，通过调节系统中各个单元的特性，确定PLC的调节规律。

2.2.2 消毒过程

消毒过程需要经过加氯间完成，具体的量主要是通过设备的运行状态及流量数据实现。其中包含着4个开关量、4个模拟量。根据Φ25m池中的2个出水管的实际流量，对加氯机中的加氯量进行控制，确保含氯量符合具体标准[4]。

2.2.3 反洗

反洗过程主要是经由反洗站完成，通过采集相关的设备运行状态数据，完成反洗泵的控制。其中包括6个开关量及2个模拟量。控制两台反洗泵的交替暂停使用，就是通过反洗池的液位加以实现。反洗泵中的联锁控制主要是液位的输入信号及液位设定达到具体标准，当低液位时，应该立即停泵，保证及时吸入污水，提升水资源的利用率。

2.2.4 加压

加压的过程就是通过加压站完成，清水池中的水加压应该明确相关设备的运行状态，同时还需要采集管压数据，其中包含着进出水阀、总出水口管压、水压等，需要采集2个开关量输入，4个模拟量输入及4个开关量输出。清水池的加压控制就是通过输入的信号及设定的压力完成，欠压报警及管压过压时的报警也是经过总出水口的输入信号及压力设定完成。

2.3 上位机分析

在生活污水处理厂自动控制系统中，上位机主要是起到监管的作用，其发挥出的实用价值是提供全方位的报警功能，如果出现了异常情况，报警器会在第一时间完成警示；还有远程维护与诊断功能，并且可以及时对下位机传输过来的工艺数据进行接收并实时显示，从而更好地做出数据统计与分析，也能打印报表并生成报表，同时也可浏览报表并修改报表，经过相关的操作，可以生成Excel格式的统计报表。在具体的工艺流程中，能够对运行的参数和相关的运行状况通过图表的形式反映出来，按照系统设计任务的功能划分，主要有报表统计功能、显示功能、数据管理及采集功能等。

3 西门子S7-300PLC自动控制系统中的监控系统软件

通过运用相关的编程软件，可以对系统程序加以设计，通过采用结构化、模块化的编程方式，可以实现有效监控。西门子S7-300PLC中的监控系统软件主要是采用了连续控制模块SFB 41 “CONT_ C”。数据接受FC 105功能模块，并将其转换为上限与下限之间的实型值，在可编程逻辑控制器上使用了连续控制器，经过持续地输入与输出，实现对工艺过程的控制。

4 结语

通过分析西门子S7- 300PLC生活污水处理厂自动控制系统，明确了系统的组成部分，特别是在相关的工作流程、设计环节等方面，更加真实地印证了自动控制系统的优势。根据生活污水处理厂采用的物化方式处理工艺过程及工艺原理展开系统设计，当污水处理厂实现了自动化运行时，可以有效地减轻工作人员的劳动强度，并且保证污水处理的过程更加有效，提高了运行的效益与效率，实现了更为科学化的生产管理，让生活污水的排放符合国家的具体标准。

参考文献

[1] 吕俊.基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统分析[J].低碳世界，2016（34）：261-262.

[2] 戴花林，胡丹丹.基于S7-300PLC的生活污水自动控制系统设计[J].自动化应用，2016（11）：86-87.

[3] 仓冰南，李小生，王庆凯，等.基于S7-300和WinCC的水处理厂全流程自动控制系统[J].有色金属（选矿部分），2016（2）：85-89.

[4] 殷长江.基于西门子S7-300 PLC的生活污水处理厂自动控制系统[J].自动化与仪器仪表，2012（5）：120-121.