污水处理系统基于PLC的现场总线结合

　  建立智能污水处理控制系统是污水处理厂高效运行的有效保障,也是污水处理研究的一个重要课题.从污水处理的工艺流程出发,利用PLC与现场总线相结合建立具有现地和中控两种控制模式的自动化污水处理控制系统,重点探讨了系统的硬件构成和软件编程的特点.采用PLC控制器为核心的自动污水处理系统,利用现场总线实现了与中控室PC机实时通信的功能,提高了污水处理的效率,促进了污水处理系统智能控制、动态监控等多方面的全面发展.

　 常规的污水处理控制系统是由多个现地单元组成的,即在污水处理的每个车间均设控制室,并在控制室内设计对应的控制箱来控制电机的启闭.在机组现地加设现地控制箱将系统运行的二次信号通过复杂的屏蔽信号电缆传输至控制室进行显示和二次保护.常规控制系统占地面积大、控制分散,造成了大量的人力和物力浪费,而且通常采用机械手动控制方式,系统的自动化程度远跟不上现代自动生产线的发展要求.现场总线能将分散的污水处理控制信号按照统一的通讯协约传输到中控室实现集中控制,节省了大量劳动力和能源,同时提高了污水处理的综合自动化水平,在工业发展领域得到了广泛的应用.

　　为了实现污水处理控制系统经济、安全稳定的运行,根据污水处理控制的基本要求,本次设计选用S7-300型PLC作为系统的下位机系统,选用中控室PC计算机作为系统的上位机系统,并利用Profibus-DP现场总线连接上位机与下位机系统.

　　下位机系统PLC通过传感器信号或控制面板开关信号将各类触发脉冲转换为对应的数字信号,完成对高、中、低液位信号、污水瞬时流量、污水水质、pH值、电机启闭、风机启闭等信号的采集、分析判断,并利用PLC内部的程序逻辑控制和运算分析形成对应的电机、风机控制命令,按照预设程序实时、动态地控制电机启闭和工况间的相互切换,保证机组高效经济的运行.以PC计算机为核心的上位机系统通过现场总线获得PLC采集的数据信息,并可以通过可视化界面了解控制电子按钮的运行工况,并能通过软电子按钮完成远程控制风机、水泵的启闭.

　　3.1输入信号

　　现地机组控制箱是机组现地控制的主要设备,在控制面板上通常可以为系统提供两类信号,一类是现地操作控制按钮信号,包括故障紧急停机、手动启闭、手动自动状态切换开关等信号,便于在中控自动操作系统出现故障或现地单元出现紧急故障需要停车时实现现地停机或运行工况切换.另一类是液位信号,包括高、中、低3种.液位信号是污水处理系统自动控制的触发脉冲,根据预设的逻辑程序自动启动电机或风机系统.两类信号相互匹配后通过现场总线传输给上、下位机系统.系统在给下位机提供命令信号的同时,给上位机提供实时动态的监控信号,从而实现污水处理系统中控与现地相互协同的功能.

　　3.2 PLC下位机系统

　　PLC下位机系统是污水处理控制系统现地监控的核心.除了上述的信号采集、数据分析、命令控制等功能外．PLC下位机系统还具备系统故障自检测功能.PLC内部单元按巡检周期动态检测系统中各部件运行工况特性,当发现有不合理的运行特性数据时,就会启动故障报警单元,通过声、光或语音等提示操作人员对相关部位进行检测,并通过自动判别机构,初步判断故障类型及故障点,便于操作人员快速排查故障,保证污水处理系统安全可靠运行.

　　视频时长:04:49光伏供电：家庭厕所和污水处理系统 播放:8601次 评论:8793人

　　3.3PC上位机系统

　　上位机系统实现了分散单元集中控制的目的.PC上位机系统将PLC处理后的数据通过现场总线进行分享,并利用相关的仿真软件形成可视化人机互通界面,在计算机屏幕上动态显示系统各核心部件的运行工况,动态显示液位、流量、pH值等信号参数.在上位机系统中,操作人员可以通过调取主界面的嵌套界面,及时了解系统的历史运行数据报表及曲线,并可以根据故障报警信息进行故障排除和运行模式的调整.

　　污水处理控制系统的软件编程设计,在保证污水处理系统安全有效运行的同时,为了使整个操作控制系统在实际工程运用中具有较强的灵活性,采用了中控与现地相互贯通、各自独立的设计模式.即上位机系统处于正常运行时,可以利用远程控制方式对现地单元进行软控制：当上位机系统出现故障时,下位机系统可以通过现地控制命令实现对单元的独立控制：当出现上位机和下位机同时发生故障的极端情况时,系统还设立了一套手动检修系统,运行人员通过现地操作控制面板就能实现对现地单元的控制.

　　PLC和现场控制总线相结合形成的自动污水处理控制系统取代了传统的继电接触器分车间控制系统,实现了现地与中控相互协调互补的实时监控功能.该系统具有设备自动化水平高、集中控制、运行安全可靠、管理灵活方便、检修维护简单等优点,不仅达到了现代企业生产综合自动化水平,提高了污水处理的效率和速率,同时节约了大量的人力,节省了单位的污水处理成本,为污水处理企业创造了较好的经济效益,在城市污水处理领域具有较好的发展前景.