龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
基于S7—200PLC的SBR污水处理控制系统设计
作者：麦艳红 韦联琦
来源：《中国科技纵横》2012年第24期
1、引言
近十年来，我国的经济迅速发展，工业废水、城市生活污水的净化处理已经成为当务之急。采用新的污水处理工艺是提高污水处理效果、降低处理功耗的关键。而新的污水处理工艺对进行监测自动化、实时控制和系统可靠性都提出了更高的要求。我们对电气控制的要求为：对于所控制的量可以实现实时检测以及控制，可以完成日常管理的信息化管理，实现PLC现场集中控制，在恶劣的环境下能够稳定、可靠地持续运行，以及系统远程监控，以实现污水处理全过程的自动化控制。 2、SBR污水处理控制
SBR法是歇式活性污泥法的简称，是一种按照一定的时间顺序间歇式操作的污水生物处理技术，也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥工业污水处理技术，又称序批式活性污泥法。其反应机理及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式不尽相同。SBR法与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元，以时间分割操作代替空间分割操作，非稳态生化反应代替生化反应，静置理想沉淀代替动态沉淀等。整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的，在运行上实现了有序和间歇操作相结合。工业污水处理工艺流程图如图1所示。 3、基于S7-200PLC的污水处理控制系统硬件设计 3.1 控制系统总体框图
工业污水处理系统的电气控制系统总框图如图1所示，PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。 3.2 工作过程
在手动状态下，各类设备的控制是根据操作面板上的按钮输入来控制，无逻辑控制，即可不根据传感器的状态进行控制。在自动方式下进行闭环控制，系统根据检测到外部传感器的状态对设备进行启停控制，其工作过程如下。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
（1）接通电源，启动自动控制方式，启动潜水搅拌器和刮泥机；（2）运行粗、细格栅机，进行间歇运行，即运行一段时间然后停止一段时间，循环进行；（3）根据反馈回来的液位差状态控制清污机的运行与停止；（4）进水泵房中的潜水泵根据液面高低进行运行、停止及运行数量的控制；（5）转碟曝气机根据溶解氧仪反馈的模拟量经PLC运算后进行控制，同时控制分离机的运行与停止；（6）污泥回流泵的运行与停止根据液面的高低进行控制；（7）在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动其设备。 3.3 PLC的I/O资源配置
根据系统的功能要求，对PLC的I/O进行配置，根据控制系统的功能要求，设计出工业污水处理控制系统的硬件连线图如图2所示，此控制面板上的手动控制部分主要在调试系统时使用。
4、工业污水处理系统PLC软件系统设计
采用西门子公司为S7-200系列PLC开发的STEP7-Micro/WIN32作为编程软件，根据控制系统的控制要求和硬件部分的设计情况及PLC控制系统I/O的分配情况，进行软件编程设计。在软件的设计中，首先按照需要实现的功能要求做出流程框图，其次按照不同功能编写不同功能模块。
4.1 总体流程设计
根据系统的控制要求，控制过程可以分为手动控制功能和自动运行功能。在手动控制模式下，每个设备可以单独运行，以测试设备的性能，如图3所示： 4.2 手动模式
在手动模式下，可单独调试每个设备的运行，如图4所示。在此模式下，可以通过按钮对格栅机、清污机、转碟曝气机、刮泥机，以及各类泵进行控制，对于转碟曝气机的控制，可以通过按钮增大或减小变频器的频率来改变其速度，以检测调试性能。 4.3 动模式
处于自动方式时，系统上电后，按下自动启动确认后系统运行，系统开始工作，其工作过程包括以下几个方面。
（1）系统上电后，按下自动启动确认按钮，启动潜水搅拌器和刮泥机；（2）启动粗格栅系统；（3）启动潜水泵；（4）启动细格栅系统；（5）启动曝气沉砂系统；（6）启动污泥回流系统；（7）启动污泥脱水系统。以上工作过程并不是顺序控制方式，而是按照PLC检测到传感器状态进行启动如图5所示：
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
在自动控制模式流程图中，调用了各个控制系统的程序，主要包括粗格栅系统程序、潜水泵程序、细格栅系统程序、曝气沉砂系统程序、污泥回流泵系统程序。以及污泥脱水系统程序，下面以粗格栅系统程为例介绍子程序的工作过程。
粗格栅系统程序主要控制粗格栅机和清污机的运行，其工作过程包括以下几个方面：（1）自动过程开始启动粗格栅机，定时20min。（2）定时到，停止运行粗格栅机2h。（3）2h定时到，运行粗格栅机20min，循环进行。（4）同时检查液面差，若超过设定值则启动清污机。（5）液面差值低于设定值，停止清污机运行。粗格栅系统工作流程图如图6所示： 5、结语
本文针对SBR污水处理工艺的特点，采用基于s7—200的污水处理控制系统，具有可靠性能高，系统造价低，能耗较小的诸多优点，本系统在石龙糖厂投运至今一直稳定、可靠运行，提高污水处理的自动化和管理水平，从而大大降低了工人的劳动强度，具有良好的社会效益和经济效益。 参考文献
[1]程玉华.西门子S7-200工程应用实例分析 [M].北京：电子工业出版社，2008.1. [2]张培山，钟昆.基于PLC的工业污水处理厂自控系统的实现[J].控制系统，2006，5. [3]李英辉，赵豫龙，戴青云.基于PLC的污水处理系统[J].石家庄职业技术学院报，2008，6.