（武汉中科水生环境工程股份有限公司 湖北武汉 430000）
摘要：PCL在水处理系统中的融入可显著提高系统运行效率及控制精度，提升水处理质量。本文分析以PLC为核心的电子自动化水处理系统的设计方案，总结有关设计经验，供相关人员参考借鉴。
关键词：PLC；电子自动化控制；水处理系统
引言
生态文明建设进程深入极大促进了水处理行业的发展，大量先进技术、工艺融入到水处理系统当中，在提高处理效率和效果方面发挥出重要作用。现阶段水处理系统中的处理技术已相对成熟，其研究重点逐渐转移至控制方式的优化上，PCL因其技术优势性，在水处理系统自动化控制中应用前景广阔，有必要对其设计要点进行总结。
1以PLC为核心的电气自动化水处理系统设计
1.1硬件系统设计
PLC控制系统硬件构成需结合水处理系统中各类设备的运行特点及自动化控制要求确定，结合实际需求，适当选取控制器及模块类型。一般情况下，系统CPU应设置独立I/O接口，合理确定CPU频率、处理周期、I/O最大寻址范围等参数。同时，安装带有防护土层的存储设备。设置两个接口模块，使二者之间能够相互备份，确保控制系统在运行过程中，可实现接口无缝切换。例如，某工程选用西门子公司生产的CPU 410 SMART型号PLC控制器，除MBR控制站外，其他PLC控制站均设计为非冗余方案。该型号控制器自带两个I/O接口，CPU主频为450MHz，平均处理时长仅为110µs[1]。
1.2软件系统设计
PLC控制系统的控制功能依托既定程序实现，因此在基于PLC的电子自动化水处理系统设计中，软件系统设计是重点也是难点。在梯形图设计过程中，相关人员应结合水处理系统的特点选择适当的编程软件，预留一定的优化升级空间，以备水处理工艺、技术更新。实际工作中常用的梯形图设计软件为InTouch，该软件操作便捷，可快速完成图形绘制任务。不同水处理系统的运维管理需求存在一定差异，因此需要通过图形绘制，准确呈现不同处理系统的工艺流程，并搭建相应的图形库。在系统人机交互界面，管理人员能够通过界面直观、清晰观测水处理系统中各项设备的运行状态，并完成系统运行状态图形绘制、报表输出等操作。
1.3通信系统设计
基于PLC的水处理控制系统采用一体触摸式上位机，其主要负责水处理系统运行参数呈现，使处理厂管理人员随时掌握水处理系统的准确运行信息，进而对系统运行方案做针对性调整。同时，系统自动记录、存储状态监控信息，以备后期故障分析处理参考。
下位机主要用于水处理系统的现场控制，系统通信过程中，通过组态软件实现对PLC系统的动态化控制，以中间转换顺利完成读写模式切换。PLC系统运行过程中，可同时完成多个任务的处理和协调，提高数据传输的可靠性。借助PLC系统，水箱内水位高度信息可被实时传输至控制系统当中，检测浮球的位置状态即可判断水箱中液面高度是否在合理范围，以便对水处理系统运行参数做及时调节。例如，若系统监测发现水位高度低于合理范围，自动开启电磁阀进行供水，待水位高度达标后，关闭电磁阀停止供水。
以下位机的设计为例。选用S7-1200型号PLC设备作为下位机，利用STEP7软件，编写水处理系统的控制程序，过程中与项目业主方保持良好的沟通关系，及时获取水处理控制系统设计需求。
通信过程MCGS对PLC所具备的控制无法直接读写下位机PLC中继电器的输入值，因此需要安装寄存器完成模式转换，以便将系统状态数据顺利写入到PLC系统当中。对MCGS指示灯的控制采集PLC系统继电器真实数值即可，因此相应的模式可切换至只读。PLC系统可同时处理多个任务，为最大限度开发CPU功能，保证水处理系统控制的通信质量，可设置任务优先级，由传感器接收任务，然后在主控器完成数据解析工作，并通过蓝牙进行任务发送。
1.4系统优势分析
PLC控制系统编程过程相对简单，后期使用方便，基于PLC的水处理自动化控制系统存在运行稳定、抗干扰能力强等优势，可提高水处理过程的可控性，并帮助降低处理能耗。PLC系统一般与运行环境间隔离设置，可有效避免外部环境对其运行质量造成干扰，经实践验证，PLC系统运行过程的故障发生率非常低，连续、稳定运行时间可达到20000h[2]。另外，PLC具备较高的可扩展性，在PLC融入到电子自动化水处理系统后，可根据水处理任务的变化，判断控制系统需求，随时对PLC系统进行编辑和修改。PLC系统多采用模块化的设计方式，用户可根据实际需求选择添加相应的功能模块，其组织安装过程便捷度较高，使得PLC系统可根据水处理系统控制需求而灵活升级。
2 PLC在电气自动化水处理系统中的应用措施
2.1优化信号质量
PLC控制系统自动化控制功能的发挥基于准确的系统运行数据，信号质量与水处理系统电气自动化控制成效高度相关。因此自PLC控制系统运行中，需提高输入信号质量，保证信号可靠性及安全性。结合水处理系统运行情况，及时更新控制系统主界面功能，增加新的控制模块，始终保持水处理系统控制的灵敏度。
2.2实现故障预警
PLC在电气自动化水处理系统中的应用可降低管理人员工作压力，实现水处理系统运行状态的自动化调节，使其能够与水处理任务体量、特点相适应。水处理系统中任一设备出现异常均可能影响系统处理效率，因此有必要在PLC控制系统中添加故障预警功能。例如，在水处理现场安装高清监控设备及自动定位装置，通过局域网将故障预警系统与故障提示系统相连。水处理系统运行过程中，若系统监测到故障信号，通过故障预警系统发出故障信息提示，管理人员结合信息，通过现场高清监控设备可准确了解现场设备的运行情况，确定故障发生点，及时开展故障处理工作，避免其进一步发展，影响水处理系统运行效率。待故障点被排除后，故障预警自动解除，存储有关信息，为之后的水处理系统检修维护提供理论参考。
2.3加强运维管理
PLC为一种先进的自动化控制方式，为保证其运行质量，需定期开展运维管理工作，及时排除系统运行风险。相关企业可结合水处理系统实际运行情况，制定相应的定期维修及日常巡检计划，选派专业技术人员按计划开展设备检查、保养工作，制作运维管理台账，详细记录检查维修方式、结果、处理方案等信息。同时加强运维管理人员技术培训，传递先进的维修理念和技术，保证水处理PLC控制系统稳定运行。
结论：PLC的应用成为未来一段时间内电气自动化水处理系统优化的主要方向之一，在系统设计过程中，需做好硬件系统、软件系统及通信系统设计工作。采用模块化的设计方案，为PLC控制系统后期升级预留足够的灵活空间。同时通过优化信号质量、实现故障预警、加强运维管理等措施，确保基于PLC的电气自动化水处理系统高效运行。
参考文献：
[1]袁康.基于PLC的电气自动化控制水处理系统探讨[J].居舍，2019（35）：84.
[2]夏虓，王国颖.基于PLC的电气自动化控制水处理系统探讨[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019（08）：188-189.