苏伟明
桂林市排水工程管理处 广西 桂林 541002
摘要：电气自动化是工业生产发展的趋势之一，在工业生产方方面面都有一定的应用空间。随着电气自动化的不断发展，PLC技术的融入进一步提高自动控制的质量和效率，保证了自动控制系统运行的稳定性和可持续性。污水处理工程是现代城市建设和运行的重要基础工程，应用电气自动化及PLC技术能够有效提高技术人员对污水处理过程的控制。本文从PLC技术在污水处理工程电气自动化中的意义，分析污水处理工程对电气自动化的要求，探讨PLC技术在污水处理工程电气自动化中的具体应用，为提高技术应用有效性提供一些思路和参考。
关键词：电气自动化；污水处理工程；PLC技术
1.PLC技术在污水处理工程电气自动化中的意义
1.1 PLC技术
PLC，可编程逻辑控制器技术，是一种能够通过内部编程来发布相关执行指令提高工作效率和效果的技术。PLC技术的安装简便、编写简单、容易维修、便于掌握、控制方式灵活，是一种具有较强环境适应能力的技术。PLC技术操作主要分为三个步骤，扫描采集、输入相关信息，根据用户需求编辑程序，发布并执行指令[1]。PLC技术在电气自动化工作环境中充分体现了优秀的自主控制能力和应用型。
1.2 PLC技术应用的意义
PLC技术控制系统受到外部因素的影响程度较小，能够有效保证运行稳定和持续性，无故障运行时长通常在20000h以上，能够有效满足污水处理工程的连续运行要求。PLC技术控制系统能够实时切换手动和自动控制，能够随时进行编辑更改，且能够划分为不同的程序模块，充分满足用户的模块控制需求，能够有效满足污水处理工程中不同阶段污水处理的控制要求。从这些方面来讲，PLC技术的应用对污水处理工程电气自动化有着重要意义。
2.污水处理工程对电气自动化的要求
在污水处理工程中对电气自动化控制系统的要求主要包含两个方向，其一是系统控制，其二是自动保护和报警。系统控制是指污水处理工程需要电气自动化控制系统能够实时切换手动和自动控制，给予控制人员随时随地根据需求调整控制模式、处理工艺参数的权限。自动保护和报警是指污水处理工程需要电气自动化控制系统能够在系统运行参数超出正常范围时及时提供自动保护，并向控制人员发出警报提醒信息，使控制人员能够及时接手控制系统进行故障排除。比如当某水箱出现水压高于设定值范围时，自动停止泵水同时发出提醒信息。
3.PLC技术在污水处理工程中的具体应用
3.1 硬件设计
PLC技术的应用需要合适的控制器、系统模块作为配合，方能充分满足污水处理工程的控制需求。在PLC控制系统的硬件设计中，主要有冗余和不冗余两种设计方案，通常来讲重要的控制站采用冗余方案，其他控制站采用非冗余方案的形式比较常见[2]。
控制系统中，CPU一般配置有独立的 I/O 接口，比如西门子CPU 410 SMART就是配备有两个独立的I/O借口，并配带防护涂层，防护级别在G3；CPU配备有集成装载储存器，设置合适的主频频率、平均处理时间、最大 I/O 寻址范围等参数，以西门子CPU 410 SMART为例，储存器空间48MB，主频450MHz，平均处理时间110us，最大寻址范围16kB。因此，在进行硬件设计时，需要结合工程控制需求和CPU等硬件的实际能力进行二者匹配，提高适配性。而与CPU相连接的I/O则通过两个可互为备份、无缝切换的接口模块实现有效连接，将控制器与总线相连，提高控制系统的连接有效性。
3.2 软件设计
相较于硬件设计，软件对于PLC控制系统而言更加重要，因为PLC技术对污水处理工程电气自动化系统的控制都是通过程序、指令的形式来实现，所以软件上设计更受到关注。做好软件设计也确实能够帮助用户更快速、轻松的完成程序编程、系统控制和设备的远距离监督[3]。PLC技术的控制程序包含两个部分，分别是主程序和子程序，用户编写好的程序上传至PLC系统中，就能够实现通过PLC对污水处理工程电气自动化系统的控制。为了保证编写好的程序质量和正确率，用户可以在编写完毕、上传前利用虚拟仿真软件进行模拟运行，确定正确后再进行上传使用。除此外，市面上还有软件具备辅助用户进行程序定制开发的功能，比如定制系统显示画面的图形化工具，InTouch软件就可以辅助用户完成图形组件、空间、位图图像、智能符号等方面的开发设计，帮助用户完成系统显示画面的开发和部署。通过这些工具，用户能够获得相关参数变化的历史走势图，了解相关故障是否及时报警、是否被排除、排除后的系统运行情况。
3.3 上位机与下位机通信方式
在PLC控制系统中上位机主要负责对场内设备的运行情况进行实时监控，下位机主要负责场内设备的控制，执行已经编制好的程序。上位机和下位机之间的有效通信是保证自动控制系统顺畅运行的关键，是保证控制人员能够及时排除故障、应对突发问题的基础。在通信过程中上位机控制PLC时不能直接写入下位机中的参数，需要通过内部储存器进行转换，以读写方式将参数写入下位机的PLC中；PLC控制上位机指示灯时需要通过只读模式采集继电器的值。在上位机与PLC之间通信有一定的优先级，其中PLC编程任务的优先级最高，当系统只能执行一个任务时这个任务就是PLC任务，当系统可以同时执行多个任务或在多个任务之间切换时，顺序或者说优先级是传感器数据接收任务最高、主控器解析任务排在第二，最后是蓝牙发送数据的任务。
4.PLC技术在电气自动化控制中的发展方向
目前，污水处理工程的电气自动化控制中还需要加强输入信号的可靠性，重视对控制系统的管理。首先，输入信号可靠性提高，才能够保证控制系统控制行为的准确性，才能够保证污水处理工程运行保质保量。目前，PLC技术下的电气自动化控制系统的输入信号可靠性还有增强的空间，主界面控制模块的灵敏度有提高的空间。其次，电气自动化控制系统需要更加切实有效的管理，需要控制人员掌握养护、维修、管理的手段和标准，定期对控制系统、组件、设备进行维护，并为系统建立维护档案进行管理，使系统的维护、维修、升级、调整规律有详细记录可查证。
结束语：污水处理工程中想要提高水净化效果，需要保证每一个处理单元、处理设备参数都处于正常范围内，不会出现水位过高或过低、负荷超标等问题，不会影响污水净化处理的最终效果。想要达到这一点，能够快速编辑指令、能够实时切换手动与自动控制、能够设置自动报警机制的电气自动化系统非常重要。
参考文献：
[1]刘美静. 电气自动化技术在污水处理过程中的应用[J]. 中外企业家,2020(09):141.
[2]杨涛,张涛,吴远. 基于PLC的电气自动化控制水处理系统探讨[J]. 河南科技,2018(10):92-93.
[3]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.