基于PLC的电厂废水处理系统设计

渠龙龙

（乌兰察布市环境在线监控中心，内蒙古乌兰察布，012000）

自古以来，我国对于资源的开发就是非常重视，因此资源的开发技术一直走在世界前列。近几年，资源开发越来越显示出其自身的弊端，即给环境带来的污染，尤其是在我们电力行业中污水废水的处理问题。一个个发电厂为我们的生活带来了便利，为我们的经济提供“动力”，但是却为我们的环境带来一定的负担，因此，国家也越来越重视对于废水的处理问题。废水处理问题主要包括废水的达标排放以及废水的循环利用，随着科技的发展，我们现在可以将PLC逻辑控制系统与废水处理自动化系统相结合，不断提高废水的循环利用率以及处理后水源的质量。电厂的工业废水量巨大，如果能够做好电厂的废水处理工作，不仅能够产生重大的经济效益和社会效益，而且对于社会主义现代化的建设能起到推动作用。

1 废水处理系统流程

在发电过程中产生的废水主要包括再生利用废水、锅炉污水、清洗污水以及煤炭冲洗污水等。根据以往的废水处理经验，本次研究将设计出新的电厂废水处理工艺流程，如图1所示。

电厂废水首先汇集到固定的集水池内，通过收集水泵将废水收集到过滤器中，过滤器对内部废水进行初次过滤，将过滤后的废水排放到超滤系统中，超滤系统将会对污水进行精细的二次过滤，此次主要是将废水中的大分子物质进行过滤，过滤后的水一部分进入到污泥池，沉淀后进行污泥处理；一部分则进入到超滤水箱，小部分水会再次进行反洗，大部分水则进入到清水池，沉淀后继续作为生产用水输出。

2 PLC的概念及特点

2.1 PLC的概念

PLC称为可编程逻辑控制器，是一种基于计算机技术而兴起的工业生产控制装置，这种技术专门用于工业环境，它是指采取编程的存储器，主要用来执行内部存储的逻辑顺序运算、算术运算和计时等操作指令，并且可以通过数字模拟式的输入或者输出，从而达到控制工业生产过程的效果。

2.2 PLC的主要特点

PLC用于生产过程中，其主要特点就是可靠性高，并且有较强的抗干扰能力，加上PLC自身有相应的自我检测功能，因此可以及时发出报警信息；其次，PLC拥有许多系列化的产品，因此具有较强的功能性，并且发展趋于完善化，且适用于较多的工业场合。最后，PLC还具有易学易用，维护方便，能耗小等实际化的特点。

3 PLC废水控制系统硬件设施及工作原理

3.1 系统主要控制对象及设备

该系统主要针对火电厂的废水处理系统进行控制，其中主要是对超滤系统、超滤水箱以及反洗泵的控制。其中硬件设备主要包括7寸的触摸屏、PLC、开关电源、指示灯、电源以及压力变送器等。

图1 电厂废水处理工艺流程图

3.2 系统工作原理

目前我国存在三种水处理的控制模式，第一是手动操作，此种方式成本低，但是效率低下；第二是半自动控制，此种方式依然依靠人工控制，所以有些数据会出现一定的偏差，从而导致水质不稳定；第三是全自动控制的废水处理，此种方法则是依靠PLC对水处理中的相关数据进行记录，从而传输至工业计算机中。

我们在这里要研究的是基于PLC的水处理控制系统，其中触摸屏我们则是选择西门子公司的S7—300系列的PLC与SMART 700v3的显示屏进行连接，DELL T3610 作为主要工控机。CPU方面选择西门子CPU317—2PN/DP进行操作，通过集成的以太网接口从而实现以太网模块与下位机的通信；电源模块选用的是24V/1.5A的交流电。废水处理系统首先通过触摸屏界面设置相关数据参数，接着把检测信号输入到PLC之后，再将信号传送到触摸屏反映出监控结果，从而实现人机之间的交互。

4 PLC废水处理系统软件设计及相关要求

4.1 PLC系统设计背景

九十年代初，我们对于工业废水处理系统，采用的是继电器搭建的，模拟量控制的通过单回路调节器来实现的调节系统，此套系统使用了十几年的时间，因此设备老化，每年也会产生昂贵的维修费用。并且这种九十年代的产品，运行过程中需要有专职人员进行值守，并且没有趋势分析、报警功能，也为数据的采集以及应用带来了一定的困难，因此我们亟须提高工业废水的处理系统控制水平，并且解决原技术在控制上的问题，使得处理控制的方案更加可靠有效。

4.2 系统软件设计

本研究中废水处理系统的软件设计可分为两大部分，包括西门子公司的WinCC6.0和step7—MicroWin SMART。对于废水的处理流程相对来说较为复杂，尤其是工业化学废水，因此在废水处理过程中经常采用的是继电器对程序的控制方法。但是，这种方法也存在一定的弊端，比如程序修改有难度，维护工作较为繁琐，因此为了能够有效的改善继电器控制的缺点，我们将采用PLC的控制方法，通过实现自动化的监控来减少人工自动调节而带来的数据不精确的问题，从而尽可能地实现废水处理过程的自动化。

PLC编程我们采用的是SQL和LAD两种语言，通过对这两种语言的使用我们可以提高对于相关废水处理程序的操作效率，加上对STEP软件中PID控制模块的使用，使得压力值以及流量值都得到了稳定。PID调节同时分为手动以及自动两种模式，自动模式就是通过PLC来监控数据，按照PID的控制输出，过程中给出的过程值是一个定值；手动模式则是通过人员的操作来实现调节目的。

4.3 PLC控制设计的相关要求

为了实现PLC的运行要求，在设计过程中需要满足以下几点要求：①除二氧化碳的水箱处于高位时，出水阀关闭；反之处于低位时，出水阀则会开启。②当出水阀开启时，风机同时开启；当出水阀关闭时，风机同时关闭，即二者同步开关。③当超滤系统工作时，若超过系统数值，则自动进入污泥池；若低于系统数值，则进入超滤水箱。④在超滤水箱中，如果高于系统数值，则反洗泵开启，进入到超滤系统中；如果低于系统数值，则进入清水池。

4.4 PLC系统的改进设计

PLC系统化作为近几年常用的工业控制系统，但也会有一些不足之处，因此为了提高工业化的生产效率我们可以一些专用的编程软件对其进行维护，比如Pro fi cy Machine Edition软件，该软件可以通过较好的用户界面，强大的搜索功能以及较为完备的在线服务功能，不断对PLC系统进行改进。通过项目观念使得复杂的开发内容一目了然，更加直观。使用多样化的联机方式使得不同的联机自动设置内容，可以简短程序开发时间，从而提高开发效率，通过多窗口的高亮度来显示画面，能够使得各分散组件更加容易被掌握，从而从各方面提高了工业生产控制的效率。

通过PLC系统可以实现在废水控制站以及废水处理控制室的上位机对现场的控制，如果能够实现厂级管理的联网，无疑能够对生产过程的监管控制以及信息的实时收集提供极大的便利，从而不断提高发电厂的生产效率。

5 废水污染的重点处理以及发展趋势

5.1 废水污染重的重点处理

（1）对于碱元素的处理

对于我们电厂的废水处理中，碱物质的处理是一大难题。因此在正式处理之前，需要进行预处理，所谓的预处理则是根据酸碱中和原理，在水中加入强酸，使得水质中和。预处理后可根据超临界水氧化处理工艺、湿式氧化处理工艺以及膜分离工艺对废水进行处理，此时可利用PLC监控对于水中的碱物质进行数据收集，确定水质临界值以确保水的PH值达到7。

（2）对于磷元素的处理

磷物质一般都会存在于电工业化学废水中，但是对于其处理确实极其困难。一般通过一些化学反应来对其进行处理，比如添加高价金属离子来转化磷元素；利用A2/O工艺来进行生物除磷；或者采取吸附的原理来通过活性泥来去除磷元素。

（3）对于油类物质的处理

电厂废水中一般存在大量的油污，这些油污一般会分为三种状态：溶解、乳化以及悬浮。对于溶解状态的油污来说，我们可以采用活性炭吸附的方法，难度系数较小，比较容易除去；对于乳化状态的油污来说，是三种状态中去除难度比较大的，需要通过临界水氧化处理工艺来进行处理；对于悬浮状态的油污来说通过一般的物理方法也是可以将其去除的，难度系数较小。此类处理一般在超滤系统中先进行分类，再进行相关处理，因此PLC的监控起到了重要作用。

5.2 关于电厂废水处理的发展趋势

①通过不断提高技术创新能力，合理利用PLC等监控系统的功能，加强对处理工艺以及电力技术的开发。

②不断研究并且开发出新型的电厂废水处理系统，不断改进原有的电厂废水处理技能，并且不断提高自身处理技术，改进原来自身的局限性，使得各种工艺效用得到较好的展现。

③不断深化电厂废水的降解机理，以提高废水处理效率为最终前提。

④不断提高人员自身素质，培训工作人员能够更好地使用PLC系统，使得人机互动的过程能够更加顺畅，从而使得电厂废水处理流程能够更有效率。

6 结语

综上所述，环境治理问题是社会主义现代化建设中的大问题，电厂工业作为经济发展的强大动力，自然也是要为环境保护一份力量，其中关于电厂废水处理的问题，我们必须有效率的发挥PLC的高效性和可靠性，从而实现水处理的自动化，提高水处理效率，降低了当地水资源污染的状况，节省了电力制造的运行成本，实现了绿色生产生活的伟大目标，在带来较大经济效益的同时也能创造出良好的社会效益。