可编程控制器在现代化污水处理的应用
[摘 要]本文阐述了可编程控制器的基本组成、工作原理和主要特点，并以保定市污水处理厂的实例讲解了可编程控制器在污水处理厂的实际应用。
[关键词]可编程控制器 基本组成 工作原理 污水处理厂
1 前言
可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点。近年来，在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。
随着我国自动化技术和仪表检测技术的发展，自动调节仪表逐渐被污水处理厂所采用。尤其是近几年来，我国新建城市污水处理厂大都采用了目前较为先进的可编程控制器系统。一些利用外资兴建的污水处理厂也越来越多，它们几乎都采用了可编程控制系统，大大缩短了我国污水处理厂与世界上先进发达国家污水处理厂在自动控制领域的距离。1996年投入生产的河北保定污水处理厂也是其中的一个。
2PLC的主要特点
由于控制对象得复杂性，使用环境的特殊性和运行工作的连续长期性，使得PLC在设计结构上具有许多其他控制器所无法相比的特点:
2.1可靠性高，抗干扰能力强;
2.2通用性强，使用方便;
2.3程序设计简单、易学、易懂;
2.4采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便;
2.5系统设计周期短;
2.6安装简便，调试方便，维护工作量小;
2.7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产.
综合以上特点可见，PLC的诸多特点正是迎合了广大用户的需求，弥补了其他控制器的不足。因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用。在现代自动化的污水处理厂更是不可缺少。污水处理厂的过程控制都有一个共同的特点，就是开关量多，模拟量少。以逻辑顺序控制为主，闭环回路控制为辅，因此，以次见长的可变成逻辑控制器在污水处理中得到了广泛的应用。
3基本组成
3.1 CPUPLC的控制**，它由控制器和计算器组成，PLC在CPU的控制下使全机有条不紊的协调工作，以实现对现场的各个设备进行控制。
3.2 存储器 PLC系统中的存储器主要用于存储系统程序，用户程序和工作状态数据。
3.3 输入输出模块 生产过程中有许多控制变量，如温度、压力等PLC与工业生产过程的联系是通过I/O模块实现的。
3.4 编程器 PLC的重要外部设备，通过它将用户编写的程序送到PLC的用户程序存储器，因为它的任务就是:输入程序、调试程序和监控程序的执行过程。
4工作原理
PLC的工作方式与微型计算机相比有较大的不同。PLC不是利用微型计算机中的中断处理方式，而是采用循环扫描的工作方式。CPU按照系统程序所赋予的功能，接收并把用户程序和数据存在RAM中，系统上电后，它按扫描方式开始工作，从**条用户指令开始，逐条扫描并执行直到*后一条用户指令为止。它不停地进行周期性扫描，每扫描一次，用户程序就被执行一次，由于PLC扫描用户程序的时间一般只有几十ms，因此可以满足大多数工业控制的需要，而且响应速度远远高于其他控制器。PLC按扫描的方式执行程度是*基本的工作方式，也是*主要的。这种工作速度不仅适应于工业生产中80%以上的控制设备要求，就是在具有快速处理的高功能PLC中,其主程序还是以扫描方式执行的。
5 现代污水处理厂
在此以河北省保定市银定庄污水处理厂举例说明。
保定银定庄污水处理厂采用二级分布式计算测控管理由中心控制室的计算机对全厂监控主要工艺设备的运行，采集工艺参数和设备运行状态信息，必要时对工艺过程进行干预，发出指令，有相应的PLC执行。系统的基本组成由下图所示:
图1 系统结构图
保定银定庄污水处理厂自动化系统采用了4台芬兰AlfaLaval公司生产的系列PLC控制现场的一次设备，配置为开放式的网络通信平台，支持串口通信，现场总线通信。操作员站选用了两台康柏工控机，软件开发平台选用的是Sattgraph组态软件。本系统具有上位机监控功能和模拟盘监控功能，两者互为热备用方式并列运行，
每个可编程控制器均采用标准的模块式结构，由电源、处理器、接口、输入输出模块和通讯模块组成，它们之间通过SATTBUS总线连接，每个PLC均采用相同的编程方法，有利于程序的编写和扩散。PLC工作方式为循环法，即每个周期扫描输入端口一次，读入输入模拟量和数字量，输入程序制定的存储单元，按照程序设计对每个模块进行检查，如发现错误则运行相应错误管理程序并报警。如各个单元正常，则通过输出模块管理各个设备的工作状态，控制机器运行，同时，对这个周期的输入输出数据进行保存，通过SATTBUS总线传递到上位机，进行数据曲线显示和报表打印。设在现场的PLC根据既定的程序，对其管辖区域中的工艺和电气设备进行控制，可用编程器对程序进行修改，一经确认，系统可按新的程序有规律的运转。
该方案配置体现了分散控制系统的优点，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时相应快和系统危险分散，操作管理集中便于集中管理。
下图为可编控制器用于泵站水位控制的示意图:
图2 泵站水位控制
在污水处理厂进水泵站，回流污泥泵站，为了保持水泵的高效率运行，常常对其水池液位进行控制，，如下图所示，用一台液位计来测量进水泵站积水池的液位，并将该液位信号送入可编程控制器系统，由可编程控制器根据液位高低来控制泵的开、停，使进水池液位保持在一定的范围内。在该系统中，输入/输出PLC的信号包括:液位信号输入（模拟量输入）、每台泵的运行状态信号（开、停或报警，开关量输入）、开/停泵的控制信号（开关量输出）。
泵站水位控制
保定市银定庄污水处理厂一期工程自1996年投产运行以来,日处理污水量8万吨，生活污水占65％，工业污水35％，至今已正常运行七年，自动控制系统运行良好自动控制显著，可编程控制器与工控机的有机结合以及计算机网络的应用大大提高了生产现场的自动化控制水平和管理水平。
6前景
随着工业自动化、计算机集成技术的飞速发展，PLC也在向高功能、高速度、大容量发展，PLC系统的的应用范围和应用规模也将会越来越大。城市污水处理工程的建设正以****的速度发展，大大加快了我国工业自动化的进程。