基于PLC的电气自动化控制水处理系统设计

基于PLC的电气自动化控制水处理系统
设计
摘要：现代生产生活中，水和电都是重要的基本物质，在当前对水、电需求
加大，且工业制造生产中对水质有更高要求的背景下，水处理系统也应进一步优
化升级，使水质达到生产、生活要求。

传统水处理方式，其自动化程度低、资源
消耗大、效率低等问题，不利于工业用水。

当前供水方式中采用PLC电气控制技
术和电气自动化技术等，其效率提高、可靠性增强、节能性更优，在当前背景下
有着重要的现实意义。

文章分析了基于PLC的电气自动化控制水处理系统基本内涵，并基于当前其设计中存在不足，提出合理的优化策略。

关键词：PLC；电气自动化控制；水处理系统；优化设计
近年来，我国工业生产、居民生活中产生的污水量大大增加，而对水资源的
需求也在增长，为满足生产生活需要，开展水处理的意义凸显。

水处理技术即对
水质进行处理，以减少环境污染和水资源浪费。

对此，要求保障水处理系统的性能，能够稳定、高效运行，以提高水处理效率，维护生态安全。

因此PLC电气自
动化技术的运用引起关注，利用该技术优化水处理系统设计，可以提高水处理品
质和效率，满足不断增长的水处理压力。

1.PLC在水处理中的应用
企业生产中需要复杂流程来完成水处理工作，特别是在处理化学水方面所需
工序更繁杂。

以往水处理过程中，使用继电器控制程序，复杂的接线加大了程序
修改难度，且设备不断老化、维护难度大等因素作用下，难以保障水处理系统可
靠性，降低其使用频率。

为改善继电器控制缺陷，在程序控制方面可采用PLC技术，其编程简单方便、使用可靠性好、环境要求低，PLC电气自动化被广泛应用
于水处理系统中，可以实时、自动化控制、监测水处理，促进水处理效率的提高，降低能耗。

PLC电气自动化控制程序设计中，包含几大模块，包括阳离子交换器、阴离
子交换器、再生程控、停运程控和过滤器。

系统运行中需依次清洗阴离子和阳离
子交换器，然后系统可正常运行处理水。

检测水的电导率时，可采用电导率传感器，判断该值是否达到标准，符合标准则可过滤水，与标准不符需重复开展清洗，直到水质达到排放标准[1]。

2.PLC在电气自动化控制水处理系统中存在问题和不足
2.1精度问题
在PLC电气自动化控制水处理系统运行中，受环境等因素影响会产生控制精
度问题等，常见原因就是系统线路、部件老化，无法及时传递信号，且在信号传
递中容易出现信号丢失问题。

特别是一些故障高发部位，如设备接线和触点等，
解决不及时会对水处理系统控制精度产生影响，降低设备的自动化控制质量和水
处理质量[2]。

2.2运行问题
系统运行问题，主要是受到荷载、电磁干扰作用，或者存在设备故障，而导
致实际程序指令传输不畅，系统在程序指令丢失后，无法进行相关的设备控制，
影响到水处理系统的运行。

同时，经常出现故障的还有电动阀、机械开关等。

2.3运维问题
企业生产中要保障生产顺利进行，需要定期开展设备运维管理，而不少企业
运维人员素质不足，甚至专业技能欠缺、责任感薄弱。

同时企业自身可能没有建
立起高效、科学运行的运维机制，导致设备长期处于超负荷运行下，容易加大故
障隐患。

在现代科技发展下，运维工作也应与时俱进，运维机制、运维人员需及
时更新。

此外，就是要加大对运维工作的监管力度，确保其落实到位。

3.基于PLC的电气自动化控制水处理系统设计优化策略
3.1水处理系统工艺流程
（1）双级RO系统。

原水经原水电磁阀到达原水箱内。

原水箱内的水通过过
滤器过滤其中泥沙，然后水再进入活性炭过滤器过滤掉微小颗粒。

经过预处理后，水再次进入一级保安过滤器进一步过滤后，经一级高压泵的扬程流入一级反渗透
装置排除浓度高的水。

然后流入中间水箱内，经中间水泵的扬程到达二级保安过
滤器。

中间水泵后需设置PH调节装置，PH剂、中间水通过计量泵进入二级保安
过滤器进一步过滤，然后流入二级反渗透装置处理后进入纯水箱。

最后，经纯水
泵的扬程经过紫外灯，对水进行杀菌处理。

（2）清洗系统。

双级RO系统长期停运，其寿命会因为反渗透装置细菌问题
而缩短，且水质也会受影响。

因此必须在停运期间做好清洗工作，开通手动蝶阀
使二级反渗透的水流入清洗水箱内，并经清洗水泵的扬程到达清洗过滤器过滤大
于3um的颗粒，过滤过水通过一级和二级反渗透的进水口，排除冲洗后的水完成
清洗。

（3）循环水系统。

水池内水长期静止其表面会积累尘埃、水体内会滋生细菌，需做好杀菌除尘工作。

管道深入水池上吸水池吸水，将循环水泵开启，使水
进入填充了石英砂和活性炭的多介质罐体，通过计量泵使杀菌剂与过滤水进入水池。

长期循环后，多介质罐体内尘埃量大，需停运驯化水泵，将反洗水泵开启，
水可进入罐体，然后将排水蝶阀打开排除水，完成罐体清洗。

3.2系统中PLC程序设计应用分析
（1）硬件设计。

在PLC控制站中模块较多，也产生了两种解决方案，即冗
余和非冗余解决方案，采用冗余解决方案的为MBR，其余为非冗余方案，CPU需
设置两个独立接口，保证主频和时间控制达标，可以无缝切换各接口。

（2）软件设计。

软件设计目的是更快速开发工艺过程，以图形、画面形式
开发工艺，利用图形工具制作开发图形，更好地开展图形设计。

（3）上位机与下位机通信。

上位机可选择MCGS,建立起触摸屏一体机，实时
开展对处理现场的监测，分析判断设备运行状态，并基于此做出调整。

下位机的
选择，要满足开发商控制要求，可以灵活进行无水处理系统程序设计。

比如S7-1200PLC，通信中需转换继电器值，具体操控则采用读写模式进行。

PLC对MCGS
灯进行控制，改为只读模式，对OLC继电器值进行采集，即可控制灯光。

在设计时，要合理排列任务顺序，明确主次，然后依照次序向传感器位置发送。

（4）在设计PLC系统过程中，需要测量实际水箱水位，在水箱中放置低悬
浮球，通过其位置传输数据，确保编辑工程具有有效数据。

如果水位不达标，则
可通过二级高压关闭水阀。

3.3提升PLC电气自动化控制水处理系统质量举措
（1）提升信号稳定性
PLC电气自动化控制水处理系统运行中，控制精度问题一直是生产运行中常
见问题，由于系统中设备、部件等老化、磨损，而导致水处理环境质量差，容易
发生信号传输故障。

对此，需优化改进水处理系统，特别是要提升信号传输的稳
定性，可首先改进、更新主界面控制功能模块来增强传输稳定性，然后将设备材
料替换为抗腐蚀性更强的材质，增强信号传输灵敏度，能够及时传输系统控制指令，然后指令得以准确执行，实现高精度PLC电气自动化控制。

（2）故障提示及预警
应用PLC电气自动化控制水处理系统过程中，需要确保系统具备故障检测和
预警功能，因此在设计中要增设故障预警系统，采用可视化装备、监控装置、定
位系统等，将报警系统与局域网连接，员工不需到达现场，通过监控仪器即可实
时查看水处理系统各环节和各设备，以及时掌握系统运行情况。

然后对比故障系
统检测到的信息数据和原先输入正数据，快速判断故障问题，然后进行处理，维
护系统稳定运行。

在检测到故障、异常时，故障系统可及时发出预警信号，工作
人员则可及时解决问题，问题彻底解决后，预警系统才会停止警报[3]。

（3）提升管理与维护人员素质
当前PLC电气自动化控制系统维护、管理方面，人才缺乏问题严重，需加大
对人才队伍建设的重视。

培养不同层次、不同类型的综合型人才，满足系统实际
使用、管理、维护、创新升级需要。

对现有工作人员需加强培训教育，提升其知
识水平和职业素质，能够认识到水处理系统维护重要性，积极做好设备维护工作，
且实现标准化维修管理，延长PLC电气自动化水处理系统使用寿命、提升水处理质量。

结束语：
基于PLC的电气自动化控制水处理系统设计时，要注意其可靠性和控制精度等问题，配置高效故障监测和预警系统，建立起完善的运维机制，发挥其优势，实时监控水处理系统，降低故障几率和成本，提高水处理质量和效率。

参考文献：
[1]刘远会. 基于PLC的化工污水处理自动化控制系统设计[J]. 中国石油和化工标准与质量,2023,43(11):178-180.
[2]唐娜娜. 基于PLC的污水处理控制系统设计[J]. 南方农
机,2022,53(23):185-188.
[3]宋元明. 基于PLC的电气自动化控制水处理系统分析[J]. 中国设备工程,2021(3):116-117.。