基于PLC的污水处理控制系统设计研究

引言：如今城市建设日渐完善，工业产业迅速发展，城市污水排放量不断增长。若不能按照标准处理生活污水与工业废水，将会严重影响生态环境，与现代化社会提倡的环保理念相悖。为防范水污染问题，应积极探寻有效的污水处理技术。然而，污水的整个处理流程比较繁琐，若全面借助人工力量操作处理流程，在各个重点环节不能保证污水处理控制到位。对此，应借助 PLC 技术合理设计污水处理控制系统，提升污水处理的可控性。

1.污水处理控制系统硬件设计

1.1PLC 及拓展模块设计

优选中央处理器，要把握污水处理环节的控制需求要求，确保污水处理控制系统中的 CPU 适配。经过对污水处理一系列相关作用流程，如消毒、沉淀等，确定 CPU 型号。接下来要考虑污水处理目标完成多个模块的设计：当推进数字量拓展模块的设计操作时，要明确对应的数字量输入情况，强化对输入迟延的控制，该指标值为 4.5s。在现场要清晰梳理逻辑隔离线路等部位，在连接过程中检查是否做到逐一相连的效果，完善数字量扩展模块。当涉及通信模块时，可借助 PROFIBUS-DP，如此一来即便存在较多的 PLC 站，也能做到独立控制，使各站信息的传输互不干扰。当设计触摸屏模块时，考虑经济性指标的同时要引进性能优良的触摸屏，模块选好后规范连接 PLC，当污水处理系统正常运行时，进水、消毒等环节的信息会实时显示在触摸屏处，工作人员掌握最新动态后精准实施设备管理举措。

1.2 流量检测回路的设计

当执行污水处理操作时，存在多个污水处理流程，在各个环节均需跟进流量检测。整合并分析检测信息，参考精准的检测结果对每一天所能处理的污水量展开评估，细化到各个流程中，确定对应的水量。经过检测结果的深度分析，也能明确回路中漏水现象是否存在。

综合把握不同的污水处理环节，从流量检测出发打造匹配的回路，这一过程中需用到一体化电磁流量计，当电流信号被流量计接收后，较短时间内便能完成传输操作，最终到达隔离器。接下来，本着较快的速度使电流信号被传输，电流为 4～20mA ，最终交给模拟量的输入模块。

1.3 液位检测控制回路的设计

工作人员要关注污水处理流程中的各个水池的液位变化情况，同时也要确保进水过程为自动调控状态，故而，应强化对液位检测控制的应用。在水池的合适位置，规范部署超声波液位传感器，经过时间的推移各时段的液位信息均能有效测定，传感器监测环节收到大量的信息，支持向模拟量输入模块不断传输。预先设定数值，当 PLC 投入使用开始运行时，以设定值为参考并根据泵的实时状态完成启停调节操作，确保液位始终保持在要求范围内。借助 PLC 打造完整的闭环控制体系，使水量控制的自动化水平不断提升。要想获取更新的液位值，可借助上位机获取信息，也可查看现场显示器的信息。

2.PLC 应用下污水处理控制系统的软件设计

2.1 关键设备的运行流程设计

污水处理系统相对比较复杂，应用设备类型众多，各设备运行流程的清晰展示是工作人员调控操作的参考依据，对此，应合理化设计重点设备的运行流程。泵在整个污水处理环节应用地位较高，当设计运行流程时，找到启动按钮完成按下操作，此时指令作用在提升泵处，其转变为开启状态，接下来会在自动条件下完成检测操作，明确液面水平。如果处于高限液面，工作人员应继续操作，使定时器被启动，同时要积极监测运行状态，了解提升时间是否超出标准，如果存在超时的情况，告警将迅速发出，对提升行为予以限制；如果没有出现超时的情况，可以保持运行状态。当了解液面水平，其处于低限液面，此时选择调整定时器保持启动状态，跟进提升时间的检测，当出现延时的情况时，会在自动水平下停止提升泵。

提升格栅的自动控制水平。在格栅前后，通常会产生明显的水位差，为检测阈值，工作人员以水位差测量仪引进系统作为辅助工具，在信号的支持下，最终送到 PLC，而后 PLC 及时响应，输出相关信息来操控格栅，调整启动和停止状态。观察机械格栅，当产生运行暂停的情况，并且停止时间大于要求时间，此时的系统会参考时间表进而完成操控，并利用自动控制功能促使机械格栅开启[1]。

在生物池中，应关注多元化指标，如溶解氧，还应明确生物池情况，了解空气管中的流量变化，要想检测这些指标，应对应选择设计适宜的传感器。当获得两者的检测值后，主要依托模拟量输入模块，完成检测值的传输，最终到达 PLC，在标准的运算方法下，会提供一个可靠的控制量，进而影响空气管，使其中的进气量等指标被调节。要想设置溶解氧值，工作人员借助控制柜等条件，利用操作屏完成指标值的设定。

污泥脱水机房的控制设计。面对污泥液位，调节和控制阶段需选用污泥泵，提前根据历史数据和现实需求完成标准值的设定，当液位产生变化，不符合标准值范围，便会在较短的时间内启动污泥泵。针对存在的污泥，为做到有效沉降，需借助性能优良的絮凝剂。控制絮凝剂的应用量，工作人员掌握污泥浓度、流量等关键信息，并精准计算污泥的总量，确保提供的絮凝剂量足够使污泥沉降。当获得污泥时，要先使用预脱水机设备去除一定量的水，此时搭配应用反冲洗泵，两者同步运作，使预脱水机在运行过程中设备也能获得清洗。

2.2 组态设计

确定组态设计软件，即 MCGS，进入到达组态截面，找到新建工程完成点击操作，接下来要精准选中设备窗口，接下来操作鼠标，经过对左键的双击处理，可以清晰地看到一个对话框弹出，在其中操作准备应用设备工具箱，选择操作开启，保证一系列串口设备全面添加后，继续操作设备工具箱，执行开启操作。聚焦 PLC 类目，当找出并选择欧姆龙后，最后使 PLC 和组态软件相连接[1]。

结语：通过上述分析可知，如今生活污水、工业污水大量产生，为保护生态环境，应提升污水处理力度。科学设计污水处理控制系统，从硬件设计、软件设备维度出发，做好 PLC 及拓展模块设计、流量检测回路的设计、关键设备的运行流程设计等多项工作，提升污水处理效率。

参考文献：

1]南貌.基于 PLC 的皮革污水处理自动化控制系统设计[J].中国皮革,2023,52(04):34-37.

[2]高伟托.基于 PLC 控制的污水处理控制系统设计与测试分析[J].科学技术创新,2025,(10):35-38.

课题项目：2024 年校教学改革与研究课题“产教融合视域下高职院校机电类专业创新型人才培养研究与实践”（课题编号：JG202405）；2025 年苏州市职业教育专项课题“产教融合视域下创新型技术工人培养路径研究—以机电一体化专业为例”（课题编号：Szzjzxlx202525）