在探讨污水处理厂的PLC（可编程逻辑控制器）控制系统设计与实现的过程中，我们首先要了解PLC控制系统的应用领域和重要性。PLC控制系统广泛应用于工业自动化领域，它能够实现对设备的逻辑控制、顺序控制以及定时、计数、算术运算等多种操作。在污水处理厂中，PLC控制系统的作用尤为突出，它负责监控和控制整个污水处理过程，确保水处理的质量和效率。
一、污水处理厂的工艺流程及设备
污水处理厂的工艺流程主要包括以下几个部分：
1. 粗格栅机：用以拦截较大的漂浮物和杂物，保护后续的污水处理设备。
2. 污水泵：负责提升污水，保证其能够借重力依次流过后续处理构筑物。
3. 细格栅：进一步去除污水中的漂浮物，例如丝状、带状漂浮物，保护后续处理构筑物。
4. 旋流沉砂池：去除污水中的无机砂粒，减少污泥中的砂粒。
5. 配水井和STCC生化池：配水井向STCC生化池均匀配水，生化池完成有机物、悬浮物及氮磷等污染物的去除。
6. 紫外消毒渠：通过紫外线消毒，杀灭水中的细菌、病毒及其他微生物，确保出水安全。
7. 鼓风机房及配电间：为生物反应池提供氧气，并保证系统的正常运行。
8. 污泥浓缩脱水机房：处理污泥，通过污泥浓缩及脱水降低含水率。
二、PLC控制系统的主要内容及要求
污水处理厂的PLC控制系统需要实现以下主要内容及要求：
1. 通过现场PLC站采集信号数据，并通过现场总线PROFIBUS传输，利用工业以太网将信号送回中央控制室。
2. 控制系统要求粗格栅机定时开停，细格栅机根据设定的时间运行，排沙设备控制桨叶分离连续运行。
3. STCC生化池需检测溶解氧值，并调节曝气量。
4. 鼓风机房的轴流风机需与鼓风机联动，维持恒压输出。
5. 污泥浓缩脱水机通过联动控制方式工作。
6. 控制系统应具备监控消毒设备的开停，以及根据出水水量控制灯管启动数量。
三、系统设计
基于西门子PLC的监控系统采用3个PLC来实现现场控制，并采集相应的信号，然后通过现场总线和工业以太网将信号送回中央控制室进行监控。所选用的PLC型号包括西门子S7-200系列CPU224和CPU226，这些PLC负责不同区域的控制任务。系统设计中还使用了西门子PLC常用的模拟量扩展模块EM235，它支持4个模拟量输入和1个模拟量输出，能够满足系统的测量需求。传感器的选择必须能够输出标准模拟信号，以便与EM235模块直接连接。
四、传感器及其作用
系统中使用的传感器包括温度传感器、流量传感器、压力传感器等，它们能够输出标准的模拟信号（如4-20mA、1-5V、0-20mA、1-10V）。传感器的作用在于实时监控污水处理过程中的关键参数，如温度、流量和压力，然后将这些模拟信号传输给PLC系统，从而实现对污水处理流程的精确控制。
五、其他控制设备的联动
在控制系统的其他环节，如污泥浓缩脱水机房和紫外消毒渠，也采用了联动控制方式。例如，污泥浓缩脱水机房中的浓缩压滤机、空压机、进泥泵、加药泵、冲洗泵和絮凝制备系统等设备的联动控制，能够提高污泥处理的效率和质量。
总结来说，污水处理厂的PLC控制系统设计涉及到多个环节的精细控制，包括污水处理的整个工艺流程、各个处理设备的运行状态监控、传感器信号的采集处理、以及联动控制策略的实施。这些环节的有机整合保证了污水处理厂的高效、稳定和安全运行。
