摘要：在石油开采过程中，会伴随各种含油污水的产生。石油开采污水处理设备体积庞大，各处理单元电气设备分布散乱，操作时需要多处协调，浪费了极大的人力成本。本文以触摸屏作为人机交互的媒介，可编程逻辑控制器（PLC）作为主控单元，结合多种传感器和执行机构，设计了一套能集中式进行污水处理评价的控制系统。系统集成化程度高，运行稳定、可靠。
关键词：污水处理；控制系统；PLC；传感器；执行机构；触摸屏
引言
石油勘探产生的废水主要含有悬浮物和原油重要有效处理，使废水达到回注油层标准[1]。而进行污水处理的设备体积庞大，各类仪表和电机等的控制单元分布的比较分散，难以兼顾。既要手动控制各类电机的启停、转速，又需要观察各类仪表的示数变化，操作难度高，容易误操作引发危险，造成无法估量的损失。可编程逻辑控制器(PLC)可靠性高、编程方便、开发周期短，特别适合对继电器——接触器控制的系统的改造[2]。本文以触摸屏作为人机交互的媒介，可编程逻辑控制器（PLC）作为主控单元，结合多种传感器和执行机构，设计了一套能集中式进行污水处理评价的控制系统。相较之前污水处理设备常采用的分散控制系统而言，本系统将各电气设备的控制单元集中在触摸屏上，操作方便。此外，对于需要按钮控制启停的设备，本系统单独配备按钮，既保证了系统运行的稳定性，又增加了设备的实用性。
1工作流程
目前，石油开采废水处理方法有物理法、化学法和生化法[3]。实际应用过程中，由于每种方法都存在本身的局限性，通常是两三种方法结合使用[4]。设备的工作流程如图1所示，主要是除去微生物、残余油、非溶解固体、溶解气体和溶解固体。含油污水处理过程中，需要根据污水水质的不同进行判断，加入混凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、脱氧剂、气浮剂以及酸、碱等不同的化学药剂。反应后的液体先经过压滤机，再经过斜板沉降器，利用密度差进行进一步分离。其中，水中的油会上浮，而泥沙等则下沉。在气浮沉降器中，液体中细小气泡进一步上浮，带走水面的细小油粒。电化学水处理器中，进一步降低盐类离子浓度。本污水处理系统将过滤作为最后一道除油除悬浮物的把关的重要工序。含油污水进行深度处理后，先经过砂滤器，再经过多滤料过滤器，最后经过精细过滤器达到低渗层油藏的注水水质要求。
2系统设计
本系统采用西门子SMART系列触摸屏1000IEV3，采用的PLC为西门子S7-200SmartSR40。需要控制和通讯的电气设备主要有搅拌电机、加药泵、提升泵、流量计、液位计、温度表等，系统框图如图2所示。触摸屏和PLC之间通过网线相连，进行通讯交互。PLC的CPU本体有多通道数字输入输出能力，通过组合相应扩展模块还能具有模拟量输入输出能力。将PLC的数字输出口接到中间继电器上，进而控制主电路的接触器，实现提升泵、加药泵和其它泵类的启停；将PLC扩展后的模拟量输出口接到加药泵的电流输入口，通过输出4～20mA的电流给加药泵可控制加药流量的大小；将PLC扩展后的模拟量输入口接到流量计和液位计的电流信号输出口，采集二者输出的4～20mA来实时显示流量的大小和液位的高低。此外，PLC具有RS485/RS232通讯口，可以和温度表、变频器进行Modbus通讯，达到实时显示温度和控制搅拌电机转速快慢的目的。
3触摸屏软件设计
上位机界面如图3所示，通过触摸屏布置输入框、显示框和操作按钮等操作控件，可进行加药流量、电机转速、电机启停的控制和温度、流量、液位的显示。界面下方设有其他界面的切换按钮，可切换到其他界面进行电气设备的状态监控、操作相关参数设置和报警信息查询。本文采用的HMI为经济性的触摸屏，本身并不支持报表功能。SR40CPU有16KB的数据存储区，通过将数据在PLC中分多次锁存，可以轻松满足各电机的状态存储及通讯的数据存储，达到报表的实现效果。并提供按日期搜索的功能，将之前锁存的数据在触摸屏上调用显示。
4总结和展望
本文设计的污水处理评价控制系统稳定可靠，对设备的电气控制部分进行集中式的布局，操作方便，改变了设备运行时需要多人配合操作的状况，对提升污水处理的工作效益和经济效益，具有很高的推广应用价值。
参考文献：
[1]宋鹏.简述石油开采废水处理技术的现状与展望[J].中国新技术新产品,2012(1):199.
[2]廖常初.PLC编程及应用[M].3版.北京:机械工业出版社,2008.
[3]殷永泉,邓兴彦,刘瑞辉,等.石油化工废水处理技术研究进展[J].环境污染与防治,2006(5):356-360.
[4]袁惠民.含油废水处理方法[J].化工环保,1998(3):3-5.