随着经济的快速发展，环境污染越来越严重。越来越多的污染物被排入水中，而且没有经过降解处理就随意排放，造成了巨大的水污染问题。如果能有效地收集和降解污染物，将大大改善水环境系统，获得良好的经济和环境效益。城市污水的回收利用是节约用水的重要措施。能否将废水变废为宝，实现水资源的再利用，是一项非常有价值的研究内容，也是国家高度重视的工作。污水处理的最终结果是水资源的再利用。生活污水不同于工业污水，其特点是水质污染严重，水质和水量系数变化大，污染物复杂多变，难以降解。因此，如何降解水中的污染物是最重要的。但生活污水来源简单，处理难度小，污水再生率大，从污水处理技术和污水处理成本考虑，是相当可行的，并具有较大的经济价值。新型PLC远程监控系统可实现对污水的自动监控，可大大提高污水处理能力。
1、污水处理工艺流程
本文采用 sbr 法处理城市污水，即序批式活性污泥法处理工艺，其原理是利用微生物处理沥青废水。它是一种连续进水间歇曝气排水处理技术，污水处理方法多种多样，主要目的是将污染物分离、去除或转化为无污染物质，达到无污染的化学处理顺序。污水处理技术主要分为物理法去除污染物、化学法去除污染物和生物法去除污染物。城市污水中污染物组成复杂混乱，单一的方法可能无法解决问题，需要结合多种方法进行处理，以便对不同性质的污染物和污泥进行无害化处理，达到国家排放标准。
城市污水处理设备主要由格网、沉砂室、一级沉砂室、二级沉砂室、曝气室、消毒室等组成。治疗方法是物理、化学和生物方法的结合。采用物理方法为主处理方式，利用格栅截留悬浮物等大分子物质，再通过沉砂室和初沉淀池进行预处理。活性污泥法作为一种二级处理方式，利用废水中的微生物吸收水中的有机物，然后将其分解成无机小分子以减少废水中的有机物。化学法作为废水处理中的一种三级处理方式，不仅可以通过二沉池对废水进行氯消毒，还可以对污泥进行浓缩、脱水、干燥，以便用于下一轮的废水处理。
远程监控系统采用管理系统结构，设备由上位机、下位机和现场仪器设备组成。远程监控系统可实现数据的实时采集和监控，并对数据进行自动控制。监控中心的控制室主要有两台上位机和一台打印机。下位机有三个 PLC 控制站，即第一 PLC 站和第二 PLC 站和第三 PLC 站。
3、PLC 监控系统的结构
3.1硬件组成
自动控制系统分为上位监控和下位监控，监控级由两台控制机和一台推土机组成，其作用是实现对污水处理现场的实时监控，可随时打印监控数据，便于管理。控制台由西门子 S7-400PLC 组成，PLC 安装在进水泵房、鼓风机房和污泥泵房。控制机与 PLC 之间通过以太网进行通信。
3.2软件组成
S7-400是一个功能强大的工程系统，可用于S7-400系统的配置、编辑、在线指令等，能够监测环境数据采集，实现对系统的实时监测，因此在环境监测和控制中得到了广泛的应用。
4、监控中心的设计
监控中心的主监控系统界面可以显示污水处理过程的流程图和各种仪器设备的数据、水流量之和、参数设置、设备的运行状态、各设备的运行功能等。污水处理过程中使用的设备可以设置为自动或手动两种状态。这通常取决于实际情况。将污水处理池的曝气时间、曝气工作量、搅拌时间、空闲时间等设置为自动运行状态。另外，监控系统存储历史数据，可以进行数据查询，导出和打印报表。
该系统的主要特点如下:
(1) 每台水泵可根据水位高度自动启动或停止，根据运行时间，实现主备水泵相互切换运行，避免长时间工作造成水泵的过度磨损。
(2)在实际监测中，可以合理设置曝气时间、曝气间隔时间、搅拌时间、搅拌间隔时间、重复使用次数等参数，实时监测运行过程，一些参数可以调整，便于污水处理工程的控制。这样不仅节省了时间，还可以实现无人值守的目标，节约了人力等成本的投入。
5、通信网络设计
通信网络连接监控系统和PLC控制系统。它的稳定性关系到整个系统，因此通信网络在整个系统中起着至关重要的作用。本文所设计的通信网络是基于工业以太网TCP/IP协议的。为保证通信网络的正常运行，中央控制室设置了以太网交换机。同时，采用光纤作为传输介质，将PLC系统分布到各个区域，实现对各个区域的监控。系统中预留了GPRS无线通信模块，方便将监控数据传输到环保部门监控中心。
6软件系统设计
在工程设计中，设计软件的质量直接影响到系统的质量控制，以及操作人员和设备的安全，因此开发一套实用有效的软件是非常必要的。根据系统的实际情况，软件开发设计可分为上位机软件设计和下位机软件设计。
6.1主机计算机软件开发
人机界面开发,充分利用Windows图形函数的设计和改善界面,在设计的过程中,多线程和COM组件和其他新技术,实现软件稳定、可靠的特点。本设计使PC机比以往专用计算机开发的系统更具通用性，大大减少了软件开发人员在工程控制中的重复性工作，并且本软件还可以利用PC机的软件资源进行二次开发。
（1）弹出式菜单:系统设计包括系统流程图、实时趋势图、历史趋势图、告警设置和记录以及参数表和帮助等功能选项。用鼠标单击不同的选项按钮，选择响应的图像。可根据需要随意切换画面，这些界面可实现屏幕复制和打印输出功能。
(2)工艺流程图设计:本设计可实时动态显示各反应池的流程状态。
（3)趋势显示屏: 实时趋势显示屏可以实时动态显示参数的变化曲线，这些动态趋势显示屏参数可以保留一个月，并可以打印出来。
(4)报警屏幕: 当故障发生时，报警盒弹出，语音报警显示故障位置，并记录详细的告警信息。
(5)参数表屏幕: 用于设定各参数值。
(6)帮助界面: 该软件的设计目的是为用户提供图片和照片的帮助，解决用户在使用过程中遇到的问题。
6.2下位机控制程序的开发与利用
在本系统的设计过程中，现场控制软件使用了一个特定的编程软件—— STEP7，它是包含仿真编程和控制的标准软件包，支持3种编程语言，并且提供一系列相应的功能应用。STEP7处理逻辑关系的功能强大，支持多层次嵌套的程序结构，简化程序结构设计的复杂性。根据工艺流程的逻辑要求，该程序实现整个系统所有设备的自动控制，设备故障和液位等报警的联锁保护，灵活设置运行参数，还可以通过声光报警的方式提醒操作人员处理紧急系统故障。
7、结论
PLC远程监控系统在实际污水处理中发挥了重要作用。它不仅可以自动控制排污，还可以远程监控排污设备的运行。因此，在实际废水处理中具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]崔心惠. 基于4G网络的污水处理远程监控系统研究与应用[D].安徽工业大学,2018.
[2]唐靖伟,王鹏,许德浩.基于PLC的远程监控系统在污水处理中的应用[J].仪器仪表用户,2015,22(02):30-32.
[3]曹丽婷,田景文,黄桂林.PLC和组态软件在污水处理远程监控系统中的应用[J].机床与液压,2008(07):202-204+248.
