摘要：污水处理厂在运行过程中对电气自动化系统的稳定性与智能化水平提出了更高要求，PLC 技术因其结构简单、可编程性强和环境适应性好而广泛应用。本文基于污水处理流程特点，深入分析 PLC 控制系统在污水处理厂各环节的应用现状与技术瓶颈，从系统架构、信号采集、远程通讯及控制策略优化等方面提出改进路径，构建智能化、高效化、安全性的自动控制体系。

关键词：PLC 控制；污水处理；自动化系统

一、污水处理厂PLC 控制系统现状分析与问题识别

（一）污水处理工艺链条复杂导致PLC 系统模块间协同效率不足

污水处理工艺由进水泵站、预处理、生化反应、沉淀过滤及出水消毒等多个阶段构成，每一阶段均需由 PLC 控制对应的电气执行单元与传感检测模块。由于控制需求分散、工艺节点繁多，PLC 系统面临大量 I/O 点分布与信号交叉问题。在缺乏统一协调机制的架构下，各 PLC控制单元间运行逻辑割裂，数据交互效率低下。部分系统采用独立 PLC控制单元运行，信息同步主要依靠硬接线或手动传输，不仅造成通信链条冗长，也影响故障响应与整体运行效率。复杂工艺中存在多种环境变量与突发状态，现行 PLC 系统无法实现实时动态调节与模块化协同，限制了工艺的智能联动与响应弹性。

（二）现场信号采集不精准与传感器部署不合理影响控制策略可靠性

PLC 自动化系统的控制精度与决策效果高度依赖于现场数据采集的准确性与及时性，污水处理厂中由于水质成分多变、设备腐蚀强烈、传感器频繁失效等问题，导致采集信号常存在延迟、误差或失真现象。部分仪表布点不符合流速、液位、温度等关键参数变化分布特性，使得检测数据不能真实反映当前水处理状态，影响 PLC 执行的控制逻辑精准性。在进水波动剧烈或突发污水冲击负荷情形下，采集系统响应滞后，PLC 控制指令无法及时调整气水比、曝气强度与加药量，容易造成系统短时间内超负荷运行或能耗浪费，暴露出信号系统与控制算法之间的实时性耦合问题。

（三）传统PLC 程序设计模式缺乏智能判别与故障自诊断功能

传统 PLC 控制程序设计以固定逻辑控制和顺序指令执行为主，程序结构简单、功能针对性强，但在面向污水处理系统这种多变量、非线性、动态耦合的复杂工艺中，缺乏足够的智能化处理机制。面对水质波动、水量变化与设备运行状态变化，PLC 程序无法依据历史数据与运行趋势进行预测与判断，无法主动调节控制策略或启动预案响应。系统发生故障时，仅能通过报警信息输出故障代码，缺乏定位分析与处理建议，维修人员需通过人工巡检排查，耽误修复时机，影响整体运行效率。系统整体缺乏对运行环境的学习能力与自适应特性，难以满足污水处理厂对智能控制与自动运维水平的持续提升需求。

二、基于PLC 的污水处理厂自动化控制系统优化路径探索

（一）构建集中控制架构实现PLC 多模块分布式协同联动控制

优化 PLC 系统结构需从整体架构层面进行再设计，将原有各独立PLC 单元整合至统一的集中控制平台，通过主控制器与远程 I/O 模块组合方式实现多站点联动。在主PLC中配置中心处理单元和人机界面模块，承担全厂自动化控制任务的策略决策与全局调度，将预处理、生化、消毒、回流等各处理单元对应的远程 PLC 站设为从属模块，统一协调其任务分配与数据上传。通过工业以太网建立高带宽的数据通信链路，实现各子系统间的高速数据交换，避免控制逻辑冲突与时间延迟。平台应支持 OPC 协议，允许 SCADA、DCS、数据库系统与 PLC 高效集成，提升整个系统的信息融合能力。该集中控制结构既能确保系统灵活扩展性，又能提升跨模块协同效率，是构建高可视化、高可靠性智能污水处理控制平台的基础。各子系统的状态信息、能耗数据与水质参数集中上传至主控系统，使管理人员实现全过程监管与一体化调控，形成控制集中化与执行分布式并存的先进结构体系。

（二）优化现场传感器布设与多参数融合算法增强控制响应精度

为提升污水处理系统控制响应的灵敏性与准确性，需对传感器布局方案进行系统性优化设计，结合工艺流程与参数变化敏感区域部署关键测量点。在进水区设置电磁流量计、液位仪与 COD 在线监测仪构成前端负荷检测网络，在曝气池布设溶解氧、温度、pH 与氨氮复合传感模块，提升曝气控制与生化调节的联动能力。传感器之间通过无线传输或工业总线与 PLC 输入端口连接，支持多信号融合控制模式，避免单一参数失准带来的控制误差。PLC 程序中引入基于模糊逻辑与PID 混合算法的控制逻辑框架，将各项参数标准化处理后进行综合判别输出控制指令，实现精准调节曝气风机转速、加药泵频率等执行动作。系统运行过程中动态监测各传感器状态，对存在漂移、失灵的设备发出维护警告，并启动冗余数据补偿机制，确保控制指令不因单点故障中断。

（三）嵌入自适应控制与智能诊断模块提升系统运行智能化水平

传统 PLC 控制策略缺乏对系统运行状态的识别能力与自我优化机制，构建具备自适应与故障诊断功能的控制系统成为优化方向之一。在PLC 控制器中引入自适应控制模块，根据污水流量、水质波动等实时数据动态调整控制参数，如曝气池中溶解氧波动频繁，可通过在线调整PID 参数响应变化，提高调控稳定性。控制逻辑中嵌入专家系统，依据历史运行规则与经验公式进行智能推理，当系统负荷突变或传感器异常波动时触发预设逻辑路径，自动切换至备用运行模式或延时调节策略，减少运行波动带来的风险。在设备管理模块中增加智能故障诊断功能，依据传感器反馈、运行记录与报警日志建立多维故障特征模型，实现设备运行异常预警与初步原因定位。系统通过人机界面将诊断信息实时可视化呈现，并结合维修记录提供最优应对方案建议，显著减少维修周期与人力成本，提高自动控制系统运行的自主管理与预测维护能力。

（四）结合远程监控平台与数据云端管理实现系统智慧化升级

构建面向未来的智能污水处理自动化系统，必须实现控制信息的跨平台共享与远程操作能力。基于 PLC 的控制网络可接入远程监控云平台，实现数据采集、控制指令与运行报告的云端存储与访问。每个PLC 单元通过工业路由器连接至公网云平台，在保障 VPN 通道与数据加密协议的前提下，支持运维人员随时远程查看系统运行状态、参数趋势与报警信息。云平台构建大数据分析模块，长期积累运行数据后可开展对水量、水质、电耗的趋势预测与效率评估，形成数据驱动下的能效优化路径建议。平台通过手机端、Web 端与 SCADA 系统协同运行，实现多终端一体化运维管理。远程平台还可嵌入专家指导系统，支持自动化控制策略在线更新与程序远程下发，降低因系统升级所需的现场调试频次，提高控制系统的柔性与可持续演进能力。

结束语

基于 PLC 的污水处理自动化控制系统在优化结构协同、强化数据采集、嵌入智能控制与实现远程运维等方面不断创新演进，为污水处理厂构建高效、安全、智能的运行体系提供了坚实技术支撑。以智能化改造提升管理精度与响应速度，将成为推动现代环保设施高质量运行的重要发展方向。

参考文献

[1] 王晓东. 基于PLC 的污水处理自动化控制系统设计与优化[J].电气自动化 ,2023,43(02):65-70.

[2] 赵新宇 .PLC 与远程监控系统在污水处理工程中的融合应用[J]. 给水排水 ,2023,59(04):82-88.