浅议采用PLC和MCGS的污水处理控制系统

摘 要：随着环境问题日益显著，对污水的处理也变得十分重要，在污水中通常有较多的污染物，要将其进行有效的处理。在现代工业中PLC系统的应用已经越来越多，通常都采用MCGS软件，有效的完成了对污水处理的控制。

关键词：PLC；MCGS；污水处理

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0070-02

前言

随着人口的增长，污水的产生越来越多，污水处理技术越来越重要。目前我国很多污水处理系统中都使用了PLC和MCGS的污水处理控制系统。这样能够达到更好的污水处理效果，同时还能提升处理效率。

1 污水理系统的基本要求

1.1 明渠内的格栅

成组的平行金属栅条做成了格栅，通常情况下，格栅呈倾斜状态放置在污水提升泵到集水池的主要渠道上面，对污水里含有的大块固体废弃物进行拦截，例如生活垃圾等，这样能够有效保证阀门、管道及相应的处理设备处于正常的工作状态，防止受到这些物体的损坏。一般来说，污水通过格栅的速度越缓慢，所对应的拦截废弃物的效果越显著，但是如果速度太过于缓慢，那么会对格栅造成阻塞的情况，这样就会减少过水面积，从而导致水流速度加快。所以要确定污水通过格栅的速度，就要做全方位综合性的考虑，污水的主要组成、污水含有泥沙的百分比。对于格栅的间距也由污水的性质来决定，使其技能满足水泵的要求，同时还能满足后续设备的要求。

1.2 平流隔油池

在平流隔油池里面，通常都装有很多设备，通常会有链条式刮泥、刮油机，废水从池子的一边进入，从另外一边向外流出。在池子里的污水水平方向的流动速度非常小，包含在水中的油滴会在水中上下浮动，之后在表面进行聚集，由池子配套的集油管和刮油机把它们收集起来。如果密度较大，那么会下沉到底下，最后收集排出。

1.3 SBR反应池

对于SBR法来说，其处理污水的运行方式是间歇式操作，对污水进行分批处理，在每一个池子里面都会有曝气池和二沉池，在处理系统中，不进行二沉池的单独设置，污泥回流设备也不会单独设置，对于污水的均质调节池也不进行设置。许多的反应器组合在一起构成了SBR法，污水是按照一定的顺序进入到反应池中，在整个污水处理的过程中，其反应工序都是按照一定的顺序进行排列的。

2 污水处理系统的工艺要求

2.1 提升泵启闭控制

在整个对污水进行处理的系统中，设置有6台泵，把其两两归为一组。在安装有污水提升泵的池子达到所需要的液位时候，污水提升泵开始工作，如果水位达不到要求，泵不发生运行。

2.2 除污机控制

在污水处理系统里面除污机的安装非常重要，在明渠里面的粗、中格栅上都要进行安装。如果在格栅的前后会形成一定数值的液位差，那么除污机处于正常运行状态，除此之外，都是处于关闭状态。

2.3 刮油、刮泥机控制

在污水处理系统里面，刮油、刮泥机通常只设置一套，在平流隔油池里面。在它处于正常工作状态的时候是进行连续式作业，只有进行维修时候才停止。

2.4 曝气机控制

在每一个反应池里面都需要配备有曝气机，通常该设备采用变频电机进行启动的控制，通过PLC编写程序，完成对曝气机的自动控制。在不同的反应周期中，曝气机完成相应的运转，并根据实际情况进行自动的调节，达到节能的效果。

2.5 滗水器控制

和曝气机的设置一样，滗水器也是分别存在于反应池中，通过PLC的编程实现自动控制过程。当反应池的各个条件都满足其要求时候，滗水器开始正常运行。

3 污水处理控制系统结构构成

在污水处理控制系统中，工控机IPC、PLC+相关外设电路板、模拟开关量输入输出控制板三大部分组成了主要的系统结构。在进行污水处理的时候，对水压和水流量都有要求，需要两者都保持恒定，要对动态数据进行采集，用来分析。如果压力和流量都采用人工手动控制，那么就会产生很大的工作量，还会给结果带来较大的误差，一定程度上给能源造成浪费。所以在污水处理控制系统中，采用PLC和MCGS方法就能有效对这些问题进行解决，达到工艺上的要求。在控制系统中现场的控制单元选择PLC，把PLC作为控制单元来控制污水处理具有很显著地特点，首先职能分配合理并且清晰，对于现场控制、操作控制、数据管理都有不同的站点与之对应，其次控制功能非常强大、并且具有很高度的可靠性，最后，PLC控制的抗干扰能力明显优于STD等常用控制装置。

4 控制系统软件设计

对于控制系统来说，软件的设计至关重要，主要包括 PLC下位机程序的设计和上位机组态软件的设计。PLC程序的编写是为了功能行的实现，对于编译完成后的梯形图程序借助通讯电缆传输到PLC里。

通过雷达液位计对混合沉降罐的液位信号进行采集，之后将结果送到处理器，处理器进行分析并且与预先设定数值进行比较，利用PID对信号进行控制调节，从而改变变频器的输出情况，达到控制水泵的效果，通过这个过程，能够有效保证混凝沉降罐的液位处于相对平稳的状态。对于流量泵来说要使用变频器，从而实现泵对流速的控制，从而对整个系统处理污水的速度进行控制。运用雷达液位计对粗粒化罐的液位进行采集，将结果传输给处理器，处理器把分析结果和预定值进行比较，控制变频器的输出情况，实现对泵的控制，使得粗粒化罐的液位也处于相对稳定的状态。在对排污泵的控制上，在上位机监控过程中选用MCGS组态软件，这一软件的应用能够快速完成上位机监控系统的组态软件系统的构造与生成。这一系统能够完成从数据采集到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案。

5 控制系统设计

5.1 上位机设计

在污水处理控制系统中，上位机的设计包括三个环节，污水处理远程计算机控制系统、整个工程的系统构成及工艺流程、拟定组建工程的总体规划和设想。

首先，污水处理远程计算机控制系统使用的是MCGS组态软件进行控制和管理的，它的作用是构造以及生成计算机监控系统，它的运行平台限制较小，能够在Microsoft的各种32位Windows平台上使用，它能够对现场情况进行监控采集，采集F场数据，对异常情况进行报警，对全部工艺流程进行控制，对统计报表进行输出，能够给客户提供解决问题的可行性方案。

其次，整个工程的系统构成及工艺流程，根据被监控对象特征，找到最重点的监控要求以及相关技术要求。

最后，拟定组建工程的总体规划和设想，这里面包括了系统的具体职能，控制流程具体的实现方式，用户所要使用的窗口界面的显示方式，动画效果的实现方式，在进行实时数据库的各种环节时候如何定义，与此同时，对于工程中设备的数据采集以及相关的定义关系都要进行详细的分析，要对设备与对应变量的关系仔细分别认清，对于对应变量的软件所需要传递的数据能够通过动画形式进行显示。对工程设计里面的整体规划工作要认真完成，这样能够有效避免做一些项目组态过程中的无用功，让工程项目能够快速有效的完成。

5.2 下位机设计

通常情况下机位使用的是日本OMRON公司的C200H系列PLC。它的具体结构是模块式，对于一个单元系统来说它的核心是CPU，包含电源、微处理器、系统存储器等，能够提供现场输入的设备是基本I/O单元以及智能I/O单元，对输出进行控制的设备以及和CPU进行连接的电路。结合具体对系统进行设计中的功能要求环节，对于下机位来说，通常选择使用的设计程序是模块化的程序，这种程序设计的本质就是依照不同的功能，把下位机的程序分解成具有功能性的一系列模块，当这些模块所具有的功能都能得到实现之后，依照系统的要求，把这些具有不同功能的模块按照一定方式进行连接，经过调试之后，就形成了最终的程序。通过这样的方法进行程序编写具有很明显的优势，编制的程序具有很多特性，能够进行扩展同时还能进行移植，此外它的通用性非常良好，在任何一种系统定的功能模块都能够进行运用。针对不一样的污水处理系统来说，对于硬件设计也是不尽相同的，在具体的功能特性上也有一定的差异。在编程中应用模块化的思想，如果要对具有特定功能的污水进行处理，在这个系统中要实现功能就很容易，只需要对相关功能的模块进行选择，之后把它们按照一定顺序进行组合就能够实现它的功能。这样的软件结构类似于积木的拼装，具有很好的使用效果，在软件编程和调试阶段都能够简化具体工作，从客户的角度来说，设备改造能够带来开发周期以及经济效益两方面的好处。

6 结束语

综上所述，随着PLC和MCGS的污水处理控制系统的使用，使得污水处理过程变得更为简单有序。在进行污水处理的时候，每一道工序都能准确完成，减少了人工操作所产生的误差。对于污水处理控制系统设计来说，要对上机位和下机位分别进行合理的设计，要对系统功能进行全面把握，使得设计的控制系统简单易操作。通过这样方式处理之后得到的中水具有更好的回用指标。

参考文献：

[1]郭照新，李超，张学东.PLC在一体化反应器污水处理系统中的应用[J].微计算机信息，2006，22（3）：1-3.

[2]赵芳，李从兵.基于PLC的污水处理控制系统[J].工业控制计算机，2006，19（4）：59-60.

[3]丁纪凯，许逸舟.基于PLC和现场总线的污水处理系统[J].机电一体化，2006，1（2）：80-83.

[4]蒋继中，等.给水行业自动控制系统[M].南京：河海大学出版社，1999.