淺議采用PLC和MCGS的污水處理控制系統

賀正澤

摘 要：隨著環境問題日益顯著，對污水的處理也變得十分重要，在污水中通常有較多的污染物，要將其進行有效的處理。在現代工業中PLC系統的應用已經越來越多，通常都采用MCGS軟件，有效的完成了對污水處理的控制。

關鍵詞：PLC；MCGS；污水處理

中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0070-02

前言

隨著人口的增長，污水的產生越來越多，污水處理技術越來越重要。目前我國很多污水處理系統中都使用了PLC和MCGS的污水處理控制系統。這樣能夠達到更好的污水處理效果，同時還能提升處理效率。

1 污水處理系統的基本要求

1.1 明渠內的格柵

成組的平行金屬柵條做成了格柵，通常情況下，格柵呈傾斜狀態放置在污水提升泵到集水池的主要渠道上面，對污水里含有的大塊固體廢棄物進行攔截，例如生活垃圾等，這樣能夠有效保證閥門、管道及相應的處理設備處于正常的工作狀態，防止受到這些物體的損壞。一般來說，污水通過格柵的速度越緩慢，所對應的攔截廢棄物的效果越顯著，但是如果速度太過于緩慢，那么會對格柵造成阻塞的情況，這樣就會減少過水面積，從而導致水流速度加快。所以要確定污水通過格柵的速度，就要做全方位綜合性的考慮，污水的主要組成、污水含有泥沙的百分比。對于格柵的間距也由污水的性質來決定，使其技能滿足水泵的要求，同時還能滿足后續設備的要求。

1.2 平流隔油池

在平流隔油池里面，通常都裝有很多設備，通常會有鏈條式刮泥、刮油機，廢水從池子的一邊進入，從另外一邊向外流出。在池子里的污水水平方向的流動速度非常小，包含在水中的油滴會在水中上下浮動，之后在表面進行聚集，由池子配套的集油管和刮油機把它們收集起來。如果密度較大，那么會下沉到底下，最后收集排出。

1.3 SBR反應池

對于SBR法來說，其處理污水的運行方式是間歇式操作，對污水進行分批處理，在每一個池子里面都會有曝氣池和二沉池，在處理系統中，不進行二沉池的單獨設置，污泥回流設備也不會單獨設置，對于污水的均質調節池也不進行設置。許多的反應器組合在一起構成了SBR法，污水是按照一定的順序進入到反應池中，在整個污水處理的過程中，其反應工序都是按照一定的順序進行排列的。

2 污水處理系統的工藝要求

2.1 提升泵啟閉控制

在整個對污水進行處理的系統中，設置有6臺泵，把其兩兩歸為一組。在安裝有污水提升泵的池子達到所需要的液位時候，污水提升泵開始工作，如果水位達不到要求，泵不發生運行。

2.2 除污機控制

在污水處理系統里面除污機的安裝非常重要，在明渠里面的粗、中格柵上都要進行安裝。如果在格柵的前后會形成一定數值的液位差，那么除污機處于正常運行狀態，除此之外，都是處于關閉狀態。

2.3 刮油、刮泥機控制

在污水處理系統里面，刮油、刮泥機通常只設置一套，在平流隔油池里面。在它處于正常工作狀態的時候是進行連續式作業，只有進行維修時候才停止。

2.4 曝氣機控制

在每一個反應池里面都需要配備有曝氣機，通常該設備采用變頻電機進行啟動的控制，通過PLC編寫程序，完成對曝氣機的自動控制。在不同的反應周期中，曝氣機完成相應的運轉，并根據實際情況進行自動的調節，達到節能的效果。

2.5 潷水器控制

和曝氣機的設置一樣，潷水器也是分別存在于反應池中，通過PLC的編程實現自動控制過程。當反應池的各個條件都滿足其要求時候，潷水器開始正常運行。

3 污水處理控制系統結構構成

在污水處理控制系統中，工控機IPC、PLC+相關外設電路板、模擬開關量輸入輸出控制板三大部分組成了主要的系統結構。在進行污水處理的時候，對水壓和水流量都有要求，需要兩者都保持恒定，要對動態數據進行采集，用來分析。如果壓力和流量都采用人工手動控制，那么就會產生很大的工作量，還會給結果帶來較大的誤差，一定程度上給能源造成浪費。所以在污水處理控制系統中，采用PLC和MCGS方法就能有效對這些問題進行解決，達到工藝上的要求。在控制系統中現場的控制單元選擇PLC，把PLC作為控制單元來控制污水處理具有很顯著地特點，首先職能分配合理并且清晰，對于現場控制、操作控制、數據管理都有不同的站點與之對應，其次控制功能非常強大、并且具有很高度的可靠性，最后，PLC控制的抗干擾能力明顯優于STD等常用控制裝置。

4 控制系統軟件設計

對于控制系統來說，軟件的設計至關重要，主要包括 PLC下位機程序的設計和上位機組態軟件的設計。PLC程序的編寫是為了功能行的實現，對于編譯完成后的梯形圖程序借助通訊電纜傳輸到PLC里。

通過雷達液位計對混合沉降罐的液位信號進行采集，之后將結果送到處理器，處理器進行分析并且與預先設定數值進行比較，利用PID對信號進行控制調節，從而改變變頻器的輸出情況，達到控制水泵的效果，通過這個過程，能夠有效保證混凝沉降罐的液位處于相對平穩的狀態。對于流量泵來說要使用變頻器，從而實現泵對流速的控制，從而對整個系統處理污水的速度進行控制。運用雷達液位計對粗粒化罐的液位進行采集，將結果傳輸給處理器，處理器把分析結果和預定值進行比較，控制變頻器的輸出情況，實現對泵的控制，使得粗粒化罐的液位也處于相對穩定的狀態。在對排污泵的控制上，在上位機監控過程中選用MCGS組態軟件，這一軟件的應用能夠快速完成上位機監控系統的組態軟件系統的構造與生成。這一系統能夠完成從數據采集到數據處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案。

5 控制系統設計

5.1 上位機設計

在污水處理控制系統中，上位機的設計包括三個環節，污水處理遠程計算機控制系統、整個工程的系統構成及工藝流程、擬定組建工程的總體規劃和設想。

首先，污水處理遠程計算機控制系統使用的是MCGS組態軟件進行控制和管理的，它的作用是構造以及生成計算機監控系統，它的運行平臺限制較小，能夠在Microsoft的各種32位Windows平臺上使用，它能夠對現場情況進行監控采集，采集現場數據，對異常情況進行報警，對全部工藝流程進行控制，對統計報表進行輸出，能夠給客戶提供解決問題的可行性方案。

其次，整個工程的系統構成及工藝流程，根據被監控對象特征，找到最重點的監控要求以及相關技術要求。

最后，擬定組建工程的總體規劃和設想，這里面包括了系統的具體職能，控制流程具體的實現方式，用戶所要使用的窗口界面的顯示方式，動畫效果的實現方式，在進行實時數據庫的各種環節時候如何定義，與此同時，對于工程中設備的數據采集以及相關的定義關系都要進行詳細的分析，要對設備與對應變量的關系仔細分別認清，對于對應變量的軟件所需要傳遞的數據能夠通過動畫形式進行顯示。對工程設計里面的整體規劃工作要認真完成，這樣能夠有效避免做一些項目組態過程中的無用功，讓工程項目能夠快速有效的完成。

5.2 下位機設計

通常情況下機位使用的是日本OMRON公司的C200H系列PLC。它的具體結構是模塊式，對于一個單元系統來說它的核心是CPU，包含電源、微處理器、系統存儲器等，能夠提供現場輸入的設備是基本I/O單元以及智能I/O單元，對輸出進行控制的設備以及和CPU進行連接的電路。結合具體對系統進行設計中的功能要求環節，對于下機位來說，通常選擇使用的設計程序是模塊化的程序，這種程序設計的本質就是依照不同的功能，把下位機的程序分解成具有功能性的一系列模塊，當這些模塊所具有的功能都能得到實現之后，依照系統的要求，把這些具有不同功能的模塊按照一定方式進行連接，經過調試之后，就形成了最終的程序。通過這樣的方法進行程序編寫具有很明顯的優勢，編制的程序具有很多特性，能夠進行擴展同時還能進行移植，此外它的通用性非常良好，在任何一種系統中特定的功能模塊都能夠進行運用。針對不一樣的污水處理系統來說，對于硬件設計也是不盡相同的，在具體的功能特性上也有一定的差異。在編程中應用模塊化的思想，如果要對具有特定功能的污水進行處理，在這個系統中要實現功能就很容易，只需要對相關功能的模塊進行選擇，之后把它們按照一定順序進行組合就能夠實現它的功能。這樣的軟件結構類似于積木的拼裝，具有很好的使用效果，在軟件編程和調試階段都能夠簡化具體工作，從客戶的角度來說，設備改造能夠帶來開發周期以及經濟效益兩方面的好處。

6 結束語

綜上所述，隨著PLC和MCGS的污水處理控制系統的使用，使得污水處理過程變得更為簡單有序。在進行污水處理的時候，每一道工序都能準確完成，減少了人工操作所產生的誤差。對于污水處理控制系統設計來說，要對上機位和下機位分別進行合理的設計，要對系統功能進行全面把握，使得設計的控制系統簡單易操作。通過這樣方式處理之后得到的中水具有更好的回用指標。

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