淺議采用PLC和MCGS的污水處理控制系統(tǒng)

賀正澤

摘 要：隨著環(huán)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(jìn)行有效的處理。在現(xiàn)代工業(yè)中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)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(guān)鍵詞：PLC；MCGS；污水處理

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)生越來越多，污水處理技術(shù)越來越重要。目前我國很多污水處理系統(tǒng)中都使用了PLC和MCGS的污水處理控制系統(tǒng)。這樣能夠達(dá)到更好的污水處理效果，同時(shí)還能提升處理效率。

1 污水處理系統(tǒng)的基本要求

1.1 明渠內(nèi)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(tài)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(jìn)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(yīng)的處理設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)，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(yīng)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(dǎo)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(zhì)來決定，使其技能滿足水泵的要求，同時(shí)還能滿足后續(xù)設(shè)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(shè)備，通常會有鏈條式刮泥、刮油機(jī)，廢水從池子的一邊進(jìn)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(jìn)行聚集，由池子配套的集油管和刮油機(jī)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(yīng)池

對于SBR法來說，其處理污水的運(yùn)行方式是間歇式操作，對污水進(jìn)行分批處理，在每一個(gè)池子里面都會有曝氣池和二沉池，在處理系統(tǒng)中，不進(jìn)行二沉池的單獨(dú)設(shè)置，污泥回流設(shè)備也不會單獨(dú)設(shè)置，對于污水的均質(zhì)調(diào)節(jié)池也不進(jìn)行設(shè)置。許多的反應(yīng)器組合在一起構(gòu)成了SBR法，污水是按照一定的順序進(jìn)入到反應(yīng)池中，在整個(gè)污水處理的過程中，其反應(yīng)工序都是按照一定的順序進(jìn)行排列的。

2 污水處理系統(tǒng)的工藝要求

2.1 提升泵啟閉控制

在整個(gè)對污水進(jìn)行處理的系統(tǒng)中，設(shè)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(dá)到所需要的液位時(shí)候，污水提升泵開始工作，如果水位達(dá)不到要求，泵不發(fā)生運(yùn)行。

2.2 除污機(jī)控制

在污水處理系統(tǒng)里面除污機(jī)的安裝非常重要，在明渠里面的粗、中格柵上都要進(jìn)行安裝。如果在格柵的前后會形成一定數(shù)值的液位差，那么除污機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，除此之外，都是處于關(guān)閉狀態(tài)。

2.3 刮油、刮泥機(jī)控制

在污水處理系統(tǒng)里面，刮油、刮泥機(jī)通常只設(shè)置一套，在平流隔油池里面。在它處于正常工作狀態(tài)的時(shí)候是進(jìn)行連續(xù)式作業(yè)，只有進(jìn)行維修時(shí)候才停止。

2.4 曝氣機(jī)控制

在每一個(gè)反應(yīng)池里面都需要配備有曝氣機(jī)，通常該設(shè)備采用變頻電機(jī)進(jìn)行啟動的控制，通過PLC編寫程序，完成對曝氣機(jī)的自動控制。在不同的反應(yīng)周期中，曝氣機(jī)完成相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自動的調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能的效果。

2.5 潷水器控制

和曝氣機(jī)的設(shè)置一樣，潷水器也是分別存在于反應(yīng)池中，通過PLC的編程實(shí)現(xiàn)自動控制過程。當(dāng)反應(yīng)池的各個(gè)條件都滿足其要求時(shí)候，潷水器開始正常運(yùn)行。

3 污水處理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成

在污水處理控制系統(tǒng)中，工控機(jī)IPC、PLC+相關(guān)外設(shè)電路板、模擬開關(guān)量輸入輸出控制板三大部分組成了主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行污水處理的時(shí)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(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǎn)生很大的工作量，還會給結(jié)果帶來較大的誤差，一定程度上給能源造成浪費(fèi)。所以在污水處理控制系統(tǒng)中，采用PLC和MCGS方法就能有效對這些問題進(jìn)行解決，達(dá)到工藝上的要求。在控制系統(tǒng)中現(xiàn)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(diǎn)，首先職能分配合理并且清晰，對于現(xiàn)場控制、操作控制、數(shù)據(jù)管理都有不同的站點(diǎn)與之對應(yīng)，其次控制功能非常強(qiáng)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(yōu)于STD等常用控制裝置。

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

對于控制系統(tǒng)來說，軟件的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，主要包括 PLC下位機(jī)程序的設(shè)計(jì)和上位機(jī)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)。PLC程序的編寫是為了功能行的實(shí)現(xiàn)，對于編譯完成后的梯形圖程序借助通訊電纜傳輸?shù)絇LC里。

通過雷達(dá)液位計(jì)對混合沉降罐的液位信號進(jìn)行采集，之后將結(jié)果送到處理器，處理器進(jìn)行分析并且與預(yù)先設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較，利用PID對信號進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而改變變頻器的輸出情況，達(dá)到控制水泵的效果，通過這個(gè)過程，能夠有效保證混凝沉降罐的液位處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)。對于流量泵來說要使用變頻器，從而實(shí)現(xiàn)泵對流速的控制，從而對整個(gè)系統(tǒng)處理污水的速度進(jìn)行控制。運(yùn)用雷達(dá)液位計(jì)對粗?；薜囊何贿M(jìn)行采集，將結(jié)果傳輸給處理器，處理器把分析結(jié)果和預(yù)定值進(jìn)行比較，控制變頻器的輸出情況，實(shí)現(xiàn)對泵的控制，使得粗?；薜囊何灰蔡幱谙鄬Ψ€(wěn)定的狀態(tài)。在對排污泵的控制上，在上位機(jī)監(jiān)控過程中選用MCGS組態(tài)軟件，這一軟件的應(yīng)用能夠快速完成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)的構(gòu)造與生成。這一系統(tǒng)能夠完成從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動畫顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問題的完整方案。

5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 上位機(jī)設(shè)計(jì)

在污水處理控制系統(tǒng)中，上位機(jī)的設(shè)計(jì)包括三個(gè)環(huán)節(jié)，污水處理遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程、擬定組建工程的總體規(guī)劃和設(shè)想。

首先，污水處理遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使用的是MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行控制和管理的，它的作用是構(gòu)造以及生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它的運(yùn)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?qū)ΜF(xiàn)場情況進(jìn)行監(jiān)控采集，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對異常情況進(jìn)行報(bào)警，對全部工藝流程進(jìn)行控制，對統(tǒng)計(jì)報(bào)表進(jìn)行輸出，能夠給客戶提供解決問題的可行性方案。

其次，整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程，根據(jù)被監(jiān)控對象特征，找到最重點(diǎn)的監(jiān)控要求以及相關(guān)技術(shù)要求。

最后，擬定組建工程的總體規(guī)劃和設(shè)想，這里面包括了系統(tǒng)的具體職能，控制流程具體的實(shí)現(xiàn)方式，用戶所要使用的窗口界面的顯示方式，動畫效果的實(shí)現(xiàn)方式，在進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的各種環(huán)節(jié)時(shí)候如何定義，與此同時(shí)，對于工程中設(shè)備的數(shù)據(jù)采集以及相關(guān)的定義關(guān)系都要進(jìn)行詳細(xì)的分析，要對設(shè)備與對應(yīng)變量的關(guān)系仔細(xì)分別認(rèn)清，對于對應(yīng)變量的軟件所需要傳遞的數(shù)據(jù)能夠通過動畫形式進(jìn)行顯示。對工程設(shè)計(jì)里面的整體規(guī)劃工作要認(rèn)真完成，這樣能夠有效避免做一些項(xiàng)目組態(tài)過程中的無用功，讓工程項(xiàng)目能夠快速有效的完成。

5.2 下位機(jī)設(shè)計(jì)

通常情況下機(jī)位使用的是日本OMRON公司的C200H系列PLC。它的具體結(jié)構(gòu)是模塊式，對于一個(gè)單元系統(tǒng)來說它的核心是CPU，包含電源、微處理器、系統(tǒng)存儲器等，能夠提供現(xiàn)場輸入的設(shè)備是基本I/O單元以及智能I/O單元，對輸出進(jìn)行控制的設(shè)備以及和CPU進(jìn)行連接的電路。結(jié)合具體對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)中的功能要求環(huán)節(jié)，對于下機(jī)位來說，通常選擇使用的設(shè)計(jì)程序是模塊化的程序，這種程序設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是依照不同的功能，把下位機(jī)的程序分解成具有功能性的一系列模塊，當(dāng)這些模塊所具有的功能都能得到實(shí)現(xiàn)之后，依照系統(tǒng)的要求，把這些具有不同功能的模塊按照一定方式進(jìn)行連接，經(jīng)過調(diào)試之后，就形成了最終的程序。通過這樣的方法進(jìn)行程序編寫具有很明顯的優(yōu)勢，編制的程序具有很多特性，能夠進(jìn)行擴(kuò)展同時(shí)還能進(jìn)行移植，此外它的通用性非常良好，在任何一種系統(tǒng)中特定的功能模塊都能夠進(jìn)行運(yùn)用。針對不一樣的污水處理系統(tǒng)來說，對于硬件設(shè)計(jì)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(yīng)用模塊化的思想，如果要對具有特定功能的污水進(jìn)行處理，在這個(gè)系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)功能就很容易，只需要對相關(guān)功能的模塊進(jìn)行選擇，之后把它們按照一定順序進(jìn)行組合就能夠?qū)崿F(xiàn)它的功能。這樣的軟件結(jié)構(gòu)類似于積木的拼裝，具有很好的使用效果，在軟件編程和調(diào)試階段都能夠簡化具體工作，從客戶的角度來說，設(shè)備改造能夠帶來開發(fā)周期以及經(jīng)濟(jì)效益兩方面的好處。

6 結(jié)束語

綜上所述，隨著PLC和MCGS的污水處理控制系統(tǒng)的使用，使得污水處理過程變得更為簡單有序。在進(jìn)行污水處理的時(shí)候，每一道工序都能準(zhǔn)確完成，減少了人工操作所產(chǎn)生的誤差。對于污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說，要對上機(jī)位和下機(jī)位分別進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，要對系統(tǒng)功能進(jìn)行全面把握，使得設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)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(biāo)。

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