基于MCGS食堂飲用水凈化處理設備監(jiān)控系統(tǒng)設計

朱紅萍 李偉 龐家成

基于MCGS食堂飲用水凈化處理設備監(jiān)控系統(tǒng)設計

朱紅萍1李偉2龐家成1

（1.沙洲職業(yè)工學院，江蘇 張家港 215600；2.張家港浦項不銹鋼有限公司，江蘇 張家港 215600）

針對某企業(yè)食堂水質不佳的情況，研發(fā)出一套經濟實用的凈水處理設備的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以FX2NPLC作為主控制器，并設置了相應的保護環(huán)節(jié)。借助MCGS軟件對凈水處理設備加以監(jiān)控，經過多次調試并優(yōu)化控制系統(tǒng)，最終獲得了良好的效果。

凈水處理設備；控制系統(tǒng)；MCGS；飲用水

引言

目前，生態(tài)、環(huán)保意識逐漸深入人心。隨著新版《生活飲用水衛(wèi)生標準》的出臺，人們對日常飲用水水質的要求也越來越高。針對某企業(yè)食堂飲用水質不佳的情況，筆者研發(fā)了一套經濟、可靠適用的水處理設備的控制系統(tǒng)，借助MCGS軟件對系統(tǒng)進行監(jiān)控，以便良好運轉。

1 水處理工藝流程的確定

根據某企業(yè)的實際情況及技術要求，初步確定水處理工藝流程簡圖（如圖1所示）。此水處理設備配有原水水箱、純水水箱、若干液位計、活性碳過濾器、石英砂過濾器、精密過濾器、紫外線殺菌燈、超濾裝置（UF），以及原水水泵電機、反洗電機和兩臺恒壓電機、若干閥門和管路。操作模式分為手動和自動兩種。

具體實現的功能：（1）設備每天運行24小時后，定期會將原水箱、純水箱、超濾裝置過濾所得的固態(tài)顆粒物，通過反清洗，把儲水罐底部的顆粒物通過底部閥門將其排至地溝（排污），以保證水質的質量。（2）原水箱、純水水箱設有液位傳感器，監(jiān)測水箱內水位高度，當水箱液位低至極限時，就啟動水箱供水水泵。（3）系統(tǒng)針對供水泵、原水泵和反沖洗泵都有過載保護環(huán)節(jié)，當水泵運轉過載時自動切斷電磁閥，同時設置有緊急情況的急停裝置。（4）原水箱的水通過閥門開關進入凈水處理系統(tǒng)，依次經過活性炭過濾器、石英砂過濾器、精密過濾器，最后通過紫外線殺菌燈殺菌后進入超濾裝置（UF）。凈化處理后得到的水進入純水水箱，通過恒壓電機輸送至食堂。

圖1 水處理工藝流程簡圖

2 水處理系統(tǒng)硬件、軟件系統(tǒng)的設計

在初步確定水處理工藝流程的基礎上，進行凈水處理設備控制系統(tǒng)的硬件、軟件設計。控制系統(tǒng)主要由接觸器控制進水加壓泵和反壓泵的開啟與停止。在整個凈水過程中利用壓力表和流量計對管道中水的壓力和流量進行監(jiān)測，并實時反饋給監(jiān)控界面。整個凈水系統(tǒng)有自動和手動兩種控制模式。

凈水設備控制程序的編制主要根據水處理工藝流程，最終實現對水處理各設備的控制。整個水處理系統(tǒng)包括原水水泵、供水水泵、反沖洗水泵的啟停控制，多個電磁閥門的開合控制，活性炭過濾器、石英砂過濾器、精密過濾器的控制等；同時，還設置了相應的過載保護環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)中水的流量、水箱的液位實時監(jiān)測，使系統(tǒng)能達到良好的運行狀態(tài)。在PLC程序編制時，需要對輸出、輸入地址加以分配（見表1、表2），結合控制系統(tǒng)的功能要求繪制出主電路圖、PLC的外圍電路接線圖。

表1 輸出地址分配表

表2 輸入地址分配表

根據控制系統(tǒng)的硬件、軟件要求的設計情況及PLC控制系統(tǒng)I/O分配情況，進行軟件編程設計。在軟件程序編制過程中，按照實際控制要求做出設計流程圖。

3 凈水處理系統(tǒng)的監(jiān)控及調試

人機界面HMI在工業(yè)中使用越來越廣泛，實現了可以在集中監(jiān)控室進行監(jiān)控或發(fā)送命令的功能。通過實時監(jiān)控，減少了人力和財力。對凈水處理系統(tǒng)整體集中監(jiān)控，便于發(fā)現問題和及時處理問題。本設計水處理控制系統(tǒng)采用三菱公司FX2N系列PLC開發(fā)的SWOPC GX Developer作為編程軟件。根據水凈化處理設備系統(tǒng)控制流程及需要監(jiān)控的設備，借助MCGS軟件對該控制系統(tǒng)的設備窗口、用戶窗口、實時數據庫加以設置，建立PLC與MCGS通道。圖2是借助MCGS軟件設計的組態(tài)監(jiān)控畫面。

為了驗證程序是否合理可靠，組態(tài)監(jiān)控畫面設計是否合理、清晰，將調試程序寫入PLC，借助設計好的組態(tài)監(jiān)控畫面試運行。在調試監(jiān)控過程中，重點監(jiān)控原水箱、純水箱的水位顯示與實際情況是否相符，超濾裝置過濾所得的固態(tài)顆粒物反清洗后是否正常排至地溝。同時，供水泵、原水泵和反沖洗水泵的實時啟停狀態(tài)是否與監(jiān)控畫面實時反饋數據相符，以及緊急情況下急停裝置是否正常工作。經過多次調試該監(jiān)控畫面能較好地投入運行，能實時將系統(tǒng)運行情況及時加以反饋。

經過反復修改，并通過現場的多次安裝調試，控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)可靠，收到了良好效果。

圖2 凈水設備MCGS監(jiān)控畫面

4 結束語

針對某企業(yè)食堂飲用水的水質不佳情況，開發(fā)研制出了一套凈水處理設備。以FX2NPLC作為主控制器，控制系統(tǒng)能實時監(jiān)控水處理的每一個環(huán)節(jié)，與之配套的MCGS飲用水凈化處理監(jiān)控系統(tǒng)能夠很好地對凈水系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，具有良好的故障自診斷功能設備。整套凈水處理設備經過一段時間的運行調試，性能穩(wěn)定可靠、經濟實用，達到了預期的良好效果。

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Design of Monitoring System for Drinking Water Purification and Processing Equipment in Cafeteria Based on MCGS

Zhu Hongping1, Li Wei2, Pang Jiacheng1

In view of the poor water quality in the cafeteria of a certain enterprise, a set of economical and practical control system of water purification equipment was developed. In this control system, FX2NPLC is used as the main controller, and the corresponding protection link is set up. The MCGS software is used to monitor and control the water processing equipment. After many debugging and optimizing the control system, the good results are obtained.

Water purification equipment; control system; MCGS; drinking water

TP273

A

1009－8429(2019)02－0005－04

2019-03-10

2018年江蘇省大學生實踐創(chuàng)新項目（201811288009Y）

朱紅萍（1978－），女，沙洲職業(yè)工學院機電工程系副教授；

李 偉（1985－），男，張家港浦項不銹鋼有限公司電氣工程師；

龐家成（1998－），男，沙洲職業(yè)工學院機電工程系2016級機械制造及自動化專業(yè)學生。