朱紅萍 李偉 龐家成

基于MCGS食堂飲用水凈化處理設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

朱紅萍1李偉2龐家成1

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

針對(duì)某企業(yè)食堂水質(zhì)不佳的情況，研發(fā)出一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的凈水處理設(shè)備的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以FX2NPLC作為主控制器，并設(shè)置了相應(yīng)的保護(hù)環(huán)節(jié)。借助MCGS軟件對(duì)凈水處理設(shè)備加以監(jiān)控，經(jīng)過多次調(diào)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(shè)備；控制系統(tǒng)；MCGS；飲用水

引言

目前，生態(tài)、環(huán)保意識(shí)逐漸深入人心。隨著新版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的出臺(tái)，人們對(duì)日常飲用水水質(zhì)的要求也越來越高。針對(duì)某企業(yè)食堂飲用水質(zhì)不佳的情況，筆者研發(fā)了一套經(jīng)濟(jì)、可靠適用的水處理設(shè)備的控制系統(tǒng)，借助MCGS軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以便良好運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 水處理工藝流程的確定

根據(jù)某企業(yè)的實(shí)際情況及技術(shù)要求，初步確定水處理工藝流程簡(jiǎn)圖（如圖1所示）。此水處理設(shè)備配有原水水箱、純水水箱、若干液位計(jì)、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(jī)、反洗電機(jī)和兩臺(tái)恒壓電機(jī)、若干閥門和管路。操作模式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。

具體實(shí)現(xiàn)的功能：（1）設(shè)備每天運(yùn)行24小時(shí)后，定期會(huì)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(chǔ)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(zhì)的質(zhì)量。（2）原水箱、純水水箱設(shè)有液位傳感器，監(jiān)測(cè)水箱內(nèi)水位高度，當(dāng)水箱液位低至極限時(shí)，就啟動(dòng)水箱供水水泵。（3）系統(tǒng)針對(duì)供水泵、原水泵和反沖洗泵都有過載保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過載時(shí)自動(dòng)切斷電磁閥，同時(shí)設(shè)置有緊急情況的急停裝置。（4）原水箱的水通過閥門開關(guān)進(jìn)入凈水處理系統(tǒng)，依次經(jīng)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(jìn)入超濾裝置（UF）。凈化處理后得到的水進(jìn)入純水水箱，通過恒壓電機(jī)輸送至食堂。

圖1 水處理工藝流程簡(jiǎn)圖

2 水處理系統(tǒng)硬件、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在初步確定水處理工藝流程的基礎(chǔ)上，進(jìn)行凈水處理設(shè)備控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)主要由接觸器控制進(jìn)水加壓泵和反壓泵的開啟與停止。在整個(gè)凈水過程中利用壓力表和流量計(jì)對(duì)管道中水的壓力和流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)反饋給監(jiān)控界面。整個(gè)凈水系統(tǒng)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制模式。

凈水設(shè)備控制程序的編制主要根據(jù)水處理工藝流程，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)水處理各設(shè)備的控制。整個(gè)水處理系統(tǒng)包括原水水泵、供水水泵、反沖洗水泵的啟?？刂疲鄠€(gè)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(shí)，還設(shè)置了相應(yīng)的過載保護(hù)環(huán)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)中水的流量、水箱的液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使系統(tǒng)能達(dá)到良好的運(yùn)行狀態(tài)。在PLC程序編制時(shí)，需要對(duì)輸出、輸入地址加以分配（見表1、表2），結(jié)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(jù)控制系統(tǒng)的硬件、軟件要求的設(shè)計(jì)情況及PLC控制系統(tǒng)I/O分配情況，進(jìn)行軟件編程設(shè)計(jì)。在軟件程序編制過程中，按照實(shí)際控制要求做出設(shè)計(jì)流程圖。

3 凈水處理系統(tǒng)的監(jiān)控及調(diào)試

人機(jī)界面HMI在工業(yè)中使用越來越廣泛，實(shí)現(xiàn)了可以在集中監(jiān)控室進(jìn)行監(jiān)控或發(fā)送命令的功能。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少了人力和財(cái)力。對(duì)凈水處理系統(tǒng)整體集中監(jiān)控，便于發(fā)現(xiàn)問題和及時(shí)處理問題。本設(shè)計(jì)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(jù)水凈化處理設(shè)備系統(tǒng)控制流程及需要監(jiān)控的設(shè)備，借助MCGS軟件對(duì)該控制系統(tǒng)的設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)加以設(shè)置，建立PLC與MCGS通道。圖2是借助MCGS軟件設(shè)計(jì)的組態(tài)監(jiān)控畫面。

為了驗(yàn)證程序是否合理可靠，組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)是否合理、清晰，將調(diào)試程序?qū)懭隤LC，借助設(shè)計(jì)好的組態(tài)監(jiān)控畫面試運(yùn)行。在調(diào)試監(jiān)控過程中，重點(diǎn)監(jiān)控原水箱、純水箱的水位顯示與實(shí)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(shí)，供水泵、原水泵和反沖洗水泵的實(shí)時(shí)啟停狀態(tài)是否與監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)相符，以及緊急情況下急停裝置是否正常工作。經(jīng)過多次調(diào)試該監(jiān)控畫面能較好地投入運(yùn)行，能實(shí)時(shí)將系統(tǒng)運(yùn)行情況及時(shí)加以反饋。

經(jīng)過反復(fù)修改，并通過現(xiàn)場(chǎng)的多次安裝調(diào)試，控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，收到了良好效果。

圖2 凈水設(shè)備MCGS監(jiān)控畫面

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)某企業(yè)食堂飲用水的水質(zhì)不佳情況，開發(fā)研制出了一套凈水處理設(shè)備。以FX2NPLC作為主控制器，控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控水處理的每一個(gè)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(duì)凈水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有良好的故障自診斷功能設(shè)備。整套凈水處理設(shè)備經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行調(diào)試，性能穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，達(dá)到了預(yù)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(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目（201811288009Y）

朱紅萍（1978－），女，沙洲職業(yè)工學(xué)院機(jī)電工程系副教授；

李 偉（1985－），男，張家港浦項(xiàng)不銹鋼有限公司電氣工程師；

龐家成（1998－），男，沙洲職業(yè)工學(xué)院機(jī)電工程系2016級(jí)機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生。