基于MCGS食堂饮用水净化处理设备监控系统设计

朱红萍 李伟 庞家成

基于MCGS食堂饮用水净化处理设备监控系统设计

朱红萍1李伟2庞家成1

（1.沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600；2.张家港浦项不锈钢有限公司，江苏 张家港 215600）

针对某企业食堂水质不佳的情况，研发出一套经济实用的净水处理设备的控制系统。该控制系统以FX2NPLC作为主控制器，并设置了相应的保护环节。借助MCGS软件对净水处理设备加以监控，经过多次调试并优化控制系统，最终获得了良好的效果。

净水处理设备；控制系统；MCGS；饮用水

引言

目前，生态、环保意识逐渐深入人心。随着新版《生活饮用水卫生标准》的出台，人们对日常饮用水水质的要求也越来越高。针对某企业食堂饮用水质不佳的情况，笔者研发了一套经济、可靠适用的水处理设备的控制系统，借助MCGS软件对系统进行监控，以便良好运转。

1 水处理工艺流程的确定

根据某企业的实际情况及技术要求，初步确定水处理工艺流程简图（如图1所示）。此水处理设备配有原水水箱、纯水水箱、若干液位计、活性碳过滤器、石英砂过滤器、精密过滤器、紫外线杀菌灯、超滤装置（UF），以及原水水泵电机、反洗电机和两台恒压电机、若干阀门和管路。操作模式分为手动和自动两种。

具体实现的功能：（1）设备每天运行24小时后，定期会将原水箱、纯水箱、超滤装置过滤所得的固态颗粒物，通过反清洗，把储水罐底部的颗粒物通过底部阀门将其排至地沟（排污），以保证水质的质量。（2）原水箱、纯水水箱设有液位传感器，监测水箱内水位高度，当水箱液位低至极限时，就启动水箱供水水泵。（3）系统针对供水泵、原水泵和反冲洗泵都有过载保护环节，当水泵运转过载时自动切断电磁阀，同时设置有紧急情况的急停装置。（4）原水箱的水通过阀门开关进入净水处理系统，依次经过活性炭过滤器、石英砂过滤器、精密过滤器，最后通过紫外线杀菌灯杀菌后进入超滤装置（UF）。净化处理后得到的水进入纯水水箱，通过恒压电机输送至食堂。

图1 水处理工艺流程简图

2 水处理系统硬件、软件系统的设计

在初步确定水处理工艺流程的基础上，进行净水处理设备控制系统的硬件、软件设计。控制系统主要由接触器控制进水加压泵和反压泵的开启与停止。在整个净水过程中利用压力表和流量计对管道中水的压力和流量进行监测，并实时反馈给监控界面。整个净水系统有自动和手动两种控制模式。

净水设备控制程序的编制主要根据水处理工艺流程，最终实现对水处理各设备的控制。整个水处理系统包括原水水泵、供水水泵、反冲洗水泵的启停控制，多个电磁阀门的开合控制，活性炭过滤器、石英砂过滤器、精密过滤器的控制等；同时，还设置了相应的过载保护环节，对系统中水的流量、水箱的液位实时监测，使系统能达到良好的运行状态。在PLC程序编制时，需要对输出、输入地址加以分配（见表1、表2），结合控制系统的功能要求绘制出主电路图、PLC的外围电路接线图。

表1 输出地址分配表

表2 输入地址分配表

根据控制系统的硬件、软件要求的设计情况及PLC控制系统I/O分配情况，进行软件编程设计。在软件程序编制过程中，按照实际控制要求做出设计流程图。

3 净水处理系统的监控及调试

人机界面HMI在工业中使用越来越广泛，实现了可以在集中监控室进行监控或发送命令的功能。通过实时监控，减少了人力和财力。对净水处理系统整体集中监控，便于发现问题和及时处理问题。本设计水处理控制系统采用三菱公司FX2N系列PLC开发的SWOPC GX Developer作为编程软件。根据水净化处理设备系统控制流程及需要监控的设备，借助MCGS软件对该控制系统的设备窗口、用户窗口、实时数据库加以设置，建立PLC与MCGS通道。图2是借助MCGS软件设计的组态监控画面。

为了验证程序是否合理可靠，组态监控画面设计是否合理、清晰，将调试程序写入PLC，借助设计好的组态监控画面试运行。在调试监控过程中，重点监控原水箱、纯水箱的水位显示与实际情况是否相符，超滤装置过滤所得的固态颗粒物反清洗后是否正常排至地沟。同时，供水泵、原水泵和反冲洗水泵的实时启停状态是否与监控画面实时反馈数据相符，以及紧急情况下急停装置是否正常工作。经过多次调试该监控画面能较好地投入运行，能实时将系统运行情况及时加以反馈。

经过反复修改，并通过现场的多次安装调试，控制系统运行平稳可靠，收到了良好效果。

图2 净水设备MCGS监控画面

4 结束语

针对某企业食堂饮用水的水质不佳情况，开发研制出了一套净水处理设备。以FX2NPLC作为主控制器，控制系统能实时监控水处理的每一个环节，与之配套的MCGS饮用水净化处理监控系统能够很好地对净水系统进行实时监控，具有良好的故障自诊断功能设备。整套净水处理设备经过一段时间的运行调试，性能稳定可靠、经济实用，达到了预期的良好效果。

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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年江苏省大学生实践创新项目（201811288009Y）

朱红萍（1978－），女，沙洲职业工学院机电工程系副教授；

李 伟（1985－），男，张家港浦项不锈钢有限公司电气工程师；

庞家成（1998－），男，沙洲职业工学院机电工程系2016级机械制造及自动化专业学生。