方雨昊，陶麗萍

（無錫科技職業(yè)學院，江蘇 無錫 214028）

隨著經濟發(fā)展，水資源污染日益嚴重。為了高效率、高標準地處理污水，根據(jù)對水質處理的要求與排放指標，本系統(tǒng)采用3臺可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）進行主從站分配通信，通過使用Q型PLC為主站，兩臺FX系列PLC為從站協(xié)同控制，采用CC-Link通信方式完成各個設備之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，基于組態(tài)軟件（Monitor and Control Generated System，MCGS）繪制編寫了控制器畫面，能夠更加直觀地顯示現(xiàn)場狀況，提升系統(tǒng)的可視化程度。同時包括使用遠程控制模塊實現(xiàn)電腦端遠程監(jiān)控等功能，進一步提升用戶使用感，以適應市場發(fā)展的需求。

1 系統(tǒng)控制要求

該污水處理控制系統(tǒng)共有6臺電機，圖1為污水處理控制系統(tǒng)示意圖。根據(jù)排水需求，設定了兩臺提升泵用于將凈水排入河道，M1為閘門電機，M2為格柵電機，M3為螺旋輸送電機，M4為柵渣輸送電機，M5為提升泵電機，采用一拖二的方式控制兩臺提升泵電機，通過伺服電機來控制閘門的升降高度，絲桿控制能夠更精確地控制進水速度[1]。

圖1 污水處理控制系統(tǒng)示意圖

2 系統(tǒng)硬件組成

本設計利用PLC與組態(tài)界面來控制污水處理工序，實現(xiàn)了對污水自動處理的控制，同時通過以太網模塊與網絡盒子實現(xiàn)遠程監(jiān)控，減少地域限制。本系統(tǒng)選用三菱Q00U PLC作為控制主站，兩臺三菱FX系列PLC作為從站進行輔助控制，此控制系統(tǒng)中共有6臺主要電機，采用FR-E740變頻器實現(xiàn)了無級調速。柵渣輸送與螺旋輸送電機由M3與M4驅動，都為雙速電機。M1與M2采用伺服電機，以模擬閘門高度與格柵運行圈數(shù)，見圖2[2]。

圖2 控制系統(tǒng)框圖

3 PLC控制程序流程圖

該污水處理控制系統(tǒng)包含3種模式：通信模式、調試模式、自動運行模式。系統(tǒng)上電后可自由選擇對應模式，在調試模式中，可依次選擇需要調試的電機M1～M6，以保證自動運行的準確性。然后進入自動運行模式：首先進行系統(tǒng)初始化，并設定預計污水總量等參數(shù)后，對污水水質進行檢測；接著依次在格柵池與磁絮凝池進行凈化，凈水達到標準后排入河道。根據(jù)程序流程圖編制的PLC程序（見圖3）由三菱公司提供的GX Works2軟件編寫。

圖3 PLC程序流程圖

4 MCGS人機界面設計

污水處理控制系統(tǒng)利用MCGS實現(xiàn)生產過程可視化，通過觸摸屏可以監(jiān)控污水處理的各個流程（見第36頁圖4），實時檢測水質、溫度、pH值等數(shù)據(jù)，并且自動計算各個電機的運行時間，能夠有效減少系統(tǒng)運行中出現(xiàn)人為錯誤的可能性。

圖4 觸摸屏自動運行界面

5 主從站PLC通信

在該污水處理控制系統(tǒng)中，共有3臺三菱PLC通過CC-Link進行通信，見第36頁圖5。CC-Link通信系統(tǒng)是三菱公司推出的開放式現(xiàn)場總線，具有存儲數(shù)據(jù)多、傳輸速率快的優(yōu)點。通過這個系統(tǒng)能夠高效快速地實現(xiàn)主站與從站之間的相互通信。并且三菱的PLC大部分都支持CC-Link通信模塊的使用[3]。

圖5 主從站CC-Link接線示意圖

在PLC系統(tǒng)配置上，為了能夠兼容主流通信協(xié)議，選擇三菱Q系列PLC作為主站，F(xiàn)X3U-32MT型PLC與FX3U-32MR型PLC作為從站，采用CC-Link通信作為3站之間的通信協(xié)議，并且采用QJ71E71-100以太網模塊遠程控制，以及三菱485-BD通信板監(jiān)控伺服電機數(shù)據(jù)。

6 遠程監(jiān)控

近年來，物聯(lián)網技術發(fā)展迅速，許多物聯(lián)網云平臺順勢而生。因此，該污水處理控制系統(tǒng)將格柵池的水位、pH值、溫度、濁度等實際信息轉化成電信號，接著通過D/A轉換器將傳感器的電信號轉化成數(shù)字量信號，然后由PLC將數(shù)字量信號內部處理后轉化為實際值，之后通過云盒子將實際數(shù)據(jù)上傳到云平臺，最后通過電腦Web端等實現(xiàn)對污水處理站的遠程監(jiān)控與管理。通過云平臺的實時傳輸技術，現(xiàn)場設備的運行記錄、處理流程、維護信息等都可實時在電腦上查看，從而讓使用人員和維護人員能夠解除地域的限制，遠程監(jiān)控處理廠的運行，為污水處理廠的平穩(wěn)運行和精準維修提供了極大優(yōu)勢，圖6為遠程監(jiān)控原理框圖。

圖6 遠程監(jiān)控原理框圖

7 結束語

本文所研究的智能污水處理控制系統(tǒng)為我國嚴重的污水問題提供一條解決思路與路徑。借助PLC和MCGS觸摸屏來控制系統(tǒng)的運行，方便穩(wěn)定的同時還可以根據(jù)用戶的需求來進行個性化的改進與創(chuàng)新。

該系統(tǒng)中的MCGS觸摸屏組態(tài)界面能夠讓管理員不僅可以實時關注污水處理控制系統(tǒng)運行狀態(tài)，還可以在值班室中對系統(tǒng)進行遠程操作，降低了事故發(fā)生率。并且采用MODBUS通信的方式將伺服驅動器與三菱FX3U-32MR進行MODBUS通信，使電機參數(shù)的監(jiān)控更加準確。