基于MCGS的污水處理過程控制系統(tǒng)論證設計

趙慧

摘 要：在本次污水處理過程控制系統(tǒng)論證設計中，MCGS組態(tài)軟件扮演了非常重要的角色，如：構建組態(tài)界面動畫便于檢測等。同時，根據此次設計的控制要求及認真分析后可知，污水處理過程控制最好是建立在串級回路控制系統(tǒng)的方案基礎上進行，這就需要我們根據相關要求對串級回路控制系統(tǒng)有進一步了解，并進行基本論證設計。

關鍵詞：污水處理；MCGS組態(tài)軟件；串級回路控制系統(tǒng)

本文通過研究設計一套基于過程控制的污水處理系統(tǒng)，它是利用RTGK-2型過程控制實驗裝置，模擬實現工業(yè)污水處理過程中對清水池水位的控制，同時兼顧對污水流量的控制，并利用西門子PLC作為控制器，采用PID控制實現清水池水位與污水流量串級系統(tǒng)的設計，以此來論證較為適合污水處理過程控制的設計方案。

1 方案建立

主副控制器均采用PLC控制器實現其控制，可設計出滿足主控制器控制清水池水位，副控制器控制污水池流量的污水處理過程系統(tǒng)，如圖1-1所示：

針對本次設計可知，控制系統(tǒng)是要滿足主控制器控制清水池的液位，和副控制器控制污水池的流量，串級控制系統(tǒng)可以滿足主控和副控的執(zhí)行，且系統(tǒng)中增加了包含二次擾動的副回路，不僅能改善被控過程的動態(tài)特性，還能提高系統(tǒng)的工作效率。

2 系統(tǒng)運行與分析

2.1 串級回路控制系統(tǒng)

系統(tǒng)基本運行采用的是PID控制，根據所算出來的液位PID參數，保持流量比例系數K1為500不變，便可以得到整定出來的系統(tǒng)運行圖，見圖2-1。

串級系統(tǒng)基本運行特性如圖2-1所示，最開始的液位初值設定為10cm，當液位測量值上升且平穩(wěn)后，加一個階躍，電動閥開度變大，使得流量立即大幅增加，從而使液位也開始增加，2分鐘后，系統(tǒng)再次達到穩(wěn)定，此時，電動閥開度逐漸減小并保持平穩(wěn)。

2.2 單回路控制系統(tǒng)

為論證串級回路控制系統(tǒng)是較為適合本次設計的系統(tǒng)，特引入單回路控制系統(tǒng)與其作對比。單回路控制系統(tǒng)相比于串級回路控制系統(tǒng)少了一個副回路，在污水處理系統(tǒng)中，就意味著沒有了流量控制。因此，在所有PID參數保持不變的情況下，觀察并對比單回路系統(tǒng)與串級回路控制系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)。

如圖2-2可看到，該系統(tǒng)僅是對清水池液位進行監(jiān)控，系統(tǒng)想要達到初次穩(wěn)定要經過較漫長的時間。在系統(tǒng)穩(wěn)定后，給一個5的階躍，系統(tǒng)約需4分鐘才能再次恢復到穩(wěn)定。而在串級回路系統(tǒng)（如圖2-1）中，同樣參數條件下給同樣的階躍，僅需2分鐘左右的時間系統(tǒng)就能恢復到穩(wěn)定。

3 結語

由上述分析可知，在污水處理過程控制系統(tǒng)中，在保持PID參數不變的情況下，即使給擾動，串級回路控制系統(tǒng)也能很快地恢復穩(wěn)定，說明在本污水處理過程控制系統(tǒng)中，串級回路控制系統(tǒng)抗干擾性較好。

綜上所述可知，串級回路控制系統(tǒng)是最為符合自動控制系統(tǒng)的特性指標——穩(wěn)、準、快，所以該系統(tǒng)是最合適污水處理過程控制系統(tǒng)的設計。

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