1背景
以西宁或格尔木污水处理厂的实际工程应用背景为例，污水的处理工艺流程可以表示为如图1所示，来自排污企业的的主污水管道的污水首先进入格间，其中污水中体积较大的污物通过2台粗格过滤，固型废弃物形成栅渣，经过栅渣压实机压实，有螺旋输送机输送到专门容器，外运处理。通过格栅初步处理的污水汇聚到位于全厂区标高的最低点的进水泵房，通过4台大功率水泵将污水提升到高处，这样污水依靠重力作用通过污水处理其他阶段。设置钟式沉沙池，可以将污水中的砂子有效分离，防止其对后继设备的磨损，含水砂子通过吸沙泵泵入入砂水分离器实现砂与水的彻底分离，其中沙子外运处理。经过数次沉淀池分离处理的污水进入厌氧/好氧生物反应池，级A/O池，污水在进入厌氧池中首先进行厌氧处理，厌氧处理后的污水进入两个好氧池中，氧气通过鼓风机经暴光气头定量提供，经过好养生物的作用下，进一步将有害物质处理净化后，污水进入二次沉淀池，经过刮泥桥的运动将浮喳刮入浮喳井，池下部沉降的污泥通过真空吸出部分送回流/剩余污泥泵房，送入到A/O池入口，以保证厌氧池中含有一定量的污泥，余下部分通过剩余污泥泵送入到污泥调节池。污水经过二次沉淀处理后可以达标外排。
2MCGS概述
2.1MCGS简介
MCGS是MonitorandControlGeneratedSystem的英文简写，是基于Windows平台上的快速构造和生成嵌入式计算机监控系统组态软件系统，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统。具有功能完善、操作便捷、可视性能好、可维护性强等优点，通过MCGS可快速实现现场数据采集与处理，方便的开发前端数据的处理与控制。并通过动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等方式向用户提供其解决工程问题的方案，广泛应用于自动控制领域[3]。
2.2MCGS的系统构成
MCGS系统作为一个检测控制系统，主要包括：组态环境和以及运行环境两部分。组态环境相当于完整的工具软件，可以在电脑上运行，用户可以开展设计和构造，形成属于具有特定功能的应用系统软件。运行环境是一个一个独立运行系统，该系统具有按照组态结果数据库中用户指定的方式完成处理操作，实现用户指定的组态设计目标和功能的可能但运行环境独立存在其本身并没有任何的意义，必须同相应的数据库构成一个整体，只有这样，才可能形成一个真正的用户应用系统，并具有相关的应用价值。组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的链接，相互左右关系如图2所示，两部分互相独立，又紧密相关。
2.3MCGS组态软件的工程简介
MCGS组态软件建立工程包括主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略等构成，其每部分均可独立组态操作，完成各自相应的工作，实现不同的功能[4,5]。(1)主控窗口：又称工程主框架。主控窗口中可以设置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，指定数据库存盘文件名称及存盘时间，编制工程的菜单，设计封面图形，确定自动启动窗口，设定动画刷新周期等。(2)设备窗口：主要功能是连接和驱动外部设备。用户可以通过设备窗口实现配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用数据变量等操作。(3)用户窗口：顾名思义，该窗口由用户定义，用于设置工程中人机交互的界面窗口，可以生成各种动画图形，实时显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。(4)实时数据库：该数据库是MCGS系统的核心部分，是应用系统各部分制减的数据交换与处理中心，通过实时数据库将MCGS工程的各个部分连接成整体，并通过实时数据库协调各相关部分工作。用户可以通过在窗口内定义需要的类型和名称的变量，用于数据采集与处理、输出控制、动画连接及设备驱动。(5)运行策略：用户为通过运行策略窗口来实现工程运行流程控制所生成的系类功能块的集合，包括编写控制程序，选用各种功能构件等，以便实现数据提取、历史曲线查看、定时器、多媒体输出等功能。目前，MCGS提供了七种类型的策略组成，每种策略组成可以实现一种特定的功能。
3MCGS监控系统组态界面的设计
3.1设备连接操作画面的设计
设备连接：MCGS组态软件中，系统提供了众多参见工控领域设备的驱动程序。该构件可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号，同时相应波的幅值和周期均能按用户要求设置。
3.2设备状态监视画面设计
动画连接：MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果，如图5。
3.3试验分析
污水处理组态监控系统试验运行分析示例，(1)格栅：格栅作为污水处理中的预处理方法，应用广泛，生活污水中含有一些较大的漂浮物，为此首先采用格栅可以有效去除污水中的较大漂浮物，保护后续处理系统稳定运行及汲水泵的安全运转。设计采用格栅，机械清渣，栅距为58mm，机械清渣。(2)集水池提升泵房：污水汇集进入污水处理厂后，由于管网埋深较大，需经泵房提升后进入后续处理工艺。设计采用提升泵房1座，与集水井合建。泵房内设有电动葫芦，以供维修使用。泵房采用半地下结构。泵房长9m，宽8m，高2米。(3)沉砂池：采用沉砂池去除污水中的无机颗粒。设计采用平流式沉砂池，池内水流平行流动。沉砂池设1座，每座尺寸为长13.5m，宽1.5m，高1.6m。(4)曝气池：曝气池利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。曝气池设1座，每座尺寸为长69.94m，宽4m，高4.4m。(5)二沉池：二沉池的主要作用是同时满足固液分离和污泥浓缩两方面的要求，是整个活性污泥法中很重要的部分。(6)污泥脱水：污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排除污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理，使其含水率降至60%~80%，从而大大缩小污泥的体积。(7)鼓风机房及变配电室：为保证污水处理装置的稳定运行，设置鼓风机房及变配电室。
4结语
针对污水处理工艺流程，文中运用MCGS软件设计出了较完善的城市污水自动监控系统，完成了系统组态工作。试验运行调试结果分析表明，该开放式组态监控系统人机界面友好，便于客户远程操作和监控管理，组态功能效果明显，达到了预期的监控目标。
作者： 谢宗海 单位：青海盐湖工业股份有限公司
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