自动控制在化学水处理系统中的应用

<p>&nbsp;关键词:化学水处理　ＰＬＣ监控设备　自动控制<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 　　微水发电厂化水系统技术改造后,形成了以ＰＣ机为主站、西门子Ｓ7-200系列ＰＬＣ为从站的全自动水制备控制系统。ＰＬＣ与ＰＣ机用ＰＣ <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ＰＰＩ电缆,通过串行口通讯,主站采用组态软件对整个系统实时监控、监测。</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1　系统组成<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1.1　水处理系统<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 包括预处理系统、计量加药系统、反渗透系统三部分。四台多介质过滤器为预处理设备,三用一备。每台过滤器有7套气动阀门,按工艺要求切换控制。反渗透系统用一套一级二段反渗透单元组成,由一台高压泵和五套电动阀门作为执行机构。计量加药系统4套,二用二备,每套加药系统有一台计量泵和一台电动搅拌装置。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1.2　控制系统(见图1)<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1)ＰＣ机监测中心由ＵＰＳ电源、工控机、打印机组成,主要完成流程图画面组态,对现场采集数据实时监测,并可实现数据存储、打印报表、数据查询、报警等功能。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2)监控设备:监控核心为ＰＬＣ,是一套由ＣＰＵ、存储器、Ｉ <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ｏ接口及控制软件组成的智能设备,主要完成现场数据的采集、转换、存储、报警、逻辑控制等功能,并与监控中心实时通讯,完成系统自检、数据传送、控制输出等任务。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (3)现场传感器及检测仪表是ＰＬＣ检测现场模拟信号的器件,除温度外的现场模拟信号都需经过传感器的转换,才能输出标准信号,被ＰＬＣ所接受,系统主要测量电导、流量、ＰＨ值、浊度、压力、液位等参数。现场检测的开关量信号可直接引入ＰＬＣ。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2　ＰＬＣ监控设备<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ＰＬＣ监控设备是既采集现场仪表、变送器、设备运行状态等信号,又与监测中心通讯,执行有关命令。监控设备一般无人职守,经论证,选用西门子Ｓ7-200系列ＰＬＣ作现场信息的终端具有较高的性能价格比,它具有易扩展、性能高、体积小等特点,非常适合小规模的现场监控。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.1　ＰＬＣ硬件设计<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 现场共需开关输入信号72点,开关输出信号64点,模拟输入信号12点、模拟输出信号2点,因此选用Ｓ7-226基本单元,4块ＤＣ16输入 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 16继电器输出(ＥＭ223),三块模拟量输入输出混合扩展单元(ＥＭ235),这样系统共有开关输入88点,开关输出80点,模拟量输入信号12点,模拟量输出信号3点,满足现场控制要求。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.2　通讯接口<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ｓ7-226ＰＬＣ基本单元提供一个ＲＳ485接口,为了与ＰＣ机通讯(ＲＳ232标准接口),选用ＰＣ <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ＰＰＩ专用电缆(或者ＲＳ485 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ＲＳ232转换器),连接到ＰＣ机的ＣＯＭ1或者ＣＯＭ2,使用ＰＬＣ的ＰＰＩ协议,即可实现两者之间的串行通讯。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.3　抗干扰设计<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 为提高系统的可靠性,ＰＬＣ、直流稳压电源单独装于一个控制柜内,ＰＬＣ开关量输出与现场之间加继电器隔离,模拟信号采用信号隔离器和配电器隔离。电源采用隔离变压器供电,以减小电源噪声。信号线采用屏蔽电缆,远离动力电缆,系统设置良好的接地。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2.4　ＰＬＣ软件设计<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>ＰＬＣ软件采用梯形图语言编写,为保证系统的正确性和可靠性,程序设计采用模块化、功能化结构,便于维护、扩展,软件主要由以下模块组成:<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1)初始化程序:设定各寄存器、计数器、ＰＬＣ工作模式、通信方式等参数初始值。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2)数据采集子程序:对各路模拟量数据采集、滤波、平均等处理。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (3)累计运行时间子程序:对泵、阀门的运行时间进行累计。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (4)过滤器自动运行子程序:根据监控中心的命令,或现场自控条件按过滤器运行工艺输出相应操作。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (5)反渗透自动运行子程序:完成与监控中心的各种通信功能。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (6)脉冲量输出子程序:控制计量泵根据流量加药。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 　　(7)故障检测子程序:对气源不足、阀门及泵故障自动检测并报警。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 3　组态软件及画面<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 本系统组态软件采用组态王6.02版设计,128点,画面形象逼真、运行可靠、操作方便,且具有较高的性能价格比。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4　结束语<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 该系统投入运行后,工作可靠稳定,以ＰＣ机为主站ＰＬＣ为从站的自动控制系统,不仅能实现自动控制功能,还具备实时监视、数据分析、打印报表功能,而且该系统若作为下位机,也可与上位机通讯实现远程监控。<br/></p>