PLC在净化水处理中的应用.pdf

自动化与仪器仪表2 01 2年第 5期 总第 1 6 3期 P L C 在净化水处理中的应用 吴瑶， 张珂， 万相林 ， 林睿 重庆工业 自 动化仪表研究所 重庆， 4 0 1 1 2 3 摘 要众所周知 ， 可编程控制控制器 P L c 作为大家熟知的 白控控制现在 已经越来越多 的被广泛使用。作 为大家熟知的 自控控制器 ， 其种类也是五花八 门， 本文就 以其中的一种 为例为大家介绍一下在净化水处理系统 中 的控制设计和过程及经 系统调试和实践应用证 明取得 的 比较好 的效果 。 关键 词P L C；水处理；自动控制； 应用 Ab s t r a c t Ba s e do nmu l t i f u n c t i o n a l p u r i f y i n gv e h i c l ea s a ne x a mp l e ， p r e s e n t p a p e rd e s c r i b e s c o n t r o l d e s i g n a n dp r o c e s so fBR PL C i nwa t e rt r e a t me n t s y s tem． Af t e r s y s tem d e b u g g i n g a n dp r a c t i c a l a p p l i c a ti o np r o v e s ， g o o d r e s u l t sh a v eb e e n a c hie v e d ． Ke y wo r d s P LC； Wa t e r T r e a t me n t ； Au t o ma ti cCo n t r o l ； Ap p l i c a t i o n 中图分类号T P 1 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 2 0 5 - 0 1 2 3 - 0 2 0 引言 在 当今的社会，由于人类的活动，大量的工业、农业 和生活废弃物排入水中， 而造成水体污染 。 而人类 自身的 活动又需要大量 的没被污染 的水， 特别是在一些极端特殊 的场合如灾难现场等。 如何将污染的水处理成可饮用 的水 将是一个迫切的问题。 净化水 资源可以说是一个环保且实 际的项 目， 通过净水机械对其污染 的采用膜分离技术 ，可 以从江、河 、 湖 、 海 等水源 处理成饮用水以供人们生活饮 用。 净化机械 的水处理系统工艺较为复杂 ， 且有较 多的电 动设备。 为了提 高水处理系统的 自动化程度， 保证制水质 量， P L C控制系统无疑是对制水处理过程中控制管理的最 佳选择 。 1 水处理系统概述 水处理 系统 的过程就 是将水源 地来 的水经 过加药 ， 微滤 M F 膜法水处理， 紫外线消毒， 从而得到安全可靠的 直饮水或生活用水 。 如果当经过 M F膜法处理的水电导率 大于1 0 0 0 0 mg ／ L时， 通过反渗透 R 0 膜法单元， 进行水淡 化处理。 在膜法水处理流程中又分为正常制水和反冲清洗 两个过程 。 2 P L C 配 置 考虑 到净化水 的用途和应 用场合 ，要求 实际操作简 单方便。 整个水处理系统 由下位机P L C组成 。 本文 以贝加 莱公司的p o w e r p a p e l p p 3 5 P L C为例作为下位机系统， 通 过人 机交 互 界面相 互通 信 如下 图 。贝加 莱 公司 的 p o w e r p a p e l p p 3 5 P L C 其优点在于其紧凑智能 P o w e r P a n e 1 P P 3 5 是中小型高元件密度 ， 它的集成高性能中的P C C与 数字量 I ／0的显示单元可作为复杂项 目应用 的方案 ， 且设 备可作模块化扩展， 并且提供文本显示与高达Q v G A分辨 率的图形显示功能可供选择。 其产品涵盖使用标准操作系 统的操作显示终端直到集成控制 与传动技术 的完整 自动 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 1 9 化系统。 其C P U模块带有两个接 口 R S 2 3 2 接 口和C A N 总线 接 口。 R S 2 3 2 用于P L C 编程， C A N总线接 口可以实现与其他 控制系统的通信或远程 I ／0的扩展 。 控{ - I 系统。 图 l 3 P L C 控制系统编程和控制说明 3 ． 1 P L C 控制系统编程 P L C 采用A u t o m a t i o n S t u d i o软件进行编程。 根据水处 理的工艺流程， P L C程序采用模块化结构， 在P L C 编程 中采 用子程序调用 的形式，这样不仅程序可读性 强，而且缩短 P L C 程序扫描周期， 便于现场调试。 同时采用步进程序编写 加药、过滤 、 反冲洗 、淡化等流程 的逻辑顺序控 制。 3 ． 2 控制流程说明 多功能净 水车的工艺流程分为净化运行、 淡化运行 、 M F清洗 、 R 0保养、 停机 。 为了便于操作 ， 在控制柜上安装 了相对应的按钮 。 现在 以净化运行为例 ， 说 明P L C在制水 工艺中的控制流程和要求 ， 控制 的设备包括管路 中的2个 真空罐 、 气 动阀、电磁阀、 调节 阀、 潜水 泵、 加药泵 、 空压 机、 紫外线消毒器等 。 全程以PL C进行监控 。 本文以制水运 行 的控制流程 为例作一简单说 明 在制水过程 中，主要 以调节阀的开度与 电磁阀、电磁 阀的开关为主 ， 确定水流管道 的路径 ， 通过其不断开关变 化使水流通过管道通 向不同的的元 器件部位 ， 得 以净化 。 现将其过程 作一个说 明。 首先开启通往真空罐 1 、 活性碳KD F过滤器 、 紫外消毒 1 2 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m P L C 在净化水处理中的应用 吴瑶 ， 等 器 、 加 药泵 即药液箱 周 围的调节 阀、电磁 阀及气 动阀 使之连通。启动潜水泵， 打开排污 口， 关 闭连接真空罐 2周 围的管道阀门， 对真 空罐 1进行蓄水处理 ， 对其进行液位 监测， 当达到高液位时， 延 时5秒这时关闭排污 口， 然后缓 慢关闭连通真空罐往出水 口之 间的调节阀， 使P T 1检测值 达到0 ． 3 P A a 或F T 1 达到3 0 0 0 L ／ h P T 1 检测值、 F T 1 检测值两 者任意达到要求值 即停止调节调节阀 ， 然后开启紫外线 消毒器。 在正常制水 1 5分钟后，切换管道， 把连接真空罐 1 、 活性碳K D F过滤器、 紫外消毒、 药液箱周围的调节 阀、电 磁 阀、气动阀关闭， 其之与真空罐 2连通 ， 打开真空罐 1与 空压机， 排污 口之间的管道通路。 启动空压机， 真空罐2如 先前真空罐 1一样调压进行正常制水 1 5分钟， 而真空罐 1 因为空压机的启动对其进行清洗。 当运行 1 5秒或者真空 罐 1水位达到低液位 时停止空压机 ， 并关闭与排污 口相连 的管道， 如此反覆。 至到按下停机按钮后 ， 停止加药泵 ， 关 闭紫外 消毒器 ， 然后开启空压机 ，分别对真空罐 1与真空 罐 2进行清洗 一 组清洗 结束即对另一组进行清洗 。两 组清洗结束后， 打开电磁阀， 停潜水泵， 活性碳K D F过滤器 。 4 结束语 通过 了解净水车中的膜法水处理工艺， 合理选择 P L C 硬件系统及程序编程方法 ， 则可 以实现水处理工艺的 自动 控制，同时确保 了在水处理过程 中的安全性和可靠性 ，并 且在实 际应用过程 中取得 了 良好的经济和社会效益 。 参考文 献 [ 1 ] 于海琴． 膜技术及其在水处理中的应用 [ M ] ． 北京． 水力水电出 版社， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 贝加莱产品使用手册． 上接第1 2 2 页 位于一个或多个机器上 的服务器负责数据采集， 数据处理 如量程转换 、 滤波 、 报警检查、 计算、 事件记录 、 历史存 储 、 执行用户脚本等。 服务器间可 以相互通讯。 有些系统 将服务器进一步单独划分成若干专 门服务器 ， 如报警服务 器， 记录服 务器 ， 历史服务 器， 登录服 务器等 。 各服务器 逻辑上作 为统一整体 ，但物理 上可能放 置在不 同的机器 上。 分类划分的好处是可以将多个服务器的各种数据统一 管理 、 分工协作 ， 缺 点是 效率低 ， 局 部故障可能影响整个 系统。典型 的软件配置如 图2所示 。 3 S C A D A 系统的功能 S C A D A系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度 自动化系统 。 它可 以对现场的运行设备进行监视和控制 ， 以实现数据采集 、 设备控制 、 测 量、 参数调节 以及各类信 号报警等各项功能。 作为生产过程和事物管理 自动化最为 有效的计算机 软硬件系统之一，它包含两个层次的含义 一 是分布式 的数据采集系统 ，即智能数据采集系统，也就 是通常所说 的下位机另一个是数据处理和显示系统 ， 即 上位机H M I H u m a n M a c h i n e I n t e r f a c e 系统。 上位机H M I系统在接受下位机传送的信息后 ， 以适当 的形式如声音 、图形 、图象等方 式显示 给用户 ，以达到监 视的 目的，同时数据经过处理后 ，告知用户设备各种参数 的状态 报警、 正常或报替恢复， 这些处理后的数据可能 会保存到数据库中， 也可能通过 网络系统传输到不 同的监 控平 台上 ， 还可能与别的系统 如M I s 、 G I S 结合形成功能 更加强大的系统； H M I还可 以接受操作人员的指示 ， 将控 1 2 4 制信号发送到下位机 中， 以达到控制的 目的。 下位机一般 意义上通常指硬件层上的，即各种数据采集 设备 ， 如各种 R T U ， P L C及各种智能控制设备等。 这些智能采集设备与生 产过程和事物管理的设备或仪表相结合，实时感知设备各 种参数 的状态， 并将这 些状态信号转换成数字信号 ， 并通 过特定数字通信或数字网络传递到HM I系统 中，在必要的 时候 ， 这些智能系统也可 以向设 备发送 控制信号 。 4 结束语 随着 I n t e r n e t 技术的发展， 浏览器界面已经成为计算 机桌面的基本平台， 将浏览器技术运用于S C A D A系统 ， 将 浏览器界面作为 电网调度 自动化系统的人机界面， 对扩大 实时系统 的应用范围， 减少维护工作量非常有利；在新一 代的S C A D A 系统中， 传统的M M I 界面将保留， 主要供调度员 使用 ， 新增设的W e b服务器供非实时用户浏览，以后将逐 渐统一为一种人机界面。 相信不久的将来 ， S C A D A系统将 会取得长足的发展 ， 成 为工业控 制领域的主力军 。 参考 文献 [ 1 ] 马国华． 监控组态软件及其应用[ M ] ． 北京 清华大学出版社， 2 0 01 ． [ 2 ]孙晓磊， 颜培玉， 解志斌． 网络安全技术中的量子密码通信 [ J ] 四J l l 兵工学报， 2 0 1 0 ， 8 9 7 9 9 ． [ 3 ] 吴功宜． 计算机网络基础 [ M ] ． 天津 南开大学出版社， 1 9 9 6 ． [ 4 ] 罗键等． 计算机网络技术与网络应用 [ M ] ． 北京 科学出版社， 2 0 0】 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m