概述:
隨著工業(yè)污染,環(huán)境破壞的日益嚴重,水處理是長期以來倍受關注的領域之一,它是改善居民生活環(huán)境、提高人民健康水平的重要手段。同時隨著科學技術的發(fā)展,人們對設備自動化程度的要求越來越高,制水系統(tǒng)的自動控制逐漸被接受、推廣和普及,并得到了迅速的發(fā)展。水處理設施采用自動控制,不但可以減輕水處理操作人員的勞動強度,減少操作人員人數(shù),實現(xiàn)減員增效。更主要的是可以確保水處理后的水質(zhì),還可以確保設備的安全運行,延長設備的使用壽命,從而降低生產(chǎn)成本,可以說是一舉多得的好事,是我國水處理行業(yè)的發(fā)展方向。
項目背景:
給××企業(yè)實施一套生活用水以及飲用水的凈化處理系統(tǒng)。
水處理原理部分:
本系統(tǒng)所采用的水處理方法:
曝氣:
作用:去除溶解氣體。
化學氧化
作用:氧化無機陽離子,破壞有機物。
粒子層過濾
作用;去除膠團及微粒懸浮物
4)儲存
作用;調(diào)節(jié)水量,水自凈
5)輻照
作用:殺滅病菌、病毒、催化氧化。
6)活性炭吸附
作用:去除溶解的有機物。
7)離子交換
作用:去除溶解鹽分。
8)微濾
作用:去除微細顆粒物
9)反滲透
作用:去除溶解鹽成分。
工藝流程圖
本系統(tǒng)采用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件作為上位機軟件和PLC來進行控制和顯示。
1)紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件
紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件強大的組態(tài)界面可以直接形象模擬、顯示,監(jiān)視現(xiàn)場的的工作情況,工作程序,實時的數(shù)據(jù)以及對意外情況的處理。
2)PLC可編程控控制器
PLC(ProgrammableLogicController)是計算機家族中的一員。是為工業(yè)控制應用而設計制造的,它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制,隨著技術的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因此,PLC的主要特點:(一)高可靠性;(二)豐富的I /O 接口模塊;(三)采用模化結(jié)構(gòu);(四)安裝簡單,維修方便。應用于在航天工業(yè),農(nóng)業(yè)、水利工程等領域。
系統(tǒng)架構(gòu)圖:
凈化水處理的自動控制包括一下幾方面的內(nèi)容:
1)設備自動啟停
當位于制水工序后的產(chǎn)水箱液位低時,自動啟動制水工序設備運行。當水箱液位高或前工序無水時,可設置為自動停機,或切換系列,或制水工序無法啟動。此外,遇報警或其他故障時,也會自動停機并切換設備系列。
2)設備的自動清洗
當制水設備上的定時儀、差壓儀、累積流量儀達到設定值,設備自動停止運行并實現(xiàn)清洗反沖工序。
3)自動顯示功能
實時顯示設備的運行狀況,并且在組態(tài)界面上進行控制。
4)自動保護功能
無水、發(fā)生故障會自動保護。
5)自動恒壓供水
主要是在終端出口,有的系統(tǒng)要求恒壓供水。
具體實現(xiàn)方法:
自動控制主要通過可編程控制器PLC來實施的,但是即便是能自動控制的制水系統(tǒng),也可以手動控制,根據(jù)實際需要可以選擇。
1)水罐控制
控制具有一些共同的特點,一般設置高、中高、中低、低四個液位開關。
當水箱液位到高液位時,要停止制水。
當水箱液位到中高液位時,一切正常使用。
當水箱液位到中低液位時,應發(fā)起信號,使前級制水。
當水箱液位到低液位時,關閉后級水泵,后級設備停運,以防止水箱被抽空,水泵燒壞,同時發(fā)出報警信號。
2)閥的控制
本裝置使用的是電磁閥,通過自動控制電磁閥的開通或斷流來變換制水、清洗反沖的工序。
電磁閥的特性
①具有使用方便、啟閉迅速、性能穩(wěn)定等優(yōu)點,實行遠程及自動控制。
②是一種先導式即二次開閥常閉電磁閥,當未通電時,導閥口與導閥活動鐵芯在自重和彈簧的作用力下而處于關閉狀態(tài)。
③通電時,產(chǎn)生磁力,活動鐵芯受電磁力的吸引克服了自重與導閥彈簧的壓力而上升,膜片上方作用力減小并低于膜片下方所受的力,膜片在差動力的作用下克服了自重閥芯彈簧而開啟,使主閥形成通路,電磁閥處于開狀態(tài)。
④當電源斷開,磁力消除,導閥口關閉,閥芯膜片受向下的壓力差而關閉主閥口,主閥形成斷路,電磁閥處于關閉狀態(tài)。
3)錳砂過濾器的控制
當需要錳砂過濾器啟動運行,PLC發(fā)出信號。錳砂過濾器在工作工序切換時,應是定時反洗、反沖。
4)石英砂過濾器的控制
對石英砂過濾器的控制和錳過濾器的控制相同。就不重復了。
對變頻恒壓供水的控制
泵的制控
我們這里是采用的變頻泵,談一下對變頻泵的控制。
一般泵的功率是一定的,流量和壓力成反比,流量越大壓力越小。但會遇到一些情況,用戶的用水量變化大,這時候壓力就會變化。用水量大壓力??;用水量小壓力大。但用戶又要求恒壓供水,這時候就在泵出口管道內(nèi)設壓力傳感器,把信號傳給PLC,PLC控制變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)出水流量,從而保持泵的出水壓力穩(wěn)定,實現(xiàn)恒壓供水。另外還會有一種好處,那就是省電節(jié)能。
具體的是通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器,把出口壓力信號變成4-20mA的標準信號,送入PLC的端口進行PID調(diào)節(jié),經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較,得出一調(diào)節(jié)參數(shù),送給變頻器,由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量,使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上,當用水量超過一臺水泵的供水量時,通過PLC控制切換器進行加減泵。根椐用水量的大小由PLC控制工作泵的數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速,實現(xiàn)恒壓供水。當供水負載變化時,輸入電機的電壓和頻率也隨之變化,這樣就構(gòu)成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外,系統(tǒng)還設有多種功能,尤其是硬件/軟件備用水泵功能,充分保證了水泵的及時而正常供水。
對飲水用凈化水的控制:
采用PLC控制,采用智能型微機作數(shù)據(jù)處理。
3) 控制方式采用手動、自動兩種控制方式。
①手動
各控制閥門的開關、水泵的啟停都可由控制盤上的按扭控制。
②自動
整條制水線、工藝過程的運行、啟停,都由PLC自動控制,不受人為干預。
主要控制輸出功能
系統(tǒng)可根據(jù)各種信號和流程,來控制中間水罐、提升泵、活性炭、軟化器、反滲透、純水灌等單元的自動工作和自動程序。
上位機監(jiān)控組態(tài)軟件實現(xiàn)的功能:
本系統(tǒng)采用紫金橋軟件公司的紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件,通過RS-232串行通訊口使PC機與PLC進行通訊。
通過紫金橋組態(tài)軟件可以對工藝過程進行實時監(jiān)控。紫金橋組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫提供了各種類型的點,在整個水處理的工作過程中,方便各個類型點的控制。上位機對電磁閥的控制就必須通過數(shù)字數(shù)值輸出塊來進行,每個閥門的控制對應了相應的數(shù)字輸出節(jié)點。因此,上位機不僅能接受來自PLC的控制信號并以動畫的形式進行顯示,而且還能夠通過通訊端口向PLC發(fā)出控制命令,對現(xiàn)場進行控制。通過模擬塊,上位機通過通訊端口可以從PLC上讀取來自控制現(xiàn)場的儀表所采集到的壓力和流量的實時數(shù)據(jù),在上位機上實時地顯示出來,并對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能及時報警,同時還可以保存歷史,繪制歷史曲線,自動生成報表等等。
數(shù)據(jù)的歷史曲線如圖所示:
結(jié)束語:
采用本文所設計的控制方案對其進行自動控制,各項指標均能達到工藝要求,取得較好的控制效果。