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概述：
隨著工業(yè)污染，環(huán)境破壞的日益嚴(yán)重，水處理是長(zhǎng)期以來(lái)倍受關(guān)注的領(lǐng)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(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)設(shè)備自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高，制水系統(tǒng)的自動(dòng)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(shè)施采用自動(dòng)控制，不但可以減輕水處理操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員人數(shù)，實(shí)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(shè)備的安全運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，從而降低生產(chǎn)成本，可以說(shuō)是一舉多得的好事，是我國(guó)水處理行業(yè)的發(fā)展方向。

項(xiàng)目背景：
給××企業(yè)實(shí)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：
1) 曝氣：
作用：去除溶解氣體。
2) 化學(xué)氧化
作用：氧化無(wú)機(jī)陽(yáng)離子，破壞有機(jī)物。
3) 粒子層過(guò)濾
作用；去除膠團(tuán)及微粒懸浮物
4）儲(chǔ)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(jī)物。
7）離子交換
作用： 去除溶解鹽分。
8）微濾
作用：去除微細(xì)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(jī)軟件和PLC來(lái)進(jìn)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(qiáng)大的組態(tài)界面可以直接形象模擬、顯示，監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的的工作情況，工作程序，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)以及對(duì)意外情況的處理。
2）PLC可編程控控制器
PLC（Programmable Logic Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員。是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，PLC的主要特點(diǎn)：（一）高可靠性；（二）豐富的I /O 接口模塊；（三）采用?；Y(jié)構(gòu)；（四）安裝簡(jiǎn)單，維修方便。應(yīng)用于在航天工業(yè)，農(nóng)業(yè)、水利工程等領(lǐng)域。

系統(tǒng)架構(gòu)圖：



凈化水處理的自動(dòng)控制包括一下幾方面的內(nèi)容：
1）設(shè)備自動(dòng)啟停
當(dāng)位于制水工序后的產(chǎn)水箱液位低時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)制水工序設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)水箱液位高或前工序無(wú)水時(shí)，可設(shè)置為自動(dòng)停機(jī)，或切換系列，或制水工序無(wú)法啟動(dòng)。此外，遇報(bào)警或其他故障時(shí)，也會(huì)自動(dòng)停機(jī)并切換設(shè)備系列。
2）設(shè)備的自動(dòng)清洗
當(dāng)制水設(shè)備上的定時(shí)儀、差壓儀、累積流量?jī)x達(dá)到設(shè)定值，設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)清洗反沖工序。
3）自動(dòng)顯示功能
實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀況，并且在組態(tài)界面上進(jìn)行控制。
4）自動(dòng)保護(hù)功能
無(wú)水、發(fā)生故障會(huì)自動(dòng)保護(hù)。
5）自動(dòng)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(shí)現(xiàn)方法：
自動(dòng)控制主要通過(guò)可編程控制器PLC來(lái)實(shí)施的，但是即便是能自動(dòng)控制的制水系統(tǒng)，也可以手動(dòng)控制，根據(jù)實(shí)際需要可以選擇。
1）水罐控制
控制具有一些共同的特點(diǎn)，一般設(shè)置高、中高、中低、低四個(gè)液位開(kāi)關(guān)。
當(dāng)水箱液位到高液位時(shí)，要停止制水。
當(dāng)水箱液位到中高液位時(shí)，一切正常使用。
當(dāng)水箱液位到中低液位時(shí)，應(yīng)發(fā)起信號(hào)，使前級(jí)制水。
當(dāng)水箱液位到低液位時(shí)，關(guān)閉后級(jí)水泵，后級(jí)設(shè)備停運(yùn)，以防止水箱被抽空，水泵燒壞，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
2）閥的控制
本裝置使用的是電磁閥，通過(guò)自動(dòng)控制電磁閥的開(kāi)通或斷流來(lái)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(diǎn)，實(shí)行遠(yuǎn)程及自動(dòng)控制。
② 是一種先導(dǎo)式即二次開(kāi)閥常閉電磁閥，當(dāng)未通電時(shí)，導(dǎo)閥口與導(dǎo)閥活動(dòng)鐵芯在自重和彈簧的作用力下而處于關(guān)閉狀態(tài)。
③ 通電時(shí)，產(chǎn)生磁力，活動(dòng)鐵芯受電磁力的吸引克服了自重與導(dǎo)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(dòng)力的作用下克服了自重閥芯彈簧而開(kāi)啟，使主閥形成通路，電磁閥處于開(kāi)狀態(tài)。
④ 當(dāng)電源斷開(kāi)，磁力消除，導(dǎo)閥口關(guān)閉，閥芯膜片受向下的壓力差而關(guān)閉主閥口，主閥形成斷路，電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
3）錳砂過(guò)濾器的控制
當(dāng)需要錳砂過(guò)濾器啟動(dòng)運(yùn)行，PLC發(fā)出信號(hào)。錳砂過(guò)濾器在工作工序切換時(shí)，應(yīng)是定時(shí)反洗、反沖。
4）石英砂過(guò)濾器的控制
對(duì)石英砂過(guò)濾器的控制和錳過(guò)濾器的控制相同。就不重復(fù)了。
對(duì)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(duì)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(huì)遇到一些情況，用戶的用水量變化大，這時(shí)候壓力就會(huì)變化。用水量大壓力小；用水量小壓力大。但用戶又要求恒壓供水，這時(shí)候就在泵出口管道內(nèi)設(shè)壓力傳感器，把信號(hào)傳給PLC，PLC控制變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)出水流量，從而保持泵的出水壓力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。另外還會(huì)有一種好處，那就是省電節(jié)能。
具體的是通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，把出口壓力信號(hào)變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入PLC的端口進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)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(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)水泵的供水量時(shí)，通過(guò)PLC控制切換器進(jìn)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(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設(shè)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(shí)而正常供水。
對(duì)飲水用凈化水的控制：
采用PLC控制，采用智能型微機(jī)作數(shù)據(jù)處理。
3) 控制方式采用手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式。
① 手動(dòng)
各控制閥門的開(kāi)關(guān)、水泵的啟停都可由控制盤上的按扭控制。
② 自動(dòng)
整條制水線、工藝過(guò)程的運(yùn)行、啟停，都由PLC自動(dòng)控制，不受人為干預(yù)。

主要控制輸出功能
系統(tǒng)可根據(jù)各種信號(hào)和流程，來(lái)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(dòng)工作和自動(dòng)程序。
上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)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(guò)RS-232串行通訊口使PC機(jī)與PLC進(jìn)行通訊。
通過(guò)紫金橋組態(tài)軟件可以對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。紫金橋組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)提供了各種類型的點(diǎn)，在整個(gè)水處理的工作過(guò)程中，方便各個(gè)類型點(diǎn)的控制。上位機(jī)對(duì)電磁閥的控制就必須通過(guò)數(shù)字?jǐn)?shù)值輸出塊來(lái)進(jìn)行，每個(gè)閥門的控制對(duì)應(yīng)了相應(yīng)的數(shù)字輸出節(jié)點(diǎn)。因此，上位機(jī)不僅能接受來(lái)自PLC的控制信號(hào)并以動(dòng)畫的形式進(jìn)行顯示，而且還能夠通過(guò)通訊端口向PLC發(fā)出控制命令，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。通過(guò)模擬塊，上位機(jī)通過(guò)通訊端口可以從PLC上讀取來(lái)自控制現(xiàn)場(chǎng)的儀表所采集到的壓力和流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在上位機(jī)上實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，并對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能及時(shí)報(bào)警，同時(shí)還可以保存歷史，繪制歷史曲線，自動(dòng)生成報(bào)表等等。

數(shù)據(jù)的歷史曲線如圖所示：



結(jié)束語(yǔ)：
采用本文所設(shè)計(jì)的控制方案對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到工藝要求，取得較好的控制效果。