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河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院--PAGE14-緒論課題的提出水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì),在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征.我們這個水資源和電能源短缺的國家,面臨城市污水肆意排放,生活用水水質(zhì)日益下降,如何使水質(zhì)達(dá)到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)可靠性、穩(wěn)定性的要求,直接影響著居民正常工作和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展.隨著工業(yè)制造的迅速發(fā)展,儀器設(shè)備對水質(zhì)的要求也越來越高。傳統(tǒng)方式普PLC水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,同時該系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性,這在能源日益緊缺的今天尤為重要,所以研究設(shè)計該系統(tǒng),對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。1。2水處理自動控制的發(fā)展前景水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展始終追隨水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢,其目的是使凈水、污水和中水回用的處理更加完善、控制更加準(zhǔn)確、系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、操作更加方便、系統(tǒng)運(yùn)行效率更高、更加環(huán)保和節(jié)能.1.2.1水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢在凈水行業(yè),現(xiàn)有的城鎮(zhèn)凈水廠已經(jīng)趨于完善,但在農(nóng)村的飲水狀況卻讓人擔(dān)憂,大部分的農(nóng)村人口直接飲用地下水或地表水,農(nóng)村集中供水是一種發(fā)展趨勢。農(nóng)村凈水廠的建設(shè)將是凈水廠的主要組成之一。市水資源,能夠在很大程度上緩解城市水資源匱乏的狀態(tài),并進(jìn)一步減少對下游城市水資源的污染,降低下游城市水資源的凈化難度.,201050%,60%,重點城市的污水70%.新建污水廠仍是我國治理水資源的一個重要組成.水處理行業(yè),由于各廠的水源不同,所包含的污染物不同,相應(yīng)的處理工藝也不同。水處理工藝的多樣性、復(fù)雜性也是水處理行業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢。其便捷穩(wěn)定的控制變得至關(guān)重要。1。2.2水處理行業(yè)自動控制需求針對水處理行業(yè)發(fā)展的趨勢,水處理行業(yè)對自動控制的需求主要有以下幾個方面:PLCPLCPLCPLC及儀表能夠支持通用的開放通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn).上位組態(tài)軟件豐富的驅(qū)動程序.在改造和擴(kuò)建項目中,有很多情況是現(xiàn)場有幾PLCPLC建項目中,也要考慮之后的項目改造和擴(kuò)建,需要上位組態(tài)軟件能夠具有豐富的PLC水處理行業(yè)同樣需要考慮到節(jié)能和環(huán)保的問題.這就需要PLCPLC.PLCPLC情況下,也能夠最低限度的減少故障損失.BOT最快的資金周轉(zhuǎn)周期,而自動系統(tǒng)的調(diào)試是水廠正常運(yùn)行調(diào)試的最后一個環(huán)節(jié),這就需要現(xiàn)場調(diào)試的效率高。效率主要體現(xiàn)在兩個方面,一個是調(diào)節(jié)周期短,二是調(diào)試效果好,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定合理。1。2。3水處理行業(yè)自控系統(tǒng)發(fā)展趨勢為適應(yīng)水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢,滿足水處理行業(yè)對自控系統(tǒng)的需求,水處理行業(yè)的自控系統(tǒng)在未來發(fā)展主要方向包含以下幾個方面。31由于水處理項目自動化控制對安全性的要求比較高,而現(xiàn)在通常應(yīng)用的冗余系統(tǒng)中,多數(shù)為雙機(jī)架冗余,成本相對單機(jī)系統(tǒng)會提高一倍,而低成本、高可靠性的單機(jī)架冗余方案將是PLCPLCCPU。冗余PLC1.2.32PLCPLC模塊實現(xiàn)。即通訊接口模塊的使用不能受到本地背板或遠(yuǎn)程背板的限制。1.2。3.3組態(tài)軟件豐富的驅(qū)動程序組態(tài)軟件應(yīng)開發(fā)各種廠家的PLC、儀表、移動通訊設(shè)備以及其他具有通訊功能的自控設(shè)備的驅(qū)動程序,以便在項目改造、擴(kuò)建過程中上位組態(tài)軟件與下位自控設(shè)備兼容,使水處理項目可以通過一個組態(tài)軟件實現(xiàn)對現(xiàn)場所有工藝進(jìn)行監(jiān)控,提高系統(tǒng)的集成度和現(xiàn)場工作人員的工作效率,同時降低項目成本1.234由于水處理工藝多樣性,針對不同規(guī)模、不同工藝的水處PLC1235IO36遠(yuǎn)程監(jiān)控在水廠控制中心通過聯(lián)網(wǎng)發(fā)布軟件實現(xiàn)監(jiān)控界面。將來PLCInternetPLCPLC可編程控制器的定義PLC(ProgrammablelogicController),是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(InternationalElectricalCommittee)PLCPLC:“PLC易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計.”PLC的發(fā)展和應(yīng)用PLC1969(DEC)研制的。限于PLC70PLCPLC2070.208020的需要。從控制規(guī)模上來說,這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī);從控制能力上來說,誕生了各種各樣的特殊功能單元,用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各1。3。3西門子S7—200PLC簡介西門子公司具有品種非常豐富的PLC.S7PLCS7—200PLC,19982004如下:功能強(qiáng)大。S7—2005CPU7I/O38I/O,30KB間;先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu),功能強(qiáng)大、使用方便的編程軟件;靈活方便的尋址方法。本課題的主要研究內(nèi)容本設(shè)計是以工業(yè)用水處理系統(tǒng)為控制對象,采用PLC控制技術(shù),設(shè)計了一套滿足工業(yè)水質(zhì)要求的自動化水處理系統(tǒng),并利用觸摸屏對水處理系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控和管理,保證整個系統(tǒng)運(yùn)行可靠,安全,獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài).PLC331PLCPID調(diào)節(jié)流量,使供水管網(wǎng)壓力恒定.各水泵切換遵循先起先停、先停先起原則。根據(jù)以上控制要求,進(jìn)行系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計.硬件設(shè)備選型、PLCI/OI/OI/OI/OI/O程序,對程序進(jìn)行調(diào)試和修改并設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定2。1水處理自動控制系統(tǒng)的控制要求2。1。1系統(tǒng)控制采用PLC控制方式實現(xiàn)自動控制,設(shè)有手動/自動轉(zhuǎn)換功能??梢噪S時根據(jù)系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行狀況對系統(tǒng)的控制方式及工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在手動方式下,對各單元(如自動閥,水泵)進(jìn)行獨立操作。生產(chǎn)過程中系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,及時發(fā)出警報。主要的工藝參數(shù)(如壓力,電導(dǎo)率等),均可直接在盤面或現(xiàn)場儀表上讀出,實時了解系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。。2 報警及保護(hù)受控單元停止工作。中液位報警:原水箱、中間水箱、純水箱水位,水位低過中設(shè)定值,發(fā)出中液位信號,受控單元啟動工作.低液位報警:原水箱、中間水箱、純水箱水位,水位低過低設(shè)定值,發(fā)出低液位信號并停止出水泵。高壓泵低壓保護(hù):進(jìn)水壓力低于低壓開關(guān)設(shè)定值,發(fā)出水壓低信號并停止高壓泵及RO系統(tǒng).高壓泵高壓保護(hù):進(jìn)水壓力高于高壓開關(guān)設(shè)定值,發(fā)出水壓高信號并停止高壓泵及RO系統(tǒng)。水泵故障報警:水泵熱繼電器動作,發(fā)出故障信號,并停止故障泵2。1。3 手動/自動轉(zhuǎn)換功能手動操作方式主要用于應(yīng)急或檢修,以保證生產(chǎn)供水需求自動操作方式:平時正常工作普遍采用的方式,其整個工作過程不需要人員干預(yù),全自動運(yùn)行。2。1。4系統(tǒng)單元控制預(yù)處理單元石英砂過濾器、活性炭過濾器為全自動操作運(yùn)行和反洗。ROROPLCRORO對RO反滲透正常運(yùn)行過程保護(hù)說明:檢測進(jìn)水壓力是否達(dá)到要求的設(shè)備為進(jìn)水低壓壓力開關(guān);為確保反滲透的正常運(yùn)行,考慮到運(yùn)行過程中以及高壓泵啟動時,對管路會造成瞬時或不間斷的壓力失常、損失等情況,會造成壓力開關(guān)的誤動作,從而造成系統(tǒng)報警、停止,故在檢測進(jìn)水壓力動作時,考慮了一定的延時。檢測高壓泵是否故障的設(shè)備為高壓泵保護(hù)器。濃水管道設(shè)置高壓保護(hù)開關(guān),檢測到濃水側(cè)壓力過高時,系統(tǒng)報警并打開濃水排放電動閥門,進(jìn)行瀉流.RORORORO清洗系統(tǒng)由于清洗裝置是反滲透系統(tǒng)的維護(hù)設(shè)備,運(yùn)行時間和頻率比較低,一般幾個月運(yùn)行一次,建議采用手動控制方式進(jìn)行;清洗進(jìn)行時,首先確保清洗水箱有足夠的清洗液,并且清洗泵、及清洗過濾器進(jìn)出口各閥門都處于開啟狀態(tài),檢查清洗設(shè)備和反滲透裝置之間的管道連接,開啟清洗水泵,清洗裝置進(jìn)入開啟狀態(tài)。2。2水處理系統(tǒng)工藝流程概述。1RO原水到達(dá)原水電磁閥,電磁閥開,原水流入原水箱內(nèi)。原水箱內(nèi)的水通過原水泵流經(jīng)兩個石英砂過濾器罐體,將水質(zhì)中泥沙過濾在其中。過濾后的水流入活性炭過濾器罐體,活性炭吸附微笑顆粒.5umPH,PH3um2。2。2清洗系統(tǒng)RORO3um2.2。3循環(huán)水系統(tǒng)用水池內(nèi)的如果水體長時間靜止,水表面塵埃會逐漸積累,同時水體內(nèi)細(xì)菌也會迅速滋生繁衍。那么就應(yīng)該考慮過濾表面的灰塵同時殺除水體內(nèi)細(xì)菌。用水池上部有一吸水池,將管道伸入吸水池中用于吸水,開啟循環(huán)水泵使水進(jìn)入多介質(zhì)罐體.多介質(zhì)罐體內(nèi)填充不同顆粒大小的石英砂和活性炭。殺菌劑用計量泵與過濾后的水重新流入用水池。經(jīng)過長時間循環(huán)后,多介質(zhì)罐體內(nèi)會積淀大量塵埃.為了方便除去罐體內(nèi)塵埃,停止循環(huán)水泵運(yùn)行,開啟反洗水泵使水流入罐體,開啟手動排水蝶閥使水排除從而達(dá)到清洗罐體的目的.電氣系統(tǒng)原理圖3.1電氣系統(tǒng)主回路原理圖3。1.1RORO34KW,100ACNGV2點,方便控制回路的接線。GV2生過載、短路、欠壓的情況下進(jìn)行可靠的保護(hù)。各泵空開連接交流接觸器,接觸器廣泛的用作電力的開斷和控制電路。它利用主接點來開閉電路,用輔助接點來執(zhí)行控制指令.主接點一般只有常開和常閉接點.3.1.2清洗系統(tǒng)主回路原理圖C6A1PPLC和變壓器,作為兩者的電源。220V24V,24V24V+24V—。變壓器的主要作用是電壓變換,電壓升高或者降低.主要分類為:生涯變壓器、降壓變壓器。為了在緊急情況下可以立即停止整個系統(tǒng)運(yùn)行,從主電源C6A1P220V。2循環(huán)水系統(tǒng)主回路原理圖10KW10KW22KW形,電機(jī)便進(jìn)入全壓下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電氣系統(tǒng)控制回路原理圖3。2。1RO10020024V+PLCQ0.0KA1,KA1KA2KA2QF1I14PLCKM1,KM1KA3KA3KA4,KA4開點閉合,阻垢劑泵運(yùn)行,阻垢劑泵運(yùn)行指示燈亮。KM2,KM2QF2,QF2I1。5PLCKA6KA6水閥運(yùn)行指示燈亮。KM4QF4,QF4I2。1PLCKA8KA8,PH,PH燈亮。KM3,KM3QF3,QF3I2。0PLCKA10,KA10水閥運(yùn)行指示燈亮.當(dāng)純水運(yùn)行,接觸器KM5水過載,空開QF5繼電器KA12通電,KA12常開點閉合,紫外燈殺菌器開。KM6QF6,QF6PLC24V為了保證高壓泵正常運(yùn)行,防止入水低壓,高壓水泵空轉(zhuǎn)影響高壓泵的使用。出水高壓對反滲透裝置沖擊損害,所以在高壓泵的進(jìn)水口和出水口設(shè)置壓力開關(guān)。入水低壓、出水高壓信號傳送到PLC信號輸入端口,當(dāng)遇到故障時指示燈亮,高壓泵停止運(yùn)行.為了檢測處理后的水是否得到所需要求,用電導(dǎo)率表、電阻率表的探頭伸入反滲透裝置的出水口,用以檢測水質(zhì)。3。2。2循環(huán)水系統(tǒng)控制回路原理圖KM1AKM1AKT1,KT1起動。KM1BKM1C1KM2,KM211FR2,F(xiàn)R2112KM322FR3,F(xiàn)R32KA1常閉點斷開,1#進(jìn)水閥開。1#進(jìn)水閥指示燈亮。KM2,KM3KA2,KA2常閉點斷開,2#進(jìn)水閥開。2#進(jìn)水閥指示燈亮.LS3KA3亮。KA1,KA2KA4,KA4加藥泵運(yùn)行指示燈亮。潛污泵手動操作起動、停止。1#KM4FR4,F(xiàn)R4#潛污泵停止運(yùn)行,過載指示燈亮。2#KM5,2#潛污泵運(yùn)行指示燈亮.2FR5,FR52亮.3#潛污泵手動啟動,接觸器KM6通電,常開點閉合,3#潛污泵運(yùn)行指示燈亮。3#FR6,F(xiàn)R6,3#亮。3。3PLC的I/O端口分配及外圍接線圖。1PLCI/O3。3。1PLC的外圍接線圖PLC4.1PLC編程軟件的選用PLCSIEMENSV4.0STEP7MicroWINSP6SIMATIC語言、功能塊圖(FWD)語言。語句表(STL)語言類似于計算機(jī)的匯編語言,特別適合于來自計算機(jī)領(lǐng)域的工程人員,它使用指令助記符創(chuàng)建用戶程序,屬于面向機(jī)器硬件的語言。梯形圖(LAD)語言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控PLC的高級語言,幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯,因此,它很容易被一般的電氣工程設(shè)計和運(yùn)行維護(hù)人員所接受,是初學(xué)者理想的編程工具.功能塊圖(FWD)的圖形結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)極為相似,功能塊圖中每個模塊有輸入和輸出端,輸出和輸入端的函數(shù)關(guān)系使用與、或、非、異或邏輯運(yùn)算,模塊之間的連接方式與電路的連接方式基本相同.PLCPC/PPIPLC,控制任務(wù)的完成,是通過在RUN下主機(jī)循環(huán)并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)4。2PLC控制系統(tǒng)主回路設(shè)計為了方便了解水箱內(nèi)水的多少,分別在原水箱、中間水箱、純水箱,試驗水池中間水箱不滿的情況下,原水泵開,預(yù)處理閥開,阻垢劑泵開。預(yù)處理閥開啟延時1sPH1s1s1sPH由于清洗系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)只在短時需要的情況下運(yùn)行,所以選擇手動操作.4。3PLC控制系統(tǒng)主回路梯形圖結(jié)束語PLCPLC水泵電機(jī)控制納入自動控制系統(tǒng)。壓力傳感器將電信號傳送給控制模塊根據(jù)壓力施工簡單、節(jié)能效果顯著、全自動控制、無二次污染等優(yōu)點。通過對控制過程和原理的分析,利用西門子V4。0STEP7MicroWINSP6編程軟件設(shè)計了一個用于純水處理系統(tǒng)的程序。為了方便監(jiān)控各個水箱水位和各泵的運(yùn)行情況,將PLC的信號輸入到觸摸屏內(nèi).從觸摸屏上就可觀測到整個系統(tǒng)的運(yùn)行情況,不緊大大節(jié)省了人力的損耗,而且對系統(tǒng)的操作更便捷。當(dāng)出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)停止運(yùn)行,發(fā)出故障報警信號.利用電控柜上的指示燈來觀察每一臺水泵是否正常運(yùn)行.相對應(yīng)的綠色指示燈亮說明水泵正常運(yùn)行,當(dāng)水泵過載時對應(yīng)紅色指示燈亮,系統(tǒng)停止運(yùn)行。為了方便操作與維修,此系統(tǒng)可手動運(yùn)行和自動運(yùn)行.利用三位開關(guān)切換手動/自動.通過本次畢業(yè)設(shè)計,不僅使我鞏固了對原有知識的掌握,還拓寬了我的知識面。在提高自己的同時,我也更加清楚的認(rèn)識到自己的一些不足之處。比如:在但經(jīng)過這半年的自學(xué),以及向老師、同學(xué)們請教,我對這些知識有了更深入的理參考文獻(xiàn)1。崔金貴。變頻調(diào)速恒壓供水在建筑給水應(yīng)用的理論探討[J],蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報,2000,1:84-882。張燕賓。變頻調(diào)速應(yīng)用實踐[M。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,135—1373。金傳偉,毛宗源。變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J用,2000,2:38—394.張燕賓。SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,244-2515席建紅,薛萬華。中水處理工藝流程[J。雁北
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