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概述：
近年來，隨著工業(yè)污染、環(huán)境破壞的日益加重，水處理已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注，它成為人們改善生活環(huán)境、提高生活質(zhì)量的重要途徑。另外，伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)設(shè)備自動(dòng)化程度的要求越來越高，制水系統(tǒng)的自動(dòng)控制逐漸被接受、推廣，并得到了迅速的發(fā)展。水處理設(shè)施的自動(dòng)控制，不但可以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少所需操作人員，還能大大提高水處理后的水質(zhì)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，延長設(shè)備的使用壽命，從而降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，是我國水處理行業(yè)的發(fā)展方向。
一、項(xiàng)目背景：
為某某企業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施的一套生活用水以及飲用水的凈化處理系統(tǒng)。
一、水處理原理分析：
本系統(tǒng)所采用的水處理方法及作用分為以下九點(diǎn)：
1)曝氣：
作用：去除溶解氣體。
2)化學(xué)氧化
作用：氧化無機(jī)陽離子，破壞有機(jī)物。
3)粒子層過濾
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。
工藝流程圖如下：
二、總體設(shè)計(jì)：
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)軟件的組態(tài)界面可以直接形象模擬、顯示、監(jiān)視現(xiàn)場的工作情況，工作程序，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)以及對(duì)意外情況的處理，其具有豐富的I/O接口，以便與方便的與下層的采集設(shè)備進(jìn)行通信。
2）PLC可編程控控制器
PLC（Programmable Logic Controller）是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的，主要用來代替繼電器實(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)大大超過了邏輯控制的范圍。PLC具有高可靠性、豐富的I /O 接口模塊、模化結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利工程等領(lǐng)域。
系統(tǒng)整體架構(gòu)圖如下：
凈化水處理的自動(dòng)控制包括以下幾方面的內(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、累積流量儀達(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
無水、發(fā)生故障會(huì)自動(dòng)保護(hù)。
5）自動(dòng)恒壓供水
主要用于終端出口，水處理中的一些系統(tǒng)要求恒壓供水。
三、實(shí)現(xiàn)過程：
1．自動(dòng)控制主要通過PLC來實(shí)施的，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)液位開關(guān)。
2）閥的控制：
本裝置使用的是電磁閥，通過自動(dòng)控制電磁閥的開通或斷流來變換制水、清洗反沖的工序。
3）錳砂過濾器的控制：
當(dāng)需要錳砂過濾器啟動(dòng)運(yùn)行，PLC發(fā)出信號(hào)。錳砂過濾器在工作工序切換時(shí)，應(yīng)是定時(shí)反洗、反沖。
4）石英砂過濾器的控制：
對(duì)石英砂過濾器的控制和錳過濾器的控制相同。就不重復(fù)了。
5）對(duì)變頻恒壓供水的控制：
6）泵的制控：
我們這里是采用的變頻泵，先介紹一下對(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)用水量超過一臺(tái)水泵的供水量時(shí)，通過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。
7）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。
控制方式采用手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式。
手動(dòng)方式主要用于各控制閥門的開關(guān)、水泵的啟停都可由控制盤上的按扭控制。
自動(dòng)控制用于整條制水線、工藝過程的運(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。
四、上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的功能：
水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)采用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件，通過RS-232串行通訊口使PC機(jī)與PLC進(jìn)行通訊。
通過紫金橋組態(tài)軟件可以對(duì)工藝過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。紫金橋組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫提供了各種類型的點(diǎn)，在整個(gè)水處理的工作過程中，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數(shù)字?jǐn)?shù)值輸出塊來進(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，而且還能夠通過通訊端口向PLC發(fā)出控制命令，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行控制。通過模擬塊，上位機(jī)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在上位機(jī)上實(shí)時(shí)地顯示出來，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：
本文簡要的介紹了基于紫金橋組態(tài)軟件的凈化水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，其中涉及到凈化水處理的自動(dòng)控制的內(nèi)容、自動(dòng)控制、對(duì)變頻恒壓供水的控制及對(duì)飲水用凈化水的控制以及上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的功能等控制部分的有關(guān)內(nèi)容，本文所設(shè)計(jì)的控制方案各指標(biāo)均能達(dá)到工藝要求，希望能為我國的水處理自動(dòng)控制起到幫助性的作用。
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