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基于PLC的净水控制系统的设计

2009.04.10阅读 4345

  1  引言
  水处理是长期以来倍受关注的领域之一,它是改善居民生活环境、提高人民健康水平的重要手段。旋转流管式膜微滤水处理装置是一种新的水处理工艺,它采用OMRON PLC对整个工艺流程进行控制,采用Intellution公司的FIX6.1组态软件对整个工艺流程进行动态实时显示,实现了对流量和压力瞬时值的数据采集、显示及曲线记录,以及各种事故的报警控制等功能。
  2  系统工艺流程及控制要求
  (1)  工艺流程
  旋转流管式膜微滤水处理工艺流程如图1所示,被控系统有两套净化装置,这两套净化装置不允许同时工作,当一套处于净化状态时,另一套应处于反冲状态或备用状态。净化时,进水加压泵M1工作;反冲时,反冲加压泵M2工作。不论是在净化状态还是在反冲状态,均有相应的仪表对流量和压力信号进行检测和记录。
  (2)  系统的控制要求
  根据工艺流程,对所设计的控制系统提出以下要求:
  ①  将开关SA打到微机控制状态,在微机控制界面上起动Ⅰ套净化装置,由接触器KM1控制进水加压泵M1(由变频器控制)工作,同时电磁阀YVX11及YV112、Y

V113、YV114(后三个阀由KM1通过中间继电器KA1控制)打开,控制Ⅰ套的净化工作。
  ②  Ⅰ套进行净化工作时,通过压力表PIT1、PIT2,流量计FIT1、FIT2、FIT5对其管道中的压力与流量进行监测。当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时,说明Ⅰ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低CONTROL ENGINEERING China版权所有,此时应使Ⅰ套停止净化,加压泵M1停止工作,电磁阀YVX11、YV112、YV113、YV114关闭;进行Ⅰ套反冲洗,由KM2控制的反冲泵M2工作CONTROL ENGINEERING China版权所有,电磁阀YVX21、YV122和YV123打开(反冲工作一段时间后自动停止);Ⅰ套反冲洗的同时,起动Ⅱ套净化装置进行净化。
  ③  Ⅱ套装置净化时,由接触器KM1控制的进水加压泵M1(由变频器控制)工作,同时电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214(后三个阀由KM1通过中间继电器KA3控制)打开,同时通过压力表PIT3、PIT4,流量计FIT3、FIT4、FIT5对其管道中的压力和流量进行监测,当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时,说明Ⅱ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低CONTROL ENGINEERING China版权所有,此时应使Ⅱ套停止净化,加压泵M1停止工作,电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214关闭;进行Ⅱ套反冲,由KM2控制的反冲泵M2工作CONTROL ENGINEERING China版权所有,电磁阀YVX21、YV222和YV223打开(反冲工作一段时间后自动停止);Ⅱ套反冲洗的同时,起动Ⅰ套净化装置进行净化,如此反复循环。
  ④  Ⅰ套和Ⅱ套装置在工作的过程中可通过微机界面上的停止按钮随时可以停止工作,Ⅰ套和Ⅱ套装置也可以单独地进行反冲。
  ⑤  进水加压泵M1通过模拟量输出模块对变频器进行变频调速。
  ⑥  当M1、M2过载或变频器故障时,进行声、光报警控制工程网版权所有,以提示操作人员进行处理。
  ⑦  变频器故障时可给PLC提供相应的控制信号。
  ⑧  必要时,可将电磁阀YVX15打开,使净化装置断水。
  ⑨  考虑到电动机的惯性,系统停止工作时,先停止水泵,短暂延时后再关闭阀门。

旋转流管式膜微滤水处理工艺流程图


  图1  旋转流管式膜微滤水处理工艺流程图


  3  控制系统的设计
  (1)  控制系统的结构
  根据工艺要求,考虑到系统中处理的主要是开关量信号,所以采用PLC来实现对整个系统的控制;采用组态软件对系统进行显示和监控。
  (2)  PLC系统设计
  本系统采用OMRON C200HE系列的PLC,从系统的输入/输出点数考虑CONTROL ENGINEERING China版权所有,PLC系统构成如图2所示。

PLC控制系统结构


  图2  PLC控制系统结构


  PLC控制系统中包括:8槽CPU底板(C200HW- BCO81-V1)一块,通过内置的总线将各模块连接在系统中;电源模块(PA204)一块;CPU(CPU42-E)一块;16点开关量输入模块(ID212)一块;16点开关量输出模块(OC225)一块;8路模拟量输入模块(AD003)两块,分别对Ⅰ套和Ⅱ套净化装置的压力和流量进行采集;8路模拟量输出模块(DA004)一块,对变频器进行控制,从而对进水加压泵进行控制。
  编程软件采用OMRON公司SYSMAC-CPT通用软件包,它可对C200HE系列及其它系列进行编程。SYSMAC-CPT是基于Windows环境下的编程软件,将它装入上位计算机中,用RS-232通信线和PLC连接,采用梯形图直接对PLC编程和监控www.cechina.cn,编制的程序可在PLC和计算机之间相互传送或存储在磁盘上。
  (3)  上位机监

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