畢業(yè)設(shè)計（論文）-含油污水沉降過濾流程的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、第1章緒論1.1課題研究目的和意義目前，我國大部分油已進入石油開采的屮期和后期，原油含水率達70 80%,有的油甚至高達90%。油水分離產(chǎn)生大量的含油污水，如不經(jīng)處理直 接排放，會對環(huán)境造成污染危害，嚴(yán)重時將威脅人民的生命安全，造成經(jīng)濟損失。 因此，含油污水的處理已成為重要問題。含油廢水被排到江河湖海等水體后，油層覆蓋水面，阻止空氣中的氧向水中 的擴散；水體中由于溶解氧減少，藻類進行的光合作用受到限制；影響水生生物 的正常牛長，使水牛動植物有油味或毒性，甚至使水體變臭，破壞水資源的利用 價值；如果牲畜飲了含油廢水，通常會感染致命的食道?。蝗绻煤蛷U水灌溉 農(nóng)d3,油分及其衍生物將覆蓋土壤和植

2、物的表面，堵塞土壤的孔隙，阻止空氣透 入，使果實有油味，或使土壤不能正常進行新陳代謝和微生物新陳代謝，嚴(yán)重時 會造成農(nóng)作物減產(chǎn)或死亡。另外，由于溢油的漂移和擴散，會荒廢海灘和海濱旅 游區(qū)，造成極大的環(huán)境危害和社會危害。但更主要的危害是石油中含有致癌坯， 被魚、貝富集并通過食物鏈危害人體健康。因此，對石油和石化等行業(yè)產(chǎn)生的含 油廢水進行有效處理是極其必要的。木次設(shè)計采用plc控制含油污水的沉降過濾流程，使沉降罐底部的污泥能 夠定時排出，而且排污過程不影響沉降過程。另外，過濾器并聯(lián)運行，當(dāng)過濾器 運行一段時間后，分時間進行反沖洗，以保證整個流程連續(xù)不斷地運行。1.2文獻綜述1.2.1油田采出污水的

3、來源及主要成份目前，我國陸上油田基本都采用注水開發(fā)方式，即向地層注入高壓水驅(qū)動原 油使其從油井中被開采出來。經(jīng)過一段時間注水后，注入水將隨原油一起被采出, 隨著開發(fā)時間延長，采出原油含水率不斷上升，例如，目前大慶油田的綜合含水 率已接近90%o油田原油在外輸或外運之前要求必須將水脫岀，合格原油允許 含水率為0.5%以下。脫出的水屮主要污染物為原油，由于污水是在油開采過 程屮產(chǎn)生的，因此，稱為采岀污水(produced water)。采出污水在地面經(jīng)過處 理合格，再回注地下，循環(huán)使用。采出污水中所含的雜質(zhì)成份，一般包括以下五 類物質(zhì)：(1) 懸浮固體顆粒直徑范圍在1100 um z間，主要包括：

4、泥砂：0.054 u m的粘土、 460 um的粉砂和大于60 um的細砂；各種腐蝕產(chǎn)物及垢：fe2o3、mgo. fes、caso4、caco3等；細菌：硫酸鹽還原菌(srb)510um,腐生菌(tgb) 10-30 um；有機物：膠質(zhì)瀝青質(zhì)類和石蠟等重質(zhì)油類。(2) 膠體粒徑為1x1o3lum。主要由泥砂、腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物和微細有機物構(gòu)成， 物質(zhì)組成與懸浮固體基木相似。(3) 分散油及浮油采出污水所含的原油，90%左右為10-100 pm的分散油和大于100 um的 浮油。(4) 乳化油及溶解油原水中有10%左右的1x1o310pm的乳化油。此外述有極少的溶解油， 其粒徑小于1 x 10-3

5、pm。溶解油含量很少，不作為污水處理的主要對象，在凈 化水中主要含有溶解油。(5) 溶解物質(zhì)在水中處于溶解狀態(tài)的小分子及離子物質(zhì)，主要包括：溶解在水中的無機 鹽類?；旧弦躁栯x子的形式存在，其粒徑都在lx103uni以下，主要包括 ca2+> mg2+、k+、nas f尹、cl hco3-> co32'等；溶解氣體。如 02、co2、 h2s、坯類氣體等，其粒徑一般為3x10-45x104um。1.2.2常用的含油廢水處理工藝技術(shù)(1) 物理法含油廢水物理處理方法包括重力分離法、過濾法、離心分離法等。重力分離 法重力分離法是典型的初級處理方法，是利用油和水的密度差及油和水的

6、不相溶 性，在靜止或流動狀態(tài)下實現(xiàn)油珠、懸浮物與水分離。分散在水中的油珠在浮力 作用下緩慢上浮、分層，油珠上浮速度取決于油珠顆粒的人小，油與水的密度差, 流動狀態(tài)及流體的粘度。它們z間的關(guān)系可用stokes和new-ton等定律來描述。 重力分離法的特點是：能接受任何濃度的含油廢水，同時除去大量的污油和懸 浮固體等雜質(zhì)，但處理岀水往往達不到排放標(biāo)準(zhǔn)。在穩(wěn)定的流速和油含量的特定 條件下，可作為二級處理的預(yù)處理。常用的設(shè)備是隔油池，包括平流隔油池(api)、斜板隔油池(ppi)、波紋斜板隔油池或稱高效除油器(cpi)、小型 隔油池以及用于收集來自家庭、汽車庫、飯店、醫(yī)院等的廢水油脂的簡易隔油井。

7、隔油池水面的浮油可利用集油管排出或采用撇渣機等專用機械撇出，而小隔油池 也可進行人工撇油。重力分離技術(shù)是應(yīng)用最廣泛、最實用的一種油水分離技術(shù)。 通過對幾種重力油水分離設(shè)備的比較，hnsiii型分離性能最優(yōu)，油屮含水質(zhì)量 分?jǐn)?shù)僅為1.56%。20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)的立式斜板除油罐集立式除油罐與斜 板隔油池的優(yōu)點于一體，大大提高了除油效率，可基本去除水中的浮油和分散油。 該法適用于除去廢水中的浮油、部分分散油、重油以及油固體物等不與水溶解 的有害物質(zhì)，但不能除去廢水中的溶解油和乳化油。(2) 過濾法過濾法是將廢水通過設(shè)有孔眼的裝置或通過由某種顆粒介質(zhì)組成的濾層，利 用其截留、篩分、慣性碰撞等作用

8、使廢水屮的懸浮物和油分等有害物質(zhì)得以去除。 常用的過濾方法有3種：分層過濾、隔膜過濾和纖維介質(zhì)過濾。含油廢水經(jīng)過隔 油、氣浮或混凝沉淀一氣浮處理后，再用過濾法處理，可使廢水中的含油量降到 10mg/l以下或更低。常用的層濾工藝是硅藻土過濾(d.e.f)和砂濾(s.f), 一般作為深度處理的預(yù)處理。用砂濾池過濾時要求廢水中不含重油，以免堵塞砂 濾層。膜過濾法乂稱為膜分離法，是利用微孔膜將油珠和表面活性劑截留，主要 用于除去乳化油和某些溶解油。濾膜包括超濾膜、反滲透膜和混合濾膜等。膜材 料包括有機膜和無機膜兩種，常見的有機膜有醋酸纖維膜、聚颯膜、聚丙烯膜等, 常用的無機膜有陶瓷膜、氧化鋁、氧化鉆、

9、氧化鈦等。采用膜分離法處理乳化油 廢水具有不需加混凝劑、不產(chǎn)生含油污泥、濃縮液可焚燒處理、透過量和出水水 質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)越性，特別適合高濃度乳化油廢水的處理。但采用膜分離前必須先對 含油廢水預(yù)處理，降低進水的污染物含量，使進水水質(zhì)能夠保證膜元件在一定時 間內(nèi)穩(wěn)定運行，不產(chǎn)生膜污染。膜使用一定時間后必須采取適當(dāng)清洗方法再生。(3) 離心分離法離心分離法是使裝有含油廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場，因固體顆粒、 油珠與廢水的密度不同，受到的離心力也不同，達到從廢水中去除固體顆粒、油 珠的方法。常用的設(shè)備是水力旋流分離器。旋流分離器在液固分離方面的應(yīng)用始 于19世紀(jì)40年代，現(xiàn)在較為成熟，但在油/水分離

10、領(lǐng)域的研究要晚得多。雖然 液固分離與液液分離的基本原理相同，但二者設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)卻差別較大。脫油 型旋流分離器起源于英國。從20世紀(jì)60年代末開始，由英國南安普頓大學(xué) martinthew教授領(lǐng)導(dǎo)的多相流與機械分離研究室開始水中除油旋流分離器的研 究，發(fā)明了雙錐雙入口型液液旋流分離器，在試驗過程中取得滿意效果。隨后， younggab等人設(shè)計出的與雙錐型旋流器具有相同分離性能但處理量要高出1 倍的單錐型旋流分離器。經(jīng)過幾何優(yōu)化設(shè)計，conoc。公司提出了 k型旋流分離 器，對于直徑小于10|ini的油滴分離性能提高更加明顯。由于旋流分離器具有許 多獨特的優(yōu)點，旋流脫油技術(shù)在發(fā)達國家含油廢水處理

11、特別是在海上石油開采平 臺上已成為不可替代的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。該法常用來分離分散油，對乳化油的去除效果 不太好。離心分離法設(shè)備體積小、除油效率高，但高流速產(chǎn)生的紊流容易將部分 分散油剪碎，而且運行費用高，因此常用于處理水量少，占地受限制的場合，如 海上采油平臺、油船等。（4）浮選法浮選法，又稱氣浮法，是國內(nèi)外正在深入研究與不斷推廣的一種水處理技術(shù)。 該法是在水中通入空氣或其他氣體產(chǎn)生微細氣泡，使水中的一些細小懸浮油珠及 固體顆粒附著在氣泡上，隨氣泡起上浮到水面形成浮渣（含油泡沫層），然后 使用適當(dāng)?shù)钠灿推鲗⒂推踩?。該法主要用于處理隔油池處理后殘留于水屮粒?jīng)為 1060pm的分散油、乳化油及細小的懸浮固

12、體物，岀水的含油質(zhì)量濃度可降至 2030mg/lo根據(jù)產(chǎn)生氣泡的方式不同，氣浮法又分為加壓氣浮、鼓氣氣浮、 電解氣浮等，其中應(yīng)用最多的是加壓溶氣氣浮法。還有混凝沉淀氣浮法，即在 氣浮過程中投加適當(dāng)?shù)幕炷齽?，使氣浮的效果更加有效，但是該法浮渣量大且?有大量氣泡。另外還有吸附氣浮法，即在氣浮池里投加粉末活性炭，吸附廢水中 的油和溶解性污染物，廢炭以及廢水中的其他懸浮物附著在氣泡上并與氣泡起 上浮到池頂由除渣機除去。江漢石油機械廠同各油田設(shè)計院、學(xué)院合作，針對油 口采出水研制開發(fā)了溶氣氣浮、葉輪式氣浮、噴射式氣浮等各種氣浮設(shè)備。渦凹 氣浮（caf）系統(tǒng)應(yīng)用于克拉瑪依石油化工廠石化廢水處理的工程實例

13、取得了 良好的處理效果，表明該系統(tǒng)值得在石化領(lǐng)域推廣應(yīng)用。氣浮法處理含油廢水工 藝成熟，油水分離效果好而且穩(wěn)定，但缺點是浮渣難處理。生化法生物氧化法是 利用微生物的生物化學(xué)作用使廢水得到凈化的一種方法。油類是一種炷類有機 物，可以利用微牛物的新陳代謝等牛命活動將其分解為二氧化碳和水。含油廢水 中的有機物多以溶解態(tài)和乳化態(tài)存在，bod5較高，利于生物的氧化作用。對于含油質(zhì)量濃度在3050mg/l以下、同時還含有其他可生物降解的有害 物質(zhì)的廢水，常用生化法處理，主要用于去除廢水屮的溶解油。含油廢水常見的 生化處理法有活性污泥法、生物過濾法、生物轉(zhuǎn)盤法等?；钚晕勰喾ㄌ幚硇Ч? 主要用于處理要求高而

14、水質(zhì)穩(wěn)定的廢水。生物膜法與活性污泥法相比，生物膜附 著于填料載體表面，使繁殖速度慢的微生物也能存在，從而構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)系 統(tǒng)。但是，由于附著在載體表面的微生物量較難控制，因而在運轉(zhuǎn)操作上靈活性 差，而且容積負(fù)荷有限。在石化工業(yè)煉油廠，含油廢水處理常用的工藝流程是隔 油一氣浮一生化。該工藝基建費用低，出水水質(zhì)好，但運行費用較高，特別是當(dāng) b0d5濃度較低吋，活性污泥對油的降解速率很低，系統(tǒng)常在高泥齡(污泥產(chǎn) 量少、更新速度慢)下運行，泥齡一般在50100do bod5低意味著活性污泥 菌體養(yǎng)料不足，菌體因內(nèi)源呼吸而自我消耗，使活性污泥減量而且過于分散、沉 降性差，達不到曝氣池所需正常的污泥濃度

15、，這種問題可通過與生活污水等 bod5高的污水一起處理而得到解決。(5) 藥劑法藥劑法，是投加藥劑由化學(xué)作用將廢水中的污染物成分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使 廢水得到凈化的一種方法。常用的化學(xué)方法有中和、沉淀、混凝、氧化還原等。 對含油廢水主要用混凝法?；炷ㄊ窍蚝蛷U水中加入一定比例的絮凝劑，在水 屮水解后形成帶正電荷的膠團與帶負(fù)電荷的乳化油產(chǎn)生電屮和，油粒聚集，粒徑 變大，同時生成絮狀物吸附細小油滴，然后通過沉降或氣浮的方法實現(xiàn)油水分離。 常見的絮凝劑有聚合氯化鋁(pac)、三氯化鐵、硫酸鋁、硫酸亞鐵等無機絮凝 劑和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺(pam)等有機高分子絮凝劑，不同的絮凝劑的投 加量和ph值適用

16、范圍不同。此法適合于靠重力沉降不能分離的乳化狀態(tài)的油滴 和其他細小懸浮物。(6) 電化學(xué)法電化學(xué)法包括電解法、電火花法、電磁吸附分離法和電泳法。電解法包括電 凝聚和電氣浮，電凝聚是利用溶解性電極電解乳化油廢水，從溶解性陽極溶解出 金屬離子(一般用a1作陽極)，金屬離子發(fā)生水解作用生成氫氧化物吸附凝聚 廢水中的乳化油和溶解油，然后沉淀除去油分。電解凝聚與投加化學(xué)絮凝劑相比, 具有一些獨特的優(yōu)點：可去除的污染物種類廣泛，反應(yīng)迅速，適用的ph范圍 寬，所形成的沉渣密實，澄清效果好，占地面積小，操作方便。但是電解凝聚也 存在陽極消耗量大、陽極鈍化、耗電量高等缺點。前蘇聯(lián)一煉油廠用三和交流電 電凝聚法處

17、理高濃度含油廢水，效果很好。電解氣浮法是利用不溶性電極電解含 有乳化油和溶解油的廢水，利用電解分解作用和初生成的微小氣泡的上浮作用， 使乳化油破壞，油珠附著于氣泡上浮形成浮渣而除去。電解產(chǎn)生的氣泡細小均勻 因而捕獲雜質(zhì)的能力比較強，去除固體雜質(zhì)和油滴效果較好，缺點是電耗大、電 極損耗大，單獨使用時不能達到排放要求。電火花法是用交流電來去除廢水屮乳 化油和溶解油的方法。裝置由兩根同心排列的圓筒組成，內(nèi)圓筒同時兼作電極， 另一電極是一根金屬棒，電極間填充微粒導(dǎo)電材料，廢水和壓縮空氣同時送入反 應(yīng)器下部的混合器，再經(jīng)多孔篩板進入電極間的內(nèi)圓筒。筒內(nèi)的導(dǎo)電顆粒呈翻騰 床狀態(tài)，在電場作用下，顆粒間產(chǎn)生電

18、火花，在電火花和廢水中均勻分布的氧作 用下，油分被氧化和燃燒分解。凈化后的廢水由內(nèi)部經(jīng)多孔頂板進入外圓筒并由 此外排。電磁吸附分離法是使磁性顆粒與油/水乳狀液廢水相摻混，在其吸附過 程屮，利用油珠的磁化效應(yīng)，再通過磁性過濾裝置將油分去除。高梯度磁性分離 器用于煉油廠含油廢水處理的分離效果很好。電泳法分離乳化油是利用廢水屮油 珠表面所帶的負(fù)電荷在電場的作用下定向移動從而實現(xiàn)油水分離。不管是外加電 場述是具有不同電極電位的材料放在一起自然形成的電場都可以達到目的。13基本內(nèi)容、擬解決的主要問題該控制系統(tǒng)中所有設(shè)備都具有自動/手動功能。當(dāng)設(shè)備處于自動工作方式下 時，所有設(shè)備按plc程序屮設(shè)定的時間間

19、隔工作；在動工作方式屮，操作員可 以使用控制盤上的按鈕控制設(shè)備的工作?？刂票P上有用于控制操作的開關(guān)、按鈕和定時器，以及用于顯示工作狀態(tài)的 指示燈等控制設(shè)備。plc輸岀節(jié)點通過電纜和現(xiàn)場的控制設(shè)備連接?？刂崎y門采 用氣動蝶閥，控制電磁閥采用兩位五通單電控電磁閥。1.3.1沉降罐的控制沉降罐的控制分為自動和手動兩種控制方式。這兩種方式，都是由plc按 程序設(shè)定好的操作順序依次控制沉降罐閥門的開啟和關(guān)閉，不需要操作人員在現(xiàn) 場手動啟動和關(guān)閉閥門。(1) 自動狀態(tài)當(dāng)某一個沉降罐的方式選擇開關(guān)置于自動的位置時，該沉降罐處于自動控制 狀態(tài)。該沉降罐按照沉降罐定時器所設(shè)定的時間間隔定時自動操作，不需要操作

20、工的干預(yù)。(2) 手動狀態(tài)當(dāng)某一個沉降罐的方式選擇開關(guān)置于手動的位置時，該沉降罐處于手動控制 狀態(tài)。該沉降罐不會按照沉降罐定時器所設(shè)定的時間間隔定時自動操作，而需要 操作工通過儀表盤上的按鈕來啟動沉降罐，使其自動完成排污過程。1.3.2過濾罐的控制過濾罐的控制分為自動、手動和差壓3種控制方式。這3種方式，都是由 plc按程序設(shè)定好的操作順序依次控制過濾罐閥門的開啟和關(guān)閉，不需耍操作人 員在現(xiàn)場手動啟動和關(guān)閉閥門。(1) 自動狀態(tài)當(dāng)某一個過濾罐的方式選擇開關(guān)置于自動的位置吋，該過濾罐處于自動控制 狀態(tài)。該過濾罐按照過濾罐定時器所設(shè)定的時間間隔定時自動操作，不需要操作 工的干預(yù)。(2) 手動狀態(tài)當(dāng)

21、某一個過濾罐的方式選擇開關(guān)置于手動的位置時，該過濾罐處于手動控制 狀態(tài)。該過濾罐不會按照過濾罐定時器所設(shè)定的時間間隔定時自動操作，而需要 操作工通過儀表盤上的按鈕來啟動過濾罐，使其自動完成排污過程。(3) 差壓控制狀態(tài)無論過濾罐的方式選擇開關(guān)處于何種狀態(tài)，當(dāng)該過濾罐上的差壓開關(guān)動作 后，儀表盤上的差壓報警指示燈點亮，并且自動開始該過濾罐的反沖洗過程。當(dāng)有過濾罐正在反沖洗時，以上的控制都不起作用，只有等到停止反沖洗后 才能起作用；在任何時候，均可以中斷過濾罐的反沖洗過程。1.4技術(shù)路線或研究方法1.4.1分析被控對象和明確控制要求了解被控設(shè)備的工作原理、工藝流程和操作方法，了解被控對象機械、電氣

22、、 液壓傳動z間的配合關(guān)系，確定被控對象的控制要求。1.4. 2 plc 選型根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)的輸入設(shè)備的數(shù)量及種類，明確輸入信號的 特點，選擇與之相匹配的輸入模塊。根據(jù)負(fù)載的耍求選用合適的輸岀模塊。確定 輸入輸出點數(shù)。1.4.3控制程序設(shè)計包括狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、梯形圖、指令表等4種形式。第2章 工藝流程及設(shè)備控制要求2.1沉降、過濾過程的工藝流程沉降和過濾過程是在含油污水經(jīng)過加藥處理過程后，在污水中形成許多絮凝 物，加藥后的污水進入沉降罐中，污水中的雜質(zhì)在沉降罐中沉淀后，上層清液由 沉降罐頂部流出，經(jīng)過加壓泵后，進入精細過濾器過濾，經(jīng)過過濾器過濾后就可 以達到要求的技術(shù)指標(biāo)。沉

23、降罐運行中底部的污泥需要定時排出。在沉降罐底部 圓周上均勻分布著4個排污閥，在設(shè)定的循環(huán)周期中，4個排污閥依次打開，將 沉降罐底部的污泥排出。精細過濾器是內(nèi)部填充有多層濾料的承壓罐，一般采用 610個過濾器并聯(lián)運行。過濾器分時間進行反沖洗操作。這樣可以保證整個流 程連續(xù)不斷地運行。過濾器從開始進水過濾開始，到反沖洗完成結(jié)束算做一個周 期。工藝流程如圖1所示。(1) 罐排污流程 沉降在沉降罐屮進行，來水進入沉降罐，在罐中將大部分雜質(zhì)沉淀到罐底，上層 清夜由頂部的出水口流出，進入下一道處理工序。 排污沉降過程運行一定的時間后，需要將底部的4個排污閥依次打開，將罐底的 污泥排出。排污過程不影響沉降過

24、程。(2) 過濾器過濾流程 過濾經(jīng)過沉降處理的污水進入過濾器屮。過濾進水閥和出水閥門打開，污水經(jīng)過 加壓泵加壓后，由過濾進水閥進入過濾器，經(jīng)過濾層過濾后，再經(jīng)過濾出水閥流 出，進入清水罐儲存起來。 排水當(dāng)過濾器運行一段時間后，需要反沖洗，首先需要將過濾器中的水排出。排 水是，過濾進、岀水閥關(guān)閉，然后排水和排氣閥打開，將過濾器中的污水排岀。圖2. 1過濾工藝流程2.2過濾流程的設(shè)備控制要求本工程所有設(shè)備都具有自動/手動功能。當(dāng)設(shè)備處于自動工作方式下時，所 有設(shè)備按plc程序中設(shè)定的時間間隔工作。在手動工作方式中，操作員可以使 用控制盤上的按鈕控制設(shè)備的工作。(1)系統(tǒng)組成在中央控制室設(shè)有一面控制

25、盤?？刂票P上有用于控制操作的開關(guān)、按鈕和定 時器，以及用于顯示工作狀態(tài)的指示燈等控制設(shè)備?？刂票P內(nèi)安裝有一臺 omron的cqmi系列plco plc輸出節(jié)點通過電纜和現(xiàn)場的控制設(shè)備連接。 控制閥門采用氣動蝶閥，控制電磁閥采用兩位五通單電控電磁閥。(2)設(shè)備控制原理 沉降罐的控制沉降罐的控制分為自動和手動兩種控制方式。這兩種方式，都是由plc按 程序設(shè)定好的操作順序依次控制沉降罐閥門的開啟和關(guān)閉，不需要操作人員在現(xiàn) 場手動啟閉閥門。自動狀態(tài) 當(dāng)某一個沉降罐的方式選擇開關(guān)置于自動的位置時，該沉降罐 處于自動控制狀態(tài)該沉降罐按照沉降罐定時器所設(shè)定好的時間間隔定時自動操 作，不需要操作工的干預(yù)。手動

26、狀態(tài) 當(dāng)某一個沉降罐的方式選擇開關(guān)置于手動的位置時，該沉降罐 處于手動控制狀態(tài)。該沉降罐不會按照沉降罐定時器所設(shè)定好的口寸間間隔定口寸自 動操作。而需要操作工通過儀表盤上的按鈕來啟動該沉降罐，使其自動完成排污 過程。在任何時候，均可中斷沉降罐的排污過程。在下一次啟動時將從上一次被中 斷的閥開始。 過濾罐的控制過濾罐的控制分為自動、手動和差壓3種控制方式。這3種方式，都是由 plc按程序設(shè)定好的操作順序依次控制過濾罐閥門的開啟和關(guān)閉，不需要操作 人員在現(xiàn)場手動啟閉閥門。自動狀態(tài)當(dāng)某一個過濾罐的方式選擇開關(guān)置于自動的位置時，該過濾罐 處于自動控制狀態(tài)。該過濾罐按照過濾罐定時器所設(shè)定好的時間間隔定時

27、h動操 作，不需要操作工的干預(yù)。手動狀態(tài)當(dāng)某一個過濾罐的方式選擇開關(guān)置于手動的位置時，該過濾罐 處于手動控制狀態(tài)。該過濾罐需要操作工通過儀表盤上的按鈕來啟動該過濾罐， 使其自動完成排污過程。差壓控制狀態(tài)無論過濾罐的方式選擇開關(guān)處于何種狀態(tài)，當(dāng)該過濾罐上 的差壓開關(guān)動作后，儀表盤上的差壓報警指示燈點亮，并且自動開始該過濾罐的 反沖洗過程。當(dāng)有過濾罐正在反沖洗時，以上的控制都不起作用，只有等到停止反沖洗后 才能起作用。在任何時候，均可以中斷過濾罐的發(fā)沖洗過程。2.3本章小結(jié)木章對過濾流稈系統(tǒng)的工藝流稈及設(shè)備控制要求作了具體的介紹。沉降、過 濾過程的工藝流程分為罐排污流程和過濾流程，設(shè)備控制原理分為

28、沉降管的控制 和過濾罐的控制。第3章plc選型和資源配置3.1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖控制系統(tǒng)圖如圖2所示:圖3plc過濾流程控制系統(tǒng)圖3.2 plc框架配置圖plc框架配置圖如圖3.2所示:電源模塊cpu模塊輸入單元輸入單元輸出單元輸出單元cqm1-pacqm1-cpucqm1-idcqm1-idcqm1-occqm1-oc20641-e213213222222mlm2m3m4輸出單元輸出單元輸出單元輸出單元cqm1-occqm1-occqm1-occqm1-oc222222222222m5m6m7m8圖3.2 plc框架配置圖3.3 i/o地址分配i/o地址分配采用手動分配的方式，輸入地址分配和輸出

29、地址分配分別如表 1和表2所示。(1)輸入地址分配表3.1輸入模塊地址分配輸入地址對應(yīng)的輸入模塊0000000031輸入模塊ml0010000131輸入模塊m2(2)輸出地址分配表3. 2輸出模塊地址分配輸出地址對應(yīng)的輸出模塊1000010015輸出模塊m31010010115輸出模塊m41020010215輸出模塊m51031010315輸出模塊m61041010415輸出模塊m71051010515輸岀模塊m83.4模塊功能概述(1) cqm1-pa206它是歐姆龍的電源模塊，向cpu模塊及其他模塊供電。(2) cqm1-cpu41-ecpu模塊，控制整個控制系統(tǒng)按照程序有序運行。(3)

30、cqm1-id213數(shù)字量輸入模塊，輸入點數(shù)為32點。主要用來將輸入信號轉(zhuǎn)換為plc可以 識別的信號。(4) cqm1-oc222數(shù)字量輸岀模塊，輸岀點數(shù)為16點。主要用來將控制信號輸岀到相應(yīng)的外 部設(shè)備。3.5本章小結(jié)本章對過濾了了流程控制系統(tǒng)、plc框架配置、i/o地址分配和模塊功能做 了具體介紹。模塊分為：電源模塊、cpu模塊、數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出 模塊。第4章過濾流程控制系統(tǒng)程序設(shè)計4.1編程軟件介紹編程軟件采用日本歐姆龍公司為其生產(chǎn)的plc而設(shè)計的編程軟件cx programmer ocx-programmer是omron公司plc的軟件編程、調(diào)試工具程序，其運行在 windo

31、ws98nt2000操作系統(tǒng)下，具有豐富、簡捷的操作環(huán)境和強大的編程、 調(diào)試功能。omron的sysmac cs1系列plc具有較豐富的指令系統(tǒng)，利用這些指 令即可完成過濾流程控制處理等相關(guān)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)采集和處理；順序和邏輯聯(lián) 鎖控制設(shè)備電機的啟停和閥開關(guān)等操作。木系統(tǒng)具有全功能漢字處理和漢字顯示的友好界面。由于vba的內(nèi)置，使系 統(tǒng)功能更為強大，操作更為靈活。ifix采用電子簽名技術(shù)后，能夠創(chuàng)建一個更 加安全的環(huán)境。不僅設(shè)置了二次確認(rèn)功能，防止誤操作，而且對于那些由于數(shù)據(jù) 輸入和報警確認(rèn)所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)庫過程的改變，要求操作者進行電子“簽 名”?！半娮雍灻蹦軌蛭ㄒ蛔R別操作者所做的更改，而

32、且可以有選擇地要求其 他人對于這些更改進行電子簽名。操作者不再需耍使用紙和筆對他們的動作進行 記錄和簽名，而且從根本上排除了丟失或破壞這些記錄的可能性。同時，系統(tǒng)提 供了更為高級的安全管理，可根據(jù)不同的登錄帳號，賦予操作者不同的操作權(quán)限;在制作木系統(tǒng)的時候參考了其他的一些比較好的plc控制系統(tǒng)及一些關(guān)于 plc過濾流程控制系統(tǒng)方面的資料。吸取了這些控制系統(tǒng)的優(yōu)點，同時也克服了 他們的一些缺點，希望該系統(tǒng)對需要的事業(yè)單位有幫助。4.2程序的流程圖、構(gòu)成及相關(guān)設(shè)置4. 2. 1流程圖(1)沉降罐排污流程圖沉降罐排污程序是在plc程序的控制下，按照預(yù)先設(shè)定的時間依次將排污 閥打開設(shè)定的時間；或者在手

33、動控制狀態(tài)，由操作工通過控制盤上的按鈕來啟動 沉降罐的排污過程。排污閥在plc程序的控制下按設(shè)定的時間來順序自動打開 和關(guān)閉，一個沉降罐的排污的流程如圖4所示。圖4.1沉降罐排污的流程圖(2) 過濾器反沖洗流程圖過濾器反沖洗過程是在plc程序的控制下，過濾器按預(yù)先設(shè)定的時間間隔 開始反沖洗過程；或者手動控制，由操作工通過控制盤上的按鈕來啟動過濾器的 反沖洗過程。無論是在自動控制狀態(tài)下還是在手動控制狀態(tài)，每個過濾器的閥門 都是在plc程序的控制下，按預(yù)定的順序和時間間隔動作，以完成一個過濾器 的反沖洗操作過程。一個過濾器的反沖洗的過程如圖4.2所示。圖4.2過濾器反沖洗流程圖4.2.2程序的構(gòu)成

34、程序主要有自動、手動式、報警等3種模式。（1）自動模式在這種模式下，plc將運行已經(jīng)設(shè)置好的程序，不需要操作工在現(xiàn)在手動啟 閉閥門。（2）手動模式當(dāng)某一個沉降罐或過濾罐的方式選擇開關(guān)置于手動的位置時，設(shè)備運行不再 按照plc程序運行，完全是通過人的操作來完成。（3）報警模式當(dāng)過濾罐的差壓開關(guān)動作后，差壓報警指示燈點亮。4. 3程序構(gòu)成介紹整個程序由主程序和子程序兩個程序模塊組成。（1）主程序完成對過濾過程系統(tǒng)整個工藝流程的控制（程序和梯形圖見附圖）。（2）子程序有兩個子程序：一個是沉降罐排污子程序，完成工藝流程屮沉降罐排污過程的執(zhí)行；另一個是反沖洗罐反沖洗子程序，完成工藝流程屮反沖洗罐反沖洗過

35、程的執(zhí) 行（程序和梯形圖見附圖）。4. 4系統(tǒng)資源分配（1）數(shù)字量輸入部分?jǐn)?shù)字量輸入模塊ml輸入地址分配表如表4.1所示。 表4. 1數(shù)字量輸入模塊m1輸入地址分配表輸入地址對應(yīng)的輸入設(shè)備000001號反沖洗罐差壓開關(guān)000012號反沖洗罐差壓開關(guān)000023號反沖洗罐差壓開關(guān)000034號反沖洗罐差壓開關(guān)000045號反沖洗罐差壓開關(guān)000056號反沖洗罐差壓開關(guān)00006選擇00007選擇00008啟動過濾罐00009啟動沉降罐00010停止過濾罐00011停止沉降灌000127號反沖洗罐差壓開關(guān)000138號反沖洗罐差壓開關(guān)00014備用00015備用數(shù)字量輸入模塊m2輸入地址分配表如表

36、4.2所示。表4. 2數(shù)字量輸入模塊m2輸入地址分配表輸入地址對應(yīng)的輸入設(shè)備001001號罐手動/自動選擇開關(guān)001012號罐手動/自動選擇開關(guān)001023號罐手動/自動選擇開關(guān)001034號罐手動/白動選擇開關(guān)001045號罐手動/白動選擇開關(guān)001056號罐手動/h動選擇開關(guān)001061號沉降罐手動/自動選擇開關(guān)001072號沉降罐手動/自動選擇開關(guān)00108沖洗次數(shù)選擇開關(guān)00109沖洗次數(shù)選擇開關(guān)00110定時器1輸出（過濾罐）00111定吋器2輸出（沉降罐）001127號罐手動/自動選擇開關(guān)001138號罐手動/白動選擇開關(guān)001143號沉降罐于動/自動選擇開關(guān)001154號沉降罐手

37、動/自動選擇開關(guān)(2)數(shù)字量輸出部分?jǐn)?shù)字量輸出模塊m3輸出地址分配表如表4.3所示。 表4. 3數(shù)字量輸出模塊m3輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備100001號沉降罐顯示100011號沉降罐1號排污閥100021號沉降罐2號排污閥100031號沉降罐3號排污閥100041號沉降罐4號排污閥100052號沉降罐顯示100062號沉降罐1號排污閥100072號沉降罐2號排污閥100082號沉降罐3號排污閥100092號沉降罐4號排污閥10010離線排水10011沖洗過濾10012反沖洗罐定時器10013沉降罐定時罐10014排污指示燈10015備用數(shù)字量輸出模塊m4輸出地址分配表如表4.4所示

38、。表4. 4數(shù)字量輸出模塊m4輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備101001號反沖洗罐進水閥101011號反沖洗罐出水閥101021號反沖洗罐反洗進水閥101031號反沖洗罐反洗出水閥101041號反沖洗罐排水閥101051號反沖洗罐排氣閥101061號反沖洗罐顯示101072號反沖洗罐進水閥101082號反沖洗罐出水閥101092號反沖洗罐反洗進水閥101102號反沖洗罐反洗出水閥101112號反沖洗罐排水閥101122號反沖洗罐排氣閥101132號反沖洗罐顯示10114差壓報警顯示10115備用數(shù)字量輸出模塊m5輸出地址分配表4.5如表所示。表4. 5數(shù)字量輸出模塊m5輸出地址分配表輸出

39、地址對應(yīng)的輸出設(shè)備102003號反沖洗罐進水閥102013號反沖洗罐出水閥102023號反沖洗罐反洗進水閥102033號反沖洗罐反洗出水閥102043號反沖洗罐排水閥102053號反沖洗罐排氣閥102063號反沖洗罐指示燈102074號反沖洗罐進水閥102084號反沖洗罐出水閥102094號反沖洗罐反洗進水閥102104號反沖洗罐反洗出水閥102114號反沖洗罐排水閥102124號反沖洗罐排氣閥102134號反沖洗罐指示燈10214啟動反沖洗泵10215備用數(shù)字量輸出模塊m6輸出地址分配表如表4.6所示。表4. 6數(shù)字量輸出模塊m6輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備103005號反沖洗罐進水

40、閥103015號反沖洗罐出水閥103025號反沖洗罐反洗進水閥103035號反沖洗罐反洗出水閥103045號反沖洗罐排水閥103055號反沖洗罐排氣閥103065號反沖洗罐指示燈103076號反沖洗罐進水閥103086號反沖洗罐出水閥103096號反沖洗罐反洗進水閥103106號反沖洗罐反洗出水閥103116號反沖洗罐排水閥103126號反沖洗罐排氣閥103136號反沖洗罐指示燈10314備用10315備用數(shù)字量輸出模塊m7輸出地址分配表如表4.7所示。表4. 7數(shù)字量輸出模塊m7輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備104007號反沖洗罐進水閥104017號反沖洗罐出水閥104027號反沖洗罐

41、反洗進水閥104037號反沖洗罐反洗出水閥104047號反沖洗罐排水閥104057號反沖洗罐排氣閥104067號反沖洗罐指示燈104078號反沖洗罐進水閥104088號反沖洗罐出水閥104098號反沖洗罐反洗進水閥104108號反沖洗罐反洗出水閥104118號反沖洗罐排水閥104128號反沖洗罐排氣閥104138號反沖洗罐指示燈10414備用10415備用數(shù)字量輸出模塊m8輸出地址分配表如表4.8所示。表4.8數(shù)字量輸出模塊m8輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備105003號沉降罐顯示105013號沉降罐1號排污閥105023號沉降罐2號排污閥105033號沉降罐3號排污閥105043號沉降

42、罐4號排污閥105054號沉降罐顯示105064號沉降罐1號排污閥105074號沉降罐2號排污閥105084號沉降罐3號排污閥105094號沉降罐4號排污閥10510工作指示10511備用10512備用10513備用10514備用10515備用(3) 內(nèi)部工作位部分內(nèi)部工作位地址分配表如表4.9所示。表4. 9內(nèi)部工作位地址分配表字位功能說明010屮間繼電器字00反沖洗罐啟動按鈕微分位01沉降罐啟動按鈕微分位02右選按鈕微分位03左選按鈕微分位04子程序sbn01完成標(biāo)志微分位05子程序sbn02完成標(biāo)志微分位07停反沖洗罐按鈕按下后保持至定時器t004置位020中間繼電器00自動反沖洗過程啟

43、動微分位01自動排污過程啟動微分位016反沖洗罐標(biāo)志字，當(dāng)它的某一位為1時，表示該位對應(yīng)的 罐正在進行反沖洗017沉降罐標(biāo)志字，當(dāng)它的某一位為1時，表示該位對應(yīng)的罐 正在進行排污216反沖洗罐子程序sbn02中閥門控制位，2160021605對應(yīng) 罐上的6個閥門217沉降罐子程序sbn02中閥門控制位，2170021703對應(yīng)罐 上的4個閥門223沉降罐狀態(tài)字00沉降罐自動排污正在進行標(biāo)志01沉降罐手動排污正在進行標(biāo)志03沉降罐子程序sbn01結(jié)束標(biāo)志04沉降罐啟動按鈕按下標(biāo)志05沉降罐操作完成后，定時器復(fù)位224反沖洗罐狀態(tài)字00反沖洗罐自動反沖洗正在進行標(biāo)志01反沖洗罐手動反沖洗正在進行標(biāo)

44、志02反沖洗罐差壓控制反沖洗正在進行標(biāo)志03反沖洗罐子程序sbn02結(jié)束標(biāo)志04反沖洗罐啟動按鈕按下標(biāo)志05反沖洗罐子程序sbn02完成1個罐的操作后定吋器復(fù)位06反沖洗罐子程序sbn02完成1次操作后定時器復(fù)位07沖洗次數(shù)完成1次標(biāo)志08沖洗次數(shù)完成2次標(biāo)志09沖洗次數(shù)完成3次標(biāo)志10一個罐的反沖洗過程完成標(biāo)志11停反沖洗罐按鈕按下后強迫子程序sbn02完成12反沖洗罐啟動，離線，排水標(biāo)志(4)子程序說明子程序說明表如表4.10所示。表4.10子程序說明子程序說明sbn01沉降罐排污子程序sbn02反沖洗罐反沖洗子程序(5) 定時器地址分配定時器地址分配分別如表4.11、表4.12、表4.1

45、3所示。表4.11主程序用定時器地址分配表定時器說明t001反沖洗罐反沖洗周期定時器復(fù)位時間，設(shè)定為ist002沉降罐排污周期定時器復(fù)位時間，設(shè)定為ist004停反沖洗罐時反沖洗罐進出水閥延遲動作定時器，設(shè)定為5s表4.12反沖洗罐反沖洗子程序用定時器地址分配表定吋器說明t011反沖洗罐離線等待時間，設(shè)定為30st012反沖洗罐進出水閥關(guān)閉到排水閥打開延遲時間，設(shè)定為30st013反沖洗罐排水時間，設(shè)定為8mint014反沖洗罐排水閥打開到排氣閥打開之間的延遲時間，設(shè)定為5st015反沖洗時間定時器，設(shè)定時間為8rnint016排氣，排水閥關(guān)閉到進出水閥打開之間的延遲，設(shè)定為5st017靜置時

46、間，設(shè)定為60s表4.13沉降罐排污子程序用定時器地址分配表定時器說明t0211#排污閥排污時間定時器，設(shè)定為5mint0222#排污閥排污時間定時器，設(shè)定為5mint0233#排污閥排污時間定時器，設(shè)定為5min4. 5主程序根據(jù)過濾過程控制系統(tǒng)的工藝流程及設(shè)備要求，編寫的控制程序如下。(1)工作指示在自動工作方式下，可編程序控制器得電后，通常標(biāo)志pon為“on”，工作指示105.10也為“on” o它的助記符程序為；所對應(yīng)的梯形圖如圖所示p-on105.10ldp-onout105.10;工作指示tim030#10tim030wt圖4.3工作指示梯形圖(2) 調(diào)用子程序1沉降罐自動排污或手

47、動排污正在進行吋調(diào)用子程序1。它的助記符程序為;ld223.00or233.01sbs(91)1；調(diào)用子程序1(3) 調(diào)用子程序2在按下停反沖洗罐按鈕后保持至定時器t004置位前，反沖洗罐自動反沖洗 正在進行、反沖洗罐自動反沖洗正在進行、或反沖洗罐差壓控制反沖洗正在進行、調(diào)用子程序2,ld它的助記符程序為；224.00or224.01or224.02andnot10.07sbs(91)2；調(diào)用子程序2另外，按下停反沖洗罐按鈕后也要強迫子程序2執(zhí)行，它的助記符程序為:ld224.11set224.05;反沖洗罐子程序2完成一個罐的操作后定時器復(fù)位sbs(91)2；調(diào)用子程序2（4） 1號反沖洗罐

48、1號反沖洗罐標(biāo)志位16.00位和進水閥標(biāo)志位216.00位都為“on”時，1號 反沖洗罐進水閥打開；1號反沖洗罐標(biāo)志位16.00位和出水閥標(biāo)志位216.01位都 為“on”時，1號反沖洗罐出水閥打開號反沖洗罐標(biāo)志位16.00和反洗進水 閥標(biāo)志位216.02位都為“on”時，1號反沖洗罐反洗進水閥打開;1號反沖洗罐 標(biāo)志位16.00和反洗出水閥標(biāo)志位216.03位都為“on”吋，1號反沖洗罐反洗 出水閥打開；1號反沖洗罐標(biāo)志位16.00位和排水閥標(biāo)志位216.04位都為“on” 時，1號反沖洗罐排水閥打開；1號反沖洗罐標(biāo)志位16.00位和排氣閥標(biāo)志位216.05位都為“on”時，1號反沖洗罐排氣

49、閥打開。它們的助記符程序為:ld16.00outtroand216.00out101.00;1號反沖洗罐進水閥ldtroand216.01out101.01；1號反沖洗罐出水閥ldtroand216.02out101.02;1號反沖洗罐反洗進水閥ldtroand216.03out101.03;1號反沖洗罐反洗出水閥ldtroand216.04out101.04;1號反沖洗罐排水閥ldtroand216.05out101.05;1號反沖洗罐排氣閥ldtroout 101.06； 1號反沖洗罐工作顯示（5）其余反沖洗罐其余反沖洗罐的運行和1號反沖洗罐的運行類似,它們的標(biāo)志位分別為 16.0116.

50、07,進水閥、出水閥、反沖洗進水閥、反沖洗出水閥、排水閥和排氣閥 的標(biāo)志位與1號罐一樣，分別為216.00216.05。2號反沖洗罐的助記符程序為：ld16.01outtroand216.00out101.07;2號反沖洗罐進水閥ldtroand216.01out101.08;2號反沖洗罐出水閥ldtroand216.02out101.09;2號反沖洗罐反洗進水閥ldtroand216.03out101.10;2號反沖洗罐反洗出水閥ldtroand216.04out101.11;2號反沖洗罐排水閥ldtroand216.05out101.12;2號反沖洗罐排氣閥ldtroout101.13;2

51、號反沖洗罐工作顯示3號反沖洗罐的助記符程序為:ld16.02outtroandout216.00;3號反沖洗罐進水閥102.00ldtroand216.01out102.01;3號反沖洗罐出水閥ldtroand216.02out102.02;3號反沖洗罐反洗進水閥ldtroand216.03out102.03;3號反沖洗罐反洗生水閥ldtroand216.04out102.04;3號反沖洗罐排水閥ldtroand216.05out102.05;3號反沖洗罐排氣閥ldtroout102.06;3號反沖洗罐工作顯示4號反沖洗罐的助記符程序為:ld16.03outtroand216.00out102.07;4號反沖洗罐進水閥ldtroand216.01out102.08;4號反沖洗罐出水閥ldtroand216.02out102.09;4號反沖洗罐反洗進