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，我國大局部油田已進入石油開采的中期和后期，原油含水率達7080，有的油田甚至高達90。油水別離產(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，嚴重時將威脅人民的生命平安，造成經(jīng)濟損失。因此，含油污水的處理已成為重要問題。全套圖紙加153893706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生長，使水生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)田，油分及其

2、衍生物將覆蓋土壤和植物的外表，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烴，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。本次設(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 文獻綜述目前，我國陸上油

3、田根本都采用注水開發(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%。油田原油在外輸或外運之前要求必須將水脫出，合格原油允許含水率為0.5%以下。脫出的水中主要污染物為原油，由于污水是在油田開采過程中產(chǎn)生的，因此，稱為采出污水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 1100m之間，主要包括：泥砂：0.054m的粘土、460m的粉砂和大于 60

4、m的細砂；各種腐蝕產(chǎn)物及垢：Fe2O3、MgO、FeS、CaSO4、CaCO3等；細菌：硫酸鹽復(fù)原菌SRB510m，腐生菌TGB1030m；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 1×10-31m。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)組成與懸浮固體根本相似。 3 分散油及浮油采出污水所含的原油，90%左右為10100m 的分散油和大于100m 的浮油。 4 乳化油及溶解油原水中有10%左右的 1×10-310m的乳化油。此外還有極少的溶解油，其粒徑小于1×10-3m。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

5、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。根本上以陽離子的形式存在，其粒徑都在 1×10-3m以下，主要包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe3+、Cl-、HCO3-、CO32-等；溶解氣體。如O2、CO2、H2S、烴類氣體等，其粒徑一般為 3×10-45×10-4m。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別離法、過濾法、離心別離法等。重力別離法重力別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不相溶性，在靜止或流動狀態(tài)下實現(xiàn)油珠、懸浮物與水別離。分散在水中的油珠在浮力作用下緩慢

6、上浮、分層，油珠上浮速度取決于油珠顆粒的大小，油與水的密度差，流動狀態(tài)及流體的粘度。它們之間的關(guān)系可用Stokes和New-ton等定律來描述。重力別離法的特點是： 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)，但處理出水往往達不到排放標準。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。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。重力別離技術(shù)是應(yīng)用最廣泛

7、、最實用的一種油水別離技術(shù)。通過對幾種重力油水別離設(shè)備的比擬，HNS-型別離性能最優(yōu)，油中含水質(zhì)量分數(shù)僅為1.56%。20世紀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，可根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、局部分散油、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、慣性碰撞等作用使廢水中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、氣浮或混凝沉淀氣

8、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。膜過濾法又稱為膜別離法，是利用微孔膜將油珠和外表活性劑截留，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、聚砜膜、聚丙烯膜等，常用的無機膜有陶瓷膜、氧化鋁、氧化鈷、氧化鈦等。采用膜別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、濃縮液可燃燒處理、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

9、。但采用膜別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清洗方法再生。 3離心別離法離心別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，到達從廢水中去除固體顆粒、油珠的方法。常用的設(shè)備是水力旋流別離器。旋流別離器在液固別離方面的應(yīng)用始于19世紀40年代，現(xiàn)在較為成熟，但在油/水別離領(lǐng)域的研究要晚得多。雖然液固別離與液液別離的根本原理相同，但二者設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)卻差異較大。脫油型旋流別離器起源于英國。從20世紀60年代末開始，由英國南安普頓大學Ma

10、rtinThew教授領(lǐng)導的多相流與機械別離研究室開始水中除油旋流別離器的研究，創(chuàng)造了雙錐雙入口型液液旋流別離器，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別離性能但處理量要高出1倍的單錐型旋流別離器。經(jīng)過幾何優(yōu)化設(shè)計，Conoco公司提出了K型旋流別離器，對于直徑小于10m的油滴別離性能提高更加明顯。由于旋流別離器具有許多獨特的優(yōu)點，旋流脫油技術(shù)在興旺國家含油廢水處理特別是在海上石油開采平臺上已成為不可替代的標準設(shè)備。該法常用來別離分散油，對乳化油的去除效果不太好。離心別離法設(shè)備體積小、除油效率高，但高流速產(chǎn)生的紊流容易將局部分散油剪碎，而且運行費用高，

11、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?shù)钠灿推鲗⒂推踩ァＴ摲ㄖ饕糜谔幚砀粲统靥幚砗髿埩粲谒辛＝?jīng)為1060m的分散油、乳化油及細小的懸浮固體物，出水的含油質(zhì)量濃度可降至2030mg/L。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?shù)幕炷齽?，使氣浮的?/p>

12、果更加有效，但是該法浮渣量大且含有大量氣泡。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一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、學院合作，針對油田采出水研制開發(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取得了良好的處理效果，說明該系統(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，油水別離效果好而且穩(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作用使廢水得到凈化的一種方法。油類是一種烴類有機物，可以利用

13、微生物的新陳代謝等生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，主要用于去除廢水中的溶解油。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外表，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，由于附著在載體外表的微生物量較難控制，因而在運轉(zhuǎn)操作上靈活性差，而且容積負荷有限。在石化工業(yè)煉油廠，含油廢水處

14、理常用的工藝流程是隔油氣浮生化。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BOD5 濃度較低時，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50100d。BOD5低意味著活性污泥菌體養(yǎng)料缺乏，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，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。常用的化學方法有中和、沉淀、混凝、氧化復(fù)原等。對含油廢水主要用混凝法?；炷ㄊ窍蚝蛷U水中參加一定比

15、例的絮凝劑，在水中水解后形成帶正電荷的膠團與帶負電荷的乳化油產(chǎn)生電中和，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)油水別離。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值適用范圍不同。此法適合于靠重力沉降不能別離的乳化狀態(tài)的油滴和其他細小懸浮物。 6電化學法電化學法包括電解法、電火花法、電磁吸附別離法和電泳法。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Al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

16、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，反響迅速，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)一煉油廠用三相交流電電凝聚法處理高濃度含油廢水，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)的能力比擬強，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，單獨使用時不能到達排放要求。電火花

17、法是用交流電來去除廢水中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，電極間填充微粒導電材料，廢水和壓縮空氣同時送入反響器下部的混合器，再經(jīng)多孔篩板進入電極間的內(nèi)圓筒。筒內(nèi)的導電顆粒呈翻騰床狀態(tài)，在電場作用下，顆粒間產(chǎn)生電火花，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。電磁吸附別離法是使磁性顆粒與油/水乳狀液廢水相摻混，在其吸附過程中，利用油珠的磁化效應(yīng)，再通過磁性過濾裝置將油分去除。高梯度磁性別離器用于煉油廠含油廢水處理的別離效果很好。電泳法別離乳化油是利用廢水中油珠外表所帶的負

18、電荷在電場的作用下定向移動從而實現(xiàn)油水別離。不管是外加電場還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到達目的。根本內(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。當設(shè)備處于自開工作方式下時，所有設(shè)備按PLC程序中設(shè)定的時間間隔工作；在開工作方式中，操作員可以使用控制盤上的按鈕控制設(shè)備的工作?？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輸出節(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)

19、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，不需要操作工的干預(yù)。2手動狀態(tài)當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。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

20、現(xiàn)場手動啟動和關(guān)閉閥門。1自動狀態(tài)當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

21、能起作用；在任何時候，均可以中斷過濾罐的反沖洗過程。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、液壓傳動之間的配合關(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)負載的要求選用適宜的輸出模塊。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

22、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到達要求的技術(shù)指標。沉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個排污閥依次翻開，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 沉降在沉降罐中進行，來水進入沉降罐，在罐中將大局部雜質(zhì)沉淀到罐底，上層清夜由頂部的

23、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個排污閥依次翻開，將罐底的污泥排出。排污過程不影響沉降過程。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中。過濾進水閥和出水閥門翻開，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、出水閥關(guān)閉，然后排水和排氣閥翻開，將過濾器中的污水排出。 沉降罐過濾罐排污閥排污閥排污閥排污閥進水閥加藥后進水過濾入水反沖洗出水排氣閥反沖洗出水閥反沖洗進水閥排氣閥過濾進水閥過濾出水閥過濾出水反沖洗入

24、水過濾出水反沖洗入水圖 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。當設(shè)備處于自開工作方式下時，所有設(shè)備按PLC程序中設(shè)定的時間間隔工作。在手開工作方式中，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。控制盤內(nèi)安裝有一臺OMRON的CQMI系列PLC。PLC輸出節(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。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

25、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)。手動狀態(tài)當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、手動和差壓種控制方式。這種方式，都是由P

26、LC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自動操作，不需要操作工的干預(yù)。手動狀態(tài) 當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。當有過濾罐正在反沖洗時，以上的控制都不起作用，

27、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。本章對過濾流程系統(tǒng)的工藝流程及設(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)備控制原理分為沉降管的控制和過濾罐的控制。第3章 PLC選型和資源配置控制系統(tǒng)構(gòu)成圖控制系統(tǒng)圖如圖2所示： 控制盤PLC盤面設(shè)備過濾器閥門 反沖洗泵沉降罐排污閥現(xiàn)場設(shè)備圖 PLC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-PA CQM1-CPU CQM1-ID CQM1-ID CQM1-OC CQM1-OC206

28、41-E 213 213 222 222 M1 M2 M3 M4輸出單元 輸出單元 輸出單元 輸出單元CQM1-OC CQM1-OC CQM1-OC CQM1-OC 222 222 222 222 M5 M6 M7 M8 圖 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地址分配分別如表1和表2所示。1輸入地址分配表 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M10010000131輸入模塊M22輸出地址分配表 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M41020010

29、215輸出模塊M51031010315輸出模塊M61041010415輸出模塊M71051010515輸出模塊M8模塊功能概述1CQM1-PA206它是歐姆龍的電源模塊，向CPU模塊及其他模塊供電。2CQM1-CPU41-ECPU模塊，控制整個控制系統(tǒng)按照程序有序運行。3CQM1-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。4CQM1-OC222數(shù)字量輸出模塊，輸出點數(shù)為16點。主要用來將控制信號輸出到相應(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)

30、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。CX-Programmer是OMRON公司PLC的軟件編程、調(diào)試工具程序，其運行在Windows98NT2000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。本系統(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

31、強大，操作更為靈活。iFix采用電子簽名技術(shù)后，能夠創(chuàng)立一個更加平安的環(huán)境。不僅設(shè)置了二次確認功能，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。“電子簽名能夠唯一識別操作者所做的更改，而且可以有選擇地要求其他人對于這些更改良行電子簽名。操作者不再需要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喪失或破壞這些記錄的可能性。同時，系統(tǒng)提供了更為高級的平安管理，可根據(jù)不同的登錄帳號，賦予操作者不同的操作權(quán)限；在制作本系統(tǒng)的時候參考了其他的一些比擬好的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

32、，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 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翻開設(shè)定的時間；或者在手動控制狀態(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翻開和關(guān)閉，一個沉降罐的排污的流程如圖4.1所示。手動/自動選擇循環(huán)時間到否手動按鈕按下排閥門翻開自動N手動YNY關(guān)閉翻開的排污閥，同時翻開下一個排污閥YN延時時間所有的排污閥都翻開過Y開始結(jié)束N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

33、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下圖。手動/自動選擇循環(huán)時間到否手動按鈕按下過濾進出水閥門關(guān)閉自動N手動YNY延時3s后翻開反沖洗進水和出水閥翻開排氣閥翻開排水閥關(guān)閉反沖洗進水和出水閥YYN靜置10s反沖洗時間到延時10S翻開過濾進水閥和出水閥關(guān)閉排氣閥和排水閥排水時間到翻開反沖洗泵NY開始結(jié)束圖4.2 過濾器反沖洗流程圖程序的構(gòu)成程序主

34、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，完成工藝流程中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，完成工藝流程中反沖洗罐反沖洗過程的執(zhí)行程序和梯形圖見附圖。4.

35、4系統(tǒng)資源分配1數(shù)字量輸入局部數(shù)字量輸入模塊M1輸入地址分配表如表所示。表 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所示。表 數(shù)字量輸入模塊M2輸入地址分配表輸入地址對應(yīng)的

36、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/自動選擇開關(guān)001045號罐手動/自動選擇開關(guān)001056號罐手動/自動選擇開關(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定時器2輸出沉降罐001127號罐手動/自動選擇開關(guān)001138號罐手動/自動選擇開關(guān)001143號沉降罐手動/自動選擇開關(guān)001154號沉降罐手動/自動選擇開關(guān)2數(shù)字量輸出局部數(shù)字量輸出模塊M3輸出地址分配表如表所示。表

37、 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所示。表 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

38、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輸出地址分配表如表所示。表 數(shù)字量輸出模塊M5輸出地址分配表輸出地址對應(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

39、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所示。表 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1030

40、55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所示。表 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

41、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所示。表 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

42、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)部工作位局部內(nèi)部工作位地址分配表如表所示。表 內(nèi)部工作位地址分配表字位功能說明010中間繼電器字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完成標志微分位05子程序SBN02完成標志微分位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自動反沖洗過程啟動微分位01自動排污過程啟動微分位016反沖洗罐標志字，當它的某一位為1時，表示該位對應(yīng)的罐正在進行反沖洗017沉降罐標志字，當它的某一位為1時，表示該位對應(yīng)的罐正在進行

43、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志01沉降罐手動排污正在進行標志03沉降罐子程序SBN01結(jié)束標志04沉降罐啟動按鈕按下標志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志01反沖洗罐手動反沖洗正在進行標志02反沖洗罐差壓控制反沖洗正在進行標志03反沖洗罐子程序SBN02結(jié)束標志04反沖洗罐啟動按鈕按下標志05反沖洗罐子程序SBN02完成1個罐的操作后定時器復(fù)位06反沖洗罐子程序

44、SBN02完成1次操作后定時器復(fù)位07沖洗次數(shù)完成1次標志08沖洗次數(shù)完成2次標志09沖洗次數(shù)完成3次標志10一個罐的反沖洗過程完成標志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，排水標志4子程序說明子程序說明表如表所示。表 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、表、表所示。表 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1sT002沉降罐排污周期定時器復(fù)位時間，設(shè)定為1sT004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 反沖洗罐反

45、沖洗子程序用定時器地址分配表定時器說 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)閉到排水閥翻開延遲時間，設(shè)定為30sT013反沖洗罐排水時間，設(shè)定為8minT014反沖洗罐排水閥翻開到排氣閥翻開之間的延遲時間，設(shè)定為5sT015反沖洗時間定時器，設(shè)定時間為8minT016排氣，排水閥關(guān)閉到進出水閥翻開之間的延遲，設(shè)定為5sT017靜置時間，設(shè)定為60s表 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5minT0244#排污閥排污時

46、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工作指示在自開工作方式下，可編程序控制器得電后，通常標志p-On為“ON，工作指示105.10也為“ON。它的助記符程序為；LD P-OnOUT 105.10 ；工作指示TIM 030 #10所對應(yīng)的梯形圖如下圖TIM 030 #10圖 工作指示梯形圖2調(diào)用子程序1沉降罐自動排污或手動排污正在進行時調(diào)用子程序1。它的助記符程序為；SBS(91) 1 ；調(diào)用子程序13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

47、壓控制反沖洗正在進行、調(diào)用子程序2，它的助記符程序為；SBS(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：SET 224.05 ；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241號反沖洗罐1號反沖洗罐標志位位和進水閥標志位位都為“ON時，1號反沖洗罐進水閥翻開；1號反沖洗罐標志位位和出水閥標志位位都為“ON時，1號反沖洗罐出水閥翻開；1號反沖洗罐標志位和反洗進水閥標志位位都為“ON時，1號反沖洗罐反洗進水閥翻開;1號反沖洗罐標志位和反洗出水閥標志位位都為“ON時，1號反沖洗罐反洗出水閥翻開；1號反沖洗罐標志位位和

48、排水閥標志位位都為“ON時，1號反沖洗罐排水閥翻開；1號反沖洗罐標志位位和排氣閥標志位位都為“ON時，1號反沖洗罐排氣閥翻開。它們的助記符程序為：OUT TR0OUT 101.00 ；1號反沖洗罐進水閥LD TR0OUT 101.01 ；1號反沖洗罐出水閥LD TR0OUT 101.02 ；1號反沖洗罐反洗進水閥LD TR0OUT 101.03 ；1號反沖洗罐反洗出水閥LD TR0OUT 101.04 ；1號反沖洗罐排水閥LD TR0OUT 101.05 ；1號反沖洗罐排氣閥LD TR0OUT 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

49、標志位分別為16.0116.07,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志位與1號罐一樣，分別為。2號反沖洗罐的助記符程序為：1OUT TR0OUT 101.07 ；2號反沖洗罐進水閥LD TR0 OUT 101.08 ；2號反沖洗罐出水閥LD TR0 OUT 101.09 ；2號反沖洗罐反洗進水閥LD TR0 OUT 101.10 ；2號反沖洗罐反洗出水閥LD TR0 OUT 101.11 ；2號反沖洗罐排水閥LD TR0 OUT 101.12 ；2號反沖洗罐排氣閥LD TR0 OUT 101.13 ；2號反沖洗罐工作顯示3號反沖洗罐的助記符程序為：OUT TR0OUT 102.00 ；3號反沖洗罐進水閥LD TR0 OUT 102.01 ；3號反沖洗罐出水閥LD TR0 OUT 102.02 ；3號反沖洗罐反洗進水閥