游泳池水處理系統(tǒng)的PLC控制

1、PAGE -. z.游泳池水處理系統(tǒng)的PLC控制摘要關(guān)鍵詞:-. z.目錄2 系統(tǒng)概述2.1設(shè)計(jì)要求1循環(huán)水泵的自動(dòng)過(guò)程由兩臺(tái)泵互為備用，8h自動(dòng)切換和非正常停泵自動(dòng)起備用泵。2溫度控制精度1C。3采用可編程序控制器設(shè)計(jì)。4畫出原理圖，編制程序。2.2 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 圖2.1 游泳池水處理工藝流程圖現(xiàn)代游泳觀的池水處理系統(tǒng)類似與自來(lái)水廠的水處理系統(tǒng)，通過(guò)循環(huán)水泵將池水置換出來(lái)檢測(cè)水質(zhì)，再通過(guò)化學(xué)和物理的方法調(diào)整水質(zhì)，然后將到達(dá)一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的凈水回灌進(jìn)游泳池。本設(shè)計(jì)的游泳池水處理工藝流程如圖2.1所示。通過(guò)循環(huán)水泵將池水置換出來(lái)檢測(cè)水質(zhì)，再通過(guò)化學(xué)和物理方法調(diào)整水質(zhì)，然后將到達(dá)一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的凈水

2、 回灌進(jìn)游泳池。一般檢測(cè)項(xiàng)有濁度、過(guò)氧化物、尿素含量、菌去群含量、余氯值、臭氧值和pH值等。以pH值調(diào)節(jié)為例，當(dāng)pH值過(guò)高，超過(guò)控制時(shí)，則通過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量泵加投稀鹽酸以調(diào)低pH值，這就是化學(xué)的方法。再如當(dāng)濁度到達(dá)一定值時(shí)，亦通過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量泵將絮凝劑需攪拌加投到循環(huán)泵前，絮凝劑可將水中懸浮物凝結(jié)成塊，通過(guò)過(guò)濾沙缸把濁水過(guò)濾成凈水回灌到泳池2。另外，沙缸還有反沖洗過(guò)程，就是當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間后，沙缸的沙層外表會(huì)積蓄很多的污物，使沙缸對(duì)水的阻力增大，流速減緩，過(guò)濾效果下降。因此，必須定期進(jìn)展去除。去除的方法就是使水流反方向流動(dòng)，如圖2.2所示。溫度儀I、II進(jìn)展溫度檢測(cè)。檢測(cè)的結(jié)果經(jīng)模擬量輸入模塊送到PL

3、C，由PLC處理后一方面送控制屏進(jìn)展溫度顯示，另一方面由PLC的PID指令控制。經(jīng)PID調(diào)節(jié)后，輸出的信號(hào)通過(guò)模擬量輸出模塊控制伺服蒸汽調(diào)節(jié)閥，定量的給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫3。圖2.2 沙缸反沖洗工作示意圖2.3 控制系統(tǒng)要求該系統(tǒng)按只檢測(cè)濁度、余氯、pH值和溫度等幾項(xiàng)來(lái)配置，PLC按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、通信接口數(shù)等技術(shù)要求選定，檢測(cè)儀、泵、伺服控制器及操作系統(tǒng)根據(jù)工藝流程選定或按甲方要求選定。具體硬件配置如下：西門子S7-300 CPU313一塊，SM321、SM322的數(shù)字量模塊各一塊，SM331S、M332模擬量模塊各一塊；德國(guó)普羅明特溫度傳感器變送器兩支，濁度儀、p

4、H儀、余氯儀各一臺(tái)；高溫電動(dòng)伺服閥一臺(tái)；準(zhǔn)確計(jì)量泵四臺(tái)；循環(huán)水泵兩臺(tái)；大廳顯示屏自制一臺(tái)；5.7in臺(tái)達(dá)觸摸屏一臺(tái)；控制柜定制一臺(tái)。 水循環(huán)及過(guò)濾局部圖2.3水處理主程序流程圖水循環(huán)及過(guò)濾局部主程序流程圖如圖2.3所示。循環(huán)水泵的自動(dòng)過(guò)程由兩臺(tái)泵互為備用，8h自動(dòng)切換和非正常停泵自動(dòng)啟動(dòng)備用泵如熱繼電器動(dòng)作等。循環(huán)水泵的手動(dòng)過(guò)程，只是配合自動(dòng)過(guò)程的輔助手段，手動(dòng)狀態(tài)除操作兩臺(tái)泵的起/停以外，還擔(dān)當(dāng)過(guò)濾缸反沖洗過(guò)程的操作。正常情況下，水流的方向是F1入F4出，其他閥門關(guān)閉。反沖洗時(shí)，水流從F2入F3出，其他閥門關(guān)閉。污物被反向的水流帶走而排入污水管道。反沖洗持續(xù)時(shí)間需根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。從反沖

5、洗完畢到正常過(guò)濾狀態(tài)中間有一個(gè)過(guò)渡狀態(tài)，這段時(shí)間水流不應(yīng)流入泳池，因?yàn)榇藭r(shí)水流不穩(wěn)且有剩余雜質(zhì)存在。因此這個(gè)過(guò)程的閥門狀態(tài)是F1入F5出，其他閥門關(guān)閉。這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間很短，通常在 1min 之內(nèi)，需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，最后，F(xiàn)5關(guān)閉，F(xiàn)4翻開，反沖洗過(guò)程完畢。反沖洗過(guò)程的觸發(fā)條件一般有3個(gè)：壓差反沖洗、定時(shí)反沖洗和手動(dòng)反沖洗。這兩個(gè)過(guò)程根本是物理的過(guò)程4。水質(zhì)檢測(cè)及加投藥局部水質(zhì)檢測(cè)都是通過(guò)各檢測(cè)工程的檢測(cè)儀器送來(lái)的模擬量檢測(cè)信息，輸入到模擬量模塊進(jìn)展處理，處理后根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定的控制量，分別控制各藥劑準(zhǔn)確計(jì)量加投泵加投水處理藥劑。各模擬量輸入的處理及控制都根本一樣，這里僅以濁度絮凝劑為例說(shuō)明模擬量輸

6、入及控制的根本方法5。濁度絮凝劑流程圖如圖2.4所示。從圖2.5所示濁度控制曲線看出，要求濁度控制值在24NTU，5NTU為濁度報(bào)值，即當(dāng)大于等于4NTU時(shí)開計(jì)量泵加投絮凝劑，當(dāng)小于等于2NTU時(shí)關(guān)計(jì)量泵，大于等于5NTU報(bào)警。如果在編程時(shí)將控制值轉(zhuǎn)換為程序刻度值，由于濁度儀輸出*圍是420mA。因此需分兩步換算，如圖2.6第一步，將2和4NTU對(duì)應(yīng)的電流值求出來(lái)。第二步，由電流值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換值。即：2.1 2.22.3.3 恒溫加熱系統(tǒng)控制在環(huán)境溫度和水溫較低時(shí)，還需對(duì)池水進(jìn)展加溫控制。池水加溫在泳池水處理中，也占有重要的地位。它是通過(guò)溫度儀I、II進(jìn)展溫度檢測(cè)。檢測(cè)的結(jié)果經(jīng)模擬量輸入模

7、塊送圖2.4 濁度絮凝劑流程圖 圖2.5 濁度刻度控制曲線圖2.6濁度刻度值換算比例圖到PLC，由PLC處理后一方面送控制屏進(jìn)展溫度顯示，另一方面由PLC的PID指令控制。經(jīng)PID調(diào)節(jié)后，輸出的信號(hào)通過(guò)模擬量輸出模塊控制伺服蒸汽調(diào)節(jié)閥，定量的給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫。該流程圖僅介紹自動(dòng)局部，如圖2.7所示，該局部主要介紹池水冬天恒溫PID調(diào)節(jié)，溫度值向大廳顯示屏傳送的有關(guān)內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)PID控制允許將閉環(huán)控制器、脈沖控制器以及步驟控制器集成到用戶程序中。帶集成控制器設(shè)置的參數(shù)分配工具允許設(shè)置控制器，可在極短時(shí)間內(nèi)優(yōu)化使用。如果簡(jiǎn)單PID控制器缺乏以解決自動(dòng)化任務(wù)，可使用模塊化

8、PID控制?？梢曰ミB所包含的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，創(chuàng)立幾乎任何一種控制器構(gòu)造。恒溫及加熱系統(tǒng)主程序、子程序及中斷局部梯形圖恒溫及加熱系統(tǒng)主程序、子程序梯形圖見附錄。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其構(gòu)造簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的構(gòu)造和參數(shù)不能完全掌握，或得不到準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的構(gòu)造和參數(shù)必須依靠經(jīng)歷和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手

9、段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)展控制的6,7。圖2.7恒溫加熱系統(tǒng)控制流程圖5操作與軟件局部5.1水循環(huán)控制過(guò)程當(dāng)按下按鈕SB0時(shí)，系統(tǒng)開場(chǎng)啟動(dòng)，按下SB1水循環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)，首先1號(hào)泵得電運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)1號(hào)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，PLC內(nèi)部計(jì)時(shí)器開場(chǎng)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)8小時(shí)后將自動(dòng)切換到2號(hào)泵，當(dāng)其中*一個(gè)泵運(yùn)轉(zhuǎn)的期間有故障非正常停泵，PLC內(nèi)部設(shè)有監(jiān)控裝置，比方當(dāng)1號(hào)泵非正常停轉(zhuǎn)，PLC回在10秒鐘后自動(dòng)啟動(dòng)2號(hào)泵，當(dāng)2號(hào)泵非正常停泵時(shí)，其內(nèi)部指令也會(huì)在10秒鐘后自動(dòng)啟動(dòng)1好泵，兩臺(tái)泵互為備用。

10、總停開關(guān)SB2，當(dāng)想停頓運(yùn)轉(zhuǎn)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，可以通過(guò)此按鈕停頓所有動(dòng)作，當(dāng)按下此鍵后PLC內(nèi)部有個(gè)切斷兩臺(tái)水泵的中間繼電器，當(dāng)其得電時(shí)，兩臺(tái)水泵將失去供電而停頓運(yùn)轉(zhuǎn)。手動(dòng)加反沖洗局部，當(dāng)按鈕SB3按下后2號(hào)泵會(huì)開場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)下按鈕SB5時(shí)，可以停頓2號(hào)泵，當(dāng)按下按鈕SB4后1號(hào)泵開場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果想停頓運(yùn)轉(zhuǎn)可按按鈕SB6，則1號(hào)泵也會(huì)停頓下來(lái)。按下SB8可以進(jìn)展反沖洗過(guò)程，按下SB7完畢反沖洗過(guò)程。整個(gè)水循環(huán)控制過(guò)程：水循環(huán)主程序開場(chǎng)，啟動(dòng)準(zhǔn)備，當(dāng)無(wú)異常發(fā)生將進(jìn)展自動(dòng)控制，自動(dòng)控制過(guò)程中可以切換到手動(dòng)局部，由于手動(dòng)操作直接簡(jiǎn)單就不在這里闡述了，當(dāng)自動(dòng)控制開場(chǎng)后首先啟動(dòng)1號(hào)泵，1號(hào)泵檢測(cè)如果沒有故障則開場(chǎng)

11、進(jìn)展計(jì)時(shí)當(dāng)計(jì)時(shí)8小時(shí)后1號(hào)泵停轉(zhuǎn)，自動(dòng)切換到2號(hào)泵，2號(hào)泵也將進(jìn)展檢測(cè)如果沒有故障也將進(jìn)展計(jì)時(shí)，當(dāng)8小時(shí)后自動(dòng)切回1號(hào)泵，如果1號(hào)泵發(fā)生故障系統(tǒng)將決定是否停泵，如果停泵，經(jīng)過(guò)10秒鐘后切換到另一臺(tái)泵繼續(xù)工作，如果不需要停泵，系統(tǒng)將跳回啟動(dòng)泵的位置，重新進(jìn)展檢測(cè)，當(dāng)整個(gè)水循環(huán)過(guò)程不需要時(shí)可以停頓系統(tǒng)，則水循環(huán)主程序完畢。根據(jù)第二章水循環(huán)主程序流程圖2.1，寫出控制梯形圖程序自動(dòng)程序段，見附錄。其中T37為定時(shí)器PT為80s，1號(hào)泵和2號(hào)泵8小時(shí)長(zhǎng)延時(shí)計(jì)時(shí)器，前8小時(shí)計(jì)時(shí)器由T37和C20組成： 80360/3600=8h，Q0.2輸出到1號(hào)泵接觸器，M0.2為1號(hào)泵自動(dòng)中繼，M2.0為反沖洗中繼

12、，M2.2為1號(hào)泵手動(dòng)中繼。Q0.3輸出到2號(hào)泵接觸器，M0.3為2號(hào)泵自動(dòng)中繼，M2.0為反沖洗中繼，M2.3為2號(hào)泵手動(dòng)中繼。5.2恒溫加熱局部控制當(dāng)水循環(huán)過(guò)程開場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，可對(duì)水溫進(jìn)展調(diào)節(jié)與控制，當(dāng)按下按鈕SB9后，他通過(guò)設(shè)置在PLC內(nèi)部的子程序來(lái)完成對(duì)溫度的監(jiān)控與顯示，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水溫發(fā)生過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，可通過(guò)按鈕SB10，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)展調(diào)節(jié)，可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)溫度，當(dāng)兩個(gè)按鈕都按下后，系統(tǒng)將很快很穩(wěn)定的把溫度調(diào)節(jié)在規(guī)定*圍以內(nèi)，由于他是不連續(xù)監(jiān)控，所以調(diào)節(jié)速度會(huì)很快，SB10按鈕是通過(guò)控制PLC內(nèi)部的一個(gè)繼電器來(lái)控制伺服蒸汽閥的，省略了人為調(diào)節(jié)過(guò)程，也防止了人為造作的超調(diào)量過(guò)高。其中SB9、SB10必須在水循環(huán)系統(tǒng)開場(chǎng)以后才可以進(jìn)展調(diào)節(jié)的。當(dāng)池水溫度過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，通過(guò)出池口水溫的測(cè)量，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)是否報(bào)警，此系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)溫度為23.5度，最低為20度，最高45度，如果超過(guò)45度或者低于2