发布日期：2025/1/9

概述：

　　 随着工业污染，环境破坏的日益严重，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。同时随着科学技术的发展，人们对设备自动化程度的要求越来越高，制水系统的自动控制逐渐被接受、推广和普及，并得到了迅速的发展。水处理设施采用自动控制，不但可以减轻水处理操作人员的劳动强度，减少操作人员人数，实现减员增效。更主要的是可以确保水处理后的水质，还可以确保设备的安全运行，延长设备的使用寿命，从而降低生产成本，可以说是一举多得的好事，是我国水处理行业的发展方向。

　　 项目背景：

　　 给××企业实施一套生活用水以及饮用水的净化处理系统。

　　 水处理原理部分：

　　 本系统所采用的水处理方法：

　　 曝气：

　　 作用：去除溶解气体。

　　 化学氧化

　　 作用：氧化无机阳离子，破坏有机物。

　　 粒子层过滤

　　 作用；去除胶团及微粒悬浮物

　　 4）储存

　　 作用；调节水量，水自净

　　 5）辐照

　　 作用：杀灭病菌、病毒、催化氧化。

　　 6）活性炭吸附

　　 作用：去除溶解的有机物。

　　 7）离子交换

　　 作用：去除溶解盐分。

　　 8）微滤

　　 作用：去除微细颗粒物

　　 9）反渗透

　　 作用：去除溶解盐成分。

　　 工艺流程图

　　 本系统采用紫金桥监控组态软件作为上位机软件和PLC来进行控制和显示。

　　 1）紫金桥监控组态软件

　　 紫金桥监控组态软件强大的组态界面可以直接形象模拟、显示，监视现场的的工作情况，工作程序，实时的数据以及对意外情况的处理。

　　 2）PLC可编程控控制器

　　 PLC（ProgrammableLogicController）是计算机家族中的一员。是为工业控制应用而设计制造的，它主要用来代替继电器实现逻辑控制，随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，PLC的主要特点：（一）高可靠性；（二）丰富的I /O 接口模块；（三）采用模化结构；（四）安装简单，维修方便。应用于在航天工业，农业、水利工程等领域。

　　 系统架构图：

　　 净化水处理的自动控制包括一下几方面的内容：

　　 1）设备自动启停

　　 当位于制水工序后的产水箱液位低时，自动启动制水工序设备运行。当水箱液位高或前工序无水时，可设置为自动停机，或切换系列，或制水工序无法启动。此外，遇报警或其他故障时，也会自动停机并切换设备系列。

　　 2）设备的自动清洗

　　 当制水设备上的定时仪、差压仪、累积流量仪达到设定值，设备自动停止运行并实现清洗反冲工序。

　　 3）自动显示功能

　　 实时显示设备的运行状况，并且在组态界面上进行控制。

　　 4）自动保护功能

　　 无水、发生故障会自动保护。

　　 5）自动恒压供水

　　 主要是在终端出口，有的系统要求恒压供水。

　　

　　 具体实现方法：

　　 自动控制主要通过可编程控制器PLC来实施的，但是即便是能自动控制的制水系统，也可以手动控制，根据实际需要可以选择。

　　 1）水罐控制

　　 控制具有一些共同的特点，一般设置高、中高、中低、低四个液位开关。

　　 当水箱液位到高液位时，要停止制水。

　　 当水箱液位到中高液位时，一切正常使用。

　　 当水箱液位到中低液位时，应发起信号，使前级制水。

　　 当水箱液位到低液位时，关闭后级水泵，后级设备停运，以防止水箱被抽空，水泵烧坏，同时发出报警信号。

　　 2）阀的控制

　　 本装置使用的是电磁阀，通过自动控制电磁阀的开通或断流来变换制水、清洗反冲的工序。

　　 电磁阀的特性

　　 ①具有使用方便、启闭迅速、性能稳定等优点，实行远程及自动控制。

　　 ②是一种先导式即二次开阀常闭电磁阀，当未通电时，导阀口与导阀活动铁芯在自重和弹簧的作用力下而处于关闭状态。

　　 ③通电时，产生磁力，活动铁芯受电磁力的吸引克服了自重与导阀弹簧的压力而上升，膜片上方作用力减小并低于膜片下方所受的力，膜片在差动力的作用下克服了自重阀芯弹簧而开启，使主阀形成通路，电磁阀处于开状态。

　　 ④当电源断开，磁力消除，导阀口关闭，阀芯膜片受向下的压力差而关闭主阀口，主阀形成断路，电磁阀处于关闭状态。

　　 3）锰砂过滤器的控制

当需要锰砂过滤器启动运行，PLC发出信号。锰砂过滤器在工作工序切换时，应是定时反洗、反冲。

　　 4）石英砂过滤器的控制

　　 对石英砂过滤器的控制和锰过滤器的控制相同。就不重复了。

　　 对变频恒压供水的控制

　　 泵的制控

　　 我们这里是采用的变频泵，谈一下对变频泵的控制。

　　 一般泵的功率是一定的，流量和压力成反比，流量越大压力越小。但会遇到一些情况，用户的用水量变化大，这时候压力就会变化。用水量大压力小；用水量小压力大。但用户又要求恒压供水，这时候就在泵出口管道内设压力传感器，把信号传给PLC，PLC控制变频器改变泵的转速来调节出水流量，从而保持泵的出水压力稳定，实现恒压供水。另外还会有一种好处，那就是省电节能。

　　 具体的是通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号，送入PLC的端口进行PID调节，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上，当用水量超过一台水泵的供水量时，通过PLC控制切换器进行加减泵。根椐用水量的大小由PLC控制工作泵的数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。此外，系统还设有多种功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时而正常供水。

　　 对饮水用净化水的控制：

　　 采用PLC控制，采用智能型微机作数据处理。

　　 3) 控制方式采用手动、自动两种控制方式。

　　 ①手动

　　 各控制阀门的开关、水泵的启停都可由控制盘上的按扭控制。

　　 ②自动

　　 整条制水线、工艺过程的运行、启停，都由PLC自动控制，不受人为干预。

　　

　　 主要控制输出功能

　　 系统可根据各种信号和流程，来控制中间水罐、提升泵、活性炭、软化器、反渗透、纯水灌等单元的自动工作和自动程序。

　　 上位机监控组态软件实现的功能：

　　 本系统采用紫金桥软件公司的紫金桥监控组态软件，通过RS-232串行通讯口使PC机与PLC进行通讯。

　　 通过紫金桥组态软件可以对工艺过程进行实时监控。紫金桥组态软件的数据库提供了各种类型的点，在整个水处理的工作过程中，方便各个类型点的控制。上位机对电磁阀的控制就必须通过数字数值输出块来进行，每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。因此，上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示，而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令，对现场进行控制。通过模拟块，上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和流量的实时数据，在上位机上实时地显示出来，并对系统出现的故障能及时报警，同时还可以保存历史，绘制历史曲线，自动生成报表等等。

　　 数据的历史曲线如图所示：

　　 结束语：

　　 采用本文所设计的控制方案对其进行自动控制，各项指标均能达到工艺要求，取得较好的控制效果。