概述： 近年來，隨著工業(yè)污染、環(huán)境破壞的日益加重，水處理已經越來越受到人們的關注，它成為人們改善生活環(huán)境、提高生活質量的重要途徑。另外，伴隨科學技術的發(fā)展，人們對設備自動化程度的要求越來越高，制水系統(tǒng)的自動控制逐漸被接受、推廣，并得到了迅速的發(fā)展。水處理設施的自動控制，不但可以減輕操作人員的勞動強度，減少所需操作人員，還能大大提高水處理后的水質，確保設備的安全運行，延長設備的使用壽命，從而降低生產成本，提高生產效率，是我國水處理行業(yè)的發(fā)展方向。 一、項目背景： 為某某企業(yè)設計實施的一套生活用水以及飲用水的凈化處理系統(tǒng)。 一、水處理原理分析： 本系統(tǒng)所采用的水處理方法及作用分為以下九點： 1)曝氣： 作用：去除溶解氣體。 2)化學氧化 作用：氧化無機陽離子，破壞有機物。 3)粒子層過濾 作用:去除膠團及微粒懸浮物 4）儲存 作用；調節(jié)水量，水自凈 5）輻照 作用：殺滅病菌、病毒、催化氧化。 6）活性炭吸附 作用：去除溶解的有機物。 7）離子交換 作用： 去除溶解鹽分。 8）微濾 作用：去除微細顆粒物 9）反滲透 作用： 去除溶解鹽成分。 工藝流程圖如下： 二、總體設計： 本系統(tǒng)采用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件作為上位機軟件和PLC來進行控制和顯示。 1）紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件 紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件的組態(tài)界面可以直接形象模擬、顯示、監(jiān)視現場的工作情況，工作程序，實時的數據以及對意外情況的處理，其具有豐富的I/O接口，以便與方便的與下層的采集設備進行通信。 2）PLC可編程控控制器 PLC（Programmable Logic Controller）是為工業(yè)控制應用而設計制造的，主要用來代替繼電器實現邏輯控制，隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍。PLC具有高可靠性、豐富的I /O 接口模塊、模化結構等特點。廣泛應用在工業(yè)、農業(yè)、水利工程等領域。 系統(tǒng)整體架構圖如下：
凈化水處理的自動控制包括以下幾方面的內容： 1）設備自動啟停 當位于制水工序后的產水箱液位低時，自動啟動制水工序設備運行。當水箱液位高或前工序無水時，可設置為自動停機，或切換系列，或制水工序無法啟動。此外，遇報警或其他故障時，也會自動停機并切換設備系列。 2）設備的自動清洗 當制水設備上的定時儀、差壓儀、累積流量儀達到設定值，設備自動停止運行并實現清洗反沖工序。 3）自動顯示功能 實時顯示設備的運行狀況，并且在組態(tài)界面上進行控制。 4）自動保護功能 無水、發(fā)生故障會自動保護。 5）自動恒壓供水 主要用于終端出口，水處理中的一些系統(tǒng)要求恒壓供水。 三、實現過程： 1．自動控制主要通過PLC來實施的，即便是能自動控制的制水系統(tǒng)，也可以手動控制，根據實際需要可以選擇。 1）水罐控制： 控制具有一些共同的特點，一般設置高、中高、中低、低四個液位開關。 2）閥的控制： 本裝置使用的是電磁閥，通過自動控制電磁閥的開通或斷流來變換制水、清洗反沖的工序。 3）錳砂過濾器的控制： 當需要錳砂過濾器啟動運行，PLC發(fā)出信號。錳砂過濾器在工作工序切換時，應是定時反洗、反沖。 4）石英砂過濾器的控制： 對石英砂過濾器的控制和錳過濾器的控制相同。就不重復了。 5）對變頻恒壓供水的控制： 6）泵的制控： 我們這里是采用的變頻泵，先介紹一下對變頻泵的控制。 一般泵的功率是一定的，流量和壓力成反比，流量越大壓力越小。但會遇到一些情況，用戶的用水量變化大，這時候壓力就會變化。用水量大壓力??；用水量小壓力大。但用戶又要求恒壓供水，這時候就在泵出口管道內設壓力傳感器，把信號傳給PLC，PLC控制變頻器改變泵的轉速來調節(jié)出水流量，從而保持泵的出水壓力穩(wěn)定，實現恒壓供水。另外還會有一種好處，那就是省電節(jié)能。 具體的是通過安裝在出水管網上的壓力變送器，把出口壓力信號變成4-20mA的標準信號，送入PLC的端口進行PID調節(jié)，經運算與給定壓力參數進行比較，得出一調節(jié)參數，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網中的壓力保持在給定壓力上，當用水量超過一臺水泵的供水量時，通過PLC控制切換器進行加減泵。根椐用水量的大小由PLC控制工作泵的數量的增減及變頻器對水泵的調速，實現恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設有多種功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時而正常供水。 7）對飲水用凈化水的控制： 采用PLC控制，采用智能型微機作數據處理。 控制方式采用手動、自動兩種控制方式。 手動方式主要用于各控制閥門的開關、水泵的啟停都可由控制盤上的按扭控制。 自動控制用于整條制水線、工藝過程的運行、啟停，都由PLC自動控制，不受人為干預。 主要控制輸出功能： 系統(tǒng)可根據各種信號和流程，來控制中間水罐、提升泵、活性炭、軟化器、反滲透、純水灌等單元的自動工作和自動程序。 四、上位機監(jiān)控組態(tài)軟件實現的功能： 水處理自動控制系統(tǒng)采用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件，通過RS-232串行通訊口使PC機與PLC進行通訊。 通過紫金橋組態(tài)軟件可以對工藝過程進行實時監(jiān)控。紫金橋組態(tài)軟件的數據庫提供了各種類型的點，在整個水處理的工作過程中，方便各個類型點的控制。上位機對電磁閥的控制就必須通過數字數值輸出塊來進行，每個閥門的控制對應了相應的數字輸出節(jié)點。因此，上位機不僅能接受來自PLC的控制信號并以動畫的形式進行顯示，而且還能夠通過通訊端口向PLC發(fā)出控制命令，對現場進行控制。通過模擬塊，上位機通過通訊端口可以從PLC上讀取來自控制現場的儀表所采集到的壓力和流量的實時數據，在上位機上實時地顯示出來，并對系統(tǒng)出現的故障能及時報警，同時還可以保存歷史，繪制歷史曲線，自動生成報表等等。 數據的歷史曲線如圖所示： 結束語： 本文簡要的介紹了基于紫金橋組態(tài)軟件的凈化水處理系統(tǒng)的設計與實現，其中涉及到凈化水處理的自動控制的內容、自動控制、對變頻恒壓供水的控制及對飲水用凈化水的控制以及上位機監(jiān)控組態(tài)軟件實現的功能等控制部分的有關內容，本文所設計的控制方案各指標均能達到工藝要求，希望能為我國的水處理自動控制起到幫助性的作用。
