基于紫金桥组态软件的净化水处理系统的设计与实现_紫金桥_组态软件

基于紫金桥组态软件的净化水处理系统的设计与实现

2011/11/22 10:37:08

概述：

近年来，随着工业污染、环境破坏的日益加重，水处理已经越来越受到人们的关注，它成为人们改善生活环境、提高生活质量的重要途径。另外，伴随科学技术的发展，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，并得到了迅速的发展。水处理设施的自动控制，不但可以减轻操作人员的劳动强度，减少所需操作人员，还能大大提高水处理后的水质，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，提高生产效率，是我国水处理行业的发展方向。

一、项目背景：

为某某企业设计实施的一套生活用水以及饮用水的净化处理系统。

一、水处理原理分析：

本系统所采用的水处理方法及作用分为以下九点：

1)曝气：

作用：去除溶解气体。

2)化学氧化

作用：氧化无机阳离子，破坏有机物。

3)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。

工艺流程图如下：

二、总体设计：

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的组态界面可以直接形象模拟、显示、监视现场的工作情况，工作程序，实时的数据以及对意外情况的处理，其具有丰富的I/O接口，以便与方便的与下层的采集设备进行通信。

2）PLC可编程控控制器

PLC（Programmable Logic Controller）是为工业控制应用而设计制造的，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。PLC具有高可靠性、丰富的I /O 接口模块、模化结构等特点。广泛应用在工业、农业、水利工程等领域。

系统整体架构图如下：

净化水处理的自动控制包括以下几方面的内容：

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

主要用于终端出口，水处理中的一些系统要求恒压供水。

三、实现过程：

1．自动控制主要通过PLC来实施的，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。

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。

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。

5）对变频恒压供水的控制：

6）泵的制控：

我们这里是采用的变频泵，先介绍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。

7）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。

控制方式采用手动、自动两种控制方式。

手动方式主要用于各控制阀门的开关、水泵的启停都可由控制盘上的按扭控制。

自动控制用于整条制水线、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。

四、上位机监控组态软件实现的功能：

水处理自动控制系统采用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：