電氣專業(yè)畢業(yè)論文-基于plc的水處理控制系統(tǒng)

1、<p>　　基于PLC的水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文針對(duì)傳統(tǒng)鍋爐水處理過程的繼電器控制方式，介紹了一種基于PLC控制的水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過闡明鍋爐水處理的工藝特點(diǎn)及PLC控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，介紹了可編程序控制器在水處理監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。依據(jù)PLC的控制原理和組態(tài)軟件的功能，設(shè)計(jì)了鍋爐水處理過程的自動(dòng)監(jiān)控

2、系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)。通過PLC程序的編譯、仿真和實(shí)驗(yàn)?zāi)M，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。該系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐水處理過程的自動(dòng)監(jiān)控，安全、可靠、自動(dòng)化程度高，是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的控制系統(tǒng)，能夠滿足普通鍋爐對(duì)用水的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；鍋爐水處理；控制系統(tǒng)；系統(tǒng)畫面</p><p>　　Design of water disposal

3、system based on PLC</p><p>　　Abstract: Introducing a kind of design about water treatment based on PLC control by taking into consideration the control way of the traditional one＇s process .Introducing the a

4、pplication of PLC monitoring system by clarifying the characteristics of Chemical water treatment process and the function of PLC control system.Designing the monitoring system of the boiler water treatment process accor

5、ding to the control principle of PLC and the function of configuration software. This kind of design i</p><p>　　Keywords: PLC; chemical water treatment; control system; System picture</p><p><

6、;b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 前言1</b></p><p>　　1.1 課題的目的和意義1</p><p>　　1.2 主要研究內(nèi)容2</p><p>　　1.3 PLC在水處理中的應(yīng)用2</p><p>　　1.4 國內(nèi)外現(xiàn)狀3<

7、/p><p>　　1.4.1中國水處理市場(chǎng)的現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4.2 國外水處理發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.5 研究方法4</p><p>　　第2章 任務(wù)分析與方案選擇5</p><p>　　2.1 任務(wù)分析5</p><p>　　2.2 擬解決的主要問題5<

8、;/p><p>　　2.3 方案選擇5</p><p>　　2.3.1 方案一5</p><p>　　2.3.2 方案二6</p><p>　　2.3.3 方案三7</p><p>　　2.3.4 結(jié)論7</p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)要求7</p><p>　

9、　2.4.1 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)7</p><p>　　2.4.2 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)8</p><p>　　第3章 硬件選擇9</p><p>　　3.1 硬件選型9</p><p>　　3.1.1上位機(jī)的選擇9</p><p>　　3.1.2 PLC 型號(hào)的選擇9</p><p>　　3.1.3

10、 擴(kuò)展模塊的選擇9</p><p>　　3.1.4 水處理設(shè)備的選擇10</p><p>　　3.1.5 傳感器的選擇10</p><p>　　3.2 I/O資源配置12</p><p>　　3.2.1數(shù)字輸入量地址分配12</p><p>　　3.2.2數(shù)字輸出量地址分配12</p><

11、;p>　　3.2.3模擬量輸入地址分配12</p><p>　　第4章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1系統(tǒng)運(yùn)行過程13</p><p>　　4.2 硬件設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D13</p><p>　　4.2.2硬件框圖14</p><p>

12、　　4.2.3控制系統(tǒng)硬件連線圖15</p><p>　　4.3 軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.3.1軟件介紹16</p><p>　　4.3.2 PLC程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.4 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.4.1組態(tài)畫面設(shè)計(jì)23</p><p>

13、;　　4.5 PLC與上位機(jī)的通信24</p><p>　　4.6 PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施24</p><p><b>　　第5章 測(cè)試27</b></p><p>　　5.1 PLC仿真27</p><p>　　5.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)M29</p><p><b>　　結(jié)論32

14、</b></p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附錄35</b></p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p&g

15、t;　　1.1 課題的目的和意義</p><p>　　鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)和人們生活中使用廣泛的設(shè)備之一，鍋爐水的處理工作，對(duì)確保鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、節(jié)約燃料有著重要的意義，它是鍋爐運(yùn)行中的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。</p><p>　　鍋爐水質(zhì)不良會(huì)使受熱面結(jié)垢，大大降低鍋爐傳熱效率，堵塞管子，受熱面金屬過熱損壞，如鼓包、爆管等。另外還會(huì)產(chǎn)生金屬腐蝕，減少鍋爐壽命。因此，做好鍋爐水處理工作對(duì)鍋爐

16、安全運(yùn)行有著及其重要的意義。</p><p>　　水在鍋內(nèi)受熱沸騰蒸發(fā)后，為水中的雜質(zhì)提供了化學(xué)反應(yīng)和不斷濃縮的條件。當(dāng)這些雜質(zhì)在鍋水中達(dá)到飽和時(shí)，就有固體物質(zhì)產(chǎn)生。產(chǎn)生的固體物質(zhì)，如果懸浮在鍋水中就稱為水渣；如果附著在受熱面上，則稱為水垢，主要是CaCO3和Mg(OH)2。</p><p>　　爐又是一種熱交換設(shè)備，水垢的生成會(huì)極大的影響鍋爐傳熱。水垢的導(dǎo)熱能力是鋼鐵的十幾分之一到幾百分

17、之一。因此鍋爐結(jié)垢會(huì)產(chǎn)生如下幾種危害。</p><p>　　浪費(fèi)燃料。水垢的導(dǎo)熱性很差。它的導(dǎo)熱系數(shù)只有鋼板的1/30～1/50。也就是說1毫米厚度水垢的熱阻相當(dāng)于30～50毫米鋼板的熱阻,由此可見,結(jié)垢后會(huì)使受熱面?zhèn)鳠崆闆r惡化，增高排煙溫度，降低鍋爐熱效率，浪費(fèi)燃料。</p><p>　　影響運(yùn)行安全。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，鋼板受熱后很快將熱量傳遞給爐水，兩者溫度相差30～100℃。有水垢時(shí)，

18、鋼板的熱量受水垢的阻擋，很難傳遞給爐水，要使?fàn)t水達(dá)到同樣的溫度，鋼板的溫度要上升幾倍至十幾倍。鋼板溫度急劇升高，導(dǎo)致強(qiáng)度顯著下降，造成鋼板受熱變形、鼓包、裂縫，甚至破裂，嚴(yán)重威脅鍋爐的運(yùn)行安全。</p><p>　　影響水循環(huán)。鍋爐內(nèi)結(jié)生水垢后，管內(nèi)水通過的截面積減小，增加了循環(huán)的流動(dòng)阻力，造成鍋爐出力不足、蒸發(fā)量下降。</p><p>　　縮短鍋爐壽命。水垢附在鍋爐受熱面上，特別是附著在

19、鍋爐管內(nèi)，很難清除。為了除垢，需經(jīng)常清洗鍋爐，從而增加了檢修費(fèi)用，不僅僅耗費(fèi)人力、物力，而且由于經(jīng)常采用機(jī)械方法與化學(xué)法除垢，會(huì)使受熱面受到損傷，縮短鍋爐的使用壽命。</p><p>　　水處理就是通過采用各種方法將水中所含有的污染物分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害和穩(wěn)定的物質(zhì)，從而使原水得到凈化，以達(dá)到預(yù)防結(jié)垢、使腐蝕和沸騰延遲減至最小。從而減少能量損失或燃料損耗、延長鍋爐壽命、確保最佳熱傳遞以及減少不必要的停爐或維

20、修【1】。</p><p>　　1.2 主要研究內(nèi)容</p><p>　　鍋爐水處理的一般方法有：</p><p><b>　?。?）物理處理方法</b></p><p>　　主要是利用過濾、沉淀、浮選等方法除去懸浮物。</p><p>　　（2）化學(xué)處理方法  </p>

21、<p>　　主要是鍋爐內(nèi)加藥法和鍋爐外加藥法即離子交換法，鍋爐內(nèi)加藥或離子交換達(dá)到水軟化的目的。</p><p>　　本文研究的主要內(nèi)容就是如何采用PLC和組態(tài)軟件組建一個(gè)水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)。在水處理過程中通過PLC來控制各種水泵、電磁閥、過濾器、陰陽離子交換器以及離子交換器再生加藥裝置，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，達(dá)到提高效率的目的【2】。</p><p>　　1.3 PLC在水處理中

22、的應(yīng)用</p><p>　　水處理的工藝流程十分復(fù)雜，特別是化學(xué)水處理，以往都采用繼電器進(jìn)行程序控制，因安裝接線復(fù)雜，程序修改困難，維護(hù)量大，以及設(shè)備老化等原因，使得其可靠性差，投運(yùn)率較低。</p><p>　　為了改善上述利用繼電器控制存在的缺陷，應(yīng)用PLC進(jìn)行程序控制，可以有效地解決上述存在的問題。</p><p>　　PLC具有高可靠性，編程方便，易于使用，環(huán)

23、境要求低，與其他裝置的配置連接方便，鑒于PLC有上述優(yōu)點(diǎn)，所以PLC用于化學(xué)水處理系統(tǒng)中，可以很好的解決繼電器控制存在的問題。</p><p>　　例如化學(xué)水處理的方法主要是離子交換法，即利用離子交換樹脂將水中溶鹽的離子吸收。經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行之后，離子交換樹脂會(huì)失效，這就需要停止運(yùn)行以對(duì)樹脂進(jìn)行再生還原以便使樹脂可以重新使用。對(duì)化學(xué)水處理進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制，是提高水處理效率，降低能耗的關(guān)鍵【3】。<

24、/p><p><b>　　1.4 國內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p><p>　　1.4.1中國水處理市場(chǎng)的現(xiàn)狀</p><p>　　水處理在國民生產(chǎn)和生活中占有非常重要地位，有無水處理、水處理技術(shù)的先進(jìn)與否，是一個(gè)國家生產(chǎn)、生活水平高低和文明程度的重要標(biāo)志之一，而水處理服務(wù)在中國還是一個(gè)新型行業(yè)。 </p><p>　　我國進(jìn)入八

25、十年代以來， 生產(chǎn)力的提高和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給人們的物質(zhì)和精神生活帶來了巨大的變化。高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)也造成了自然資源的嚴(yán)重短缺和生態(tài)環(huán)境的日趨惡化。我國水處理技術(shù)相對(duì)來說比較落后，諸如加氯消毒、化學(xué)軟化、離子交換除鹽等水處理的方法，存在消耗資源、 犧牲環(huán)境、 顧此失彼等弊端。水處理技術(shù)裝備如何適應(yīng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的形勢(shì)、如何適應(yīng)污染水源的處理、如何在處理過程中減少對(duì)環(huán)境的污染是擺在水處理工作者面前的繁重而緊迫的任務(wù)，也只有加快我國水處理技術(shù)進(jìn)步和裝

26、備更新的步伐，才能擺脫當(dāng)前的被動(dòng)局面。</p><p>　　隨著國家建設(shè)步伐的不斷加快，水處理服務(wù)會(huì)遍及各個(gè)行業(yè)各個(gè)領(lǐng)導(dǎo)，覆蓋面相當(dāng)廣泛，如石油、電力、化工、核工業(yè)、煤炭、冶金、水泥、造紙、卷煙、制藥、啤酒、郵電、民航、鐵路、銀行、酒店、賓館、商場(chǎng)、家庭、機(jī)關(guān)、學(xué)校、城鎮(zhèn)等，市場(chǎng)潛力巨大，有人類生存的地方就涉及到水處理服務(wù)，水處理服務(wù)是一個(gè)永恒的市場(chǎng)。水處理服務(wù)走專業(yè)道路將成為必然。</p><

27、;p>　　目前，中國各類工業(yè)區(qū)、商住區(qū)建筑保有量在千萬幢以上，有數(shù)百萬臺(tái)的換熱器、鍋爐、中央空調(diào)、冷卻塔、數(shù)萬公里的管線。傳統(tǒng)的運(yùn)行模式絕大部分帶垢、帶銹運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)表明，水垢的導(dǎo)熱性很差，只有鋼的1/10～1/50，傳熱面若附著0.2～1毫米垢，將使傳熱效率降低10～40%，生產(chǎn)效率嚴(yán)重降低，能源消耗大大增加，設(shè)備故障頻出，給生產(chǎn)、生活及人類生存的健康帶來極大的危害。結(jié)垢后再清洗，這是一種事后處理方式。隨著人們的認(rèn)識(shí)及生活、環(huán)境的

28、改善，一種事前處理（預(yù)防為主）的方式擺在人們面前，即：要求水系統(tǒng)不結(jié)垢、不腐蝕、安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、持續(xù)運(yùn)行。通過科學(xué)的水處理方式，能有效地預(yù)防水垢，并通過防腐、防垢水質(zhì)處理后，達(dá)到節(jié)能降耗，延長設(shè)備壽命，安全、高效、長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的目的，也為創(chuàng)造衛(wèi)生、健康的用水治理環(huán)境提供可靠的保障。</p><p>　　回顧中國經(jīng)濟(jì)過去二十幾年的飛速發(fā)展規(guī)模與速度，可以預(yù)見，伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，中國水處理行業(yè)將在未來幾

29、年全面進(jìn)入調(diào)整發(fā)展的階段，將真正形成促進(jìn)中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的另一股重要力量【4】。</p><p>　　1.4.2 國外水處理發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　世界上許多地區(qū)正面臨著最嚴(yán)重的缺水。據(jù)世界銀行的統(tǒng)計(jì)，全球80%的國家和地區(qū)都缺少民用和工業(yè)用淡水。隨著資源成本不斷上升和環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，許多企業(yè)開始運(yùn)用綠色技術(shù)，降低碳排放，盡量減少廢物產(chǎn)生。其中水處理技術(shù)就是其中非常重要的一項(xiàng)綠色技術(shù)。

30、 </p><p>　　根據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)，到2025年，三分之二的世界人口可能會(huì)面臨水資源短缺，因此水處理技術(shù)將會(huì)越來越得到重視，這包括了高效率的水資源管理和污水處理。例如：在北美尤其在加拿大，水管理及污水處理設(shè)施的面臨的問題十分急切。63%的目前運(yùn)行的設(shè)施都在超期運(yùn)行，他們的平均運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)達(dá)到18.3年。其中52%污水處理設(shè)施在超期運(yùn)行。在美國的干旱地區(qū)，對(duì)海水淡化技術(shù)的需求越來越高。海水淡化技術(shù)主要局限在于效

31、率，而隨著淡水的短缺，這些局限逐漸被淡化和忽視。水處理技術(shù)的發(fā)展擁有巨大的前景，許多國家都在實(shí)施水處理的政策和項(xiàng)目。根據(jù)全球知名增長咨詢公司Frost&Sullivan的預(yù)測(cè)，至2010年，全球水資源管理和污水處理技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到3，500億美元。 </p><p>　　目前先進(jìn)的水管理和污水處理技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)包括了循環(huán)用水、反滲透海水淡化和臭氧化等。例如，反滲透海水淡化技術(shù)正在迅速占領(lǐng)的大型設(shè)施

32、市場(chǎng)，而這一領(lǐng)域過去主要以熱工過程設(shè)備為主。處理效率的提升和滲透膜價(jià)格的回落，促使反滲透海水淡化市場(chǎng)在過去5年中迅速發(fā)展，現(xiàn)在應(yīng)用反滲透海水淡化技術(shù)的已不再是小規(guī)模的工廠，大型反滲透海水淡化廠已是司空見慣【5】。 </p><p><b>　　1.5 研究方法</b></p><p>　　為達(dá)到控制目的，本系統(tǒng)將采用組態(tài)軟件和PLC組建自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)將充分利用

33、工控機(jī)組態(tài)軟件的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)能力，融合較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、和軟件技術(shù)，具有可靠性高、維護(hù)容易等特【6】。</p><p>　　第2章 任務(wù)分析與方案選擇</p><p><b>　　2.1 任務(wù)分析</b></p><p>　　鍋爐水處理的自動(dòng)控制就是通過PLC對(duì)水處理的各種設(shè)備進(jìn)行控制，按照水處理的工藝流程編制

34、相應(yīng)的程序，使PLC能夠按照一般鍋爐水處理的要求對(duì)原水進(jìn)行軟化處理，以達(dá)到鍋爐用水的標(biāo)準(zhǔn)。采用以PLC為核心的工藝過程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)水處理系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備，包括水泵的啟停控制、電磁閥的開合控制、過濾器的過濾與再生控制、離子交換器等的投運(yùn)與再生控制等，就可以達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的目的。同時(shí)在系統(tǒng)中加入一些模擬量測(cè)量單元，對(duì)流量、液位、電導(dǎo)率等進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量達(dá)到對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的了解，從而保證系統(tǒng)良好運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上通過上位機(jī)和監(jiān)控軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

35、備運(yùn)行狀況做出及時(shí)放映，以便于操作人員更好地控制系統(tǒng)運(yùn)行，達(dá)到整個(gè)處理系統(tǒng)安全、可靠、高效地運(yùn)行。</p><p>　　在這個(gè)過程中，首先要清楚系統(tǒng)的整個(gè)工藝流程，明確控制對(duì)象，再次要能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、PLC和上位機(jī)連接起來成為一個(gè)整體，能夠?qū)崿F(xiàn)各部分之間的通信。本設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)主要包括設(shè)備選型、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 擬解決的主要問題</p>&l

36、t;p>　　由于水處理工藝較復(fù)雜，所以為了能夠?qū)崿F(xiàn)水處理的自動(dòng)控制，并達(dá)到預(yù)期的目的，在設(shè)計(jì)中主要需解決以下幾個(gè)問題：</p><p>　　1、整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)；</p><p><b>　　2、系統(tǒng)硬件選型；</b></p><p>　　3、軟件設(shè)計(jì)，使PLC控制水處理設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行；</p><p>　　4、上

37、位機(jī)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.3 方案選擇</b></p><p><b>　　2.3.1 方案一</b></p><p>　　方法：采用鍋爐內(nèi)水處理，通過傳感器采集水質(zhì)數(shù)據(jù)，送到PLC，PLC根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序控制加藥裝置對(duì)鍋爐水進(jìn)行處理。</p><p>　　鍋爐內(nèi)水處理的

38、方法是通過向鍋爐內(nèi)加入一定數(shù)量的軟水劑 , 使鍋爐給水中的污垢轉(zhuǎn)變成泥垢然后將泥垢從鍋內(nèi)排出,從而達(dá)到防止水垢結(jié)生或減緩的目的。</p><p>　　鍋內(nèi)水處理常用藥剩用量的計(jì)算水處理藥劑的用量一般需要根據(jù)原水的硬度、堿度和鍋爐水維持的堿度或藥劑濃度及鍋爐排污率大小等來確定。通常 無機(jī)藥劑可按化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算 ; 而有機(jī)藥劑 ( 如栲膠、腐殖酸鍋、磷酸鹽或竣酸鹽等水質(zhì)穩(wěn)定劑 ) 則大多按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)用量

39、進(jìn)行加藥。</p><p>　　系統(tǒng)組成如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1方案一系統(tǒng)組成</p><p>　　優(yōu)點(diǎn) ：1. 鍋爐內(nèi)加藥處理法對(duì)環(huán)境沒有污染,不像離子交換等水處理法,處理掉天然水多少雜質(zhì),再生后還排出多少雜質(zhì),而且還排出大量剩余的再生后產(chǎn)物和再生劑。而鍋內(nèi)加藥處理方法是把水中的主要雜質(zhì)變成不溶性的泥垢,不會(huì)造成對(duì)自然的污染。2. 鍋爐水處理

40、不需要復(fù)雜的設(shè)備,故成本低、投資小,操作方便。 </p><p>　　缺點(diǎn)：1. 鍋爐水處理還不能完全防止鍋爐結(jié)生水垢,特別是生成的泥垢,在排污不及時(shí)很容易結(jié)生二次水垢。 2. 鍋爐內(nèi)加藥純理法使用的配方需與給水水質(zhì)匹配,一般不適用于高硬度水質(zhì)。</p><p><b>　　2.3.2 方案二</b></p><p>　　方法：采用離子交換法進(jìn)

41、行鍋爐外水處理，離子交換器順流再生，通過PLC控制各種水處理設(shè)備的運(yùn)行。</p><p>　　離子交換系統(tǒng)是通過陰、陽離子交換樹脂對(duì)水中的各種陰、陽離子進(jìn)行置換的一種傳統(tǒng)水處理工藝。原水依次經(jīng)過一次陽離子交換器和一次陰離子交換器處理、稱為一級(jí)復(fù)床除鹽。通過一級(jí)復(fù)床除鹽處理，出水電導(dǎo)率可達(dá)10μΩ/cm以下，SiO2＜0.1mg/L。當(dāng)處理水質(zhì)要求更高時(shí)，則需要二級(jí)復(fù)床處理。固定床的再生主要有順流和逆流兩種方式。再

42、生劑流向與交換時(shí)水流方向相同者，稱為順流再生，反之稱為逆流再生．</p><p>　　系統(tǒng)組成如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2方案二系統(tǒng)組成</p><p>　　順流再生的優(yōu)點(diǎn)：順流再生的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，工作可靠。</p><p>　　順流再生的缺點(diǎn)：再生劑用量多，再生效率低，交換時(shí)，出水水質(zhì)較差。</p>

43、<p><b>　　2.3.3 方案三</b></p><p>　　方法：采用離子交換法進(jìn)行鍋爐外水處理，離子交換器逆流再生，通過PLC控制各種水處理設(shè)備的運(yùn)行。系統(tǒng)組成同方案二。</p><p>　　逆流再生優(yōu)點(diǎn)：逆流再生時(shí)，再生劑耗量少(比順流法少40％左右)，再生效率高，而且能保證出水質(zhì)量。</p><p>　　逆流再生缺點(diǎn)

44、：設(shè)備較復(fù)雜，操作控制較嚴(yán)格，不利于自動(dòng)控制。</p><p><b>　　2.3.4 結(jié)論</b></p><p>　　通過對(duì)比，采用離子交換法進(jìn)行水處理，工藝成熟，出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水質(zhì)量高，能夠滿足鍋爐對(duì)用水的要求，在原水低含鹽量的應(yīng)用區(qū)域運(yùn)行成本較低。 同時(shí)采用順流再生易于自動(dòng)控制，所以選用方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>&l

45、t;b>　　2.4 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　2.4.1 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1．電源：～220V，50HZ；</p><p>　　2. I/O點(diǎn)數(shù)：6點(diǎn)數(shù)字量輸入、27點(diǎn)數(shù)字量輸出、2點(diǎn)模擬量輸入；</p><p>　　3．工作時(shí)間：≤24小時(shí)/天；</p><p>　　4

46、．處理能力：≤100 m/h；</p><p>　　5．流速：15～20m/h；</p><p>　　6. 適應(yīng)水質(zhì)總硬度：500mg/L≤硬度≤1000mg/L；</p><p>　　7. 出水電導(dǎo)率：≤5μS/cm。</p><p>　　2.4.2 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格依照GB

47、1576—2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》執(zhí)行。工業(yè)鍋爐的水質(zhì)主要有以下幾項(xiàng)：</p><p>　　(1) 懸浮物。指懸浮狀態(tài)的粗分散雜質(zhì)含量，單位mg/L。GB1576—2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定懸浮物≤5mg/L。即使加熱至煮沸也無法沉淀消除。</p><p>　　(2)總硬度(H)。水中能形成水垢或水渣的鈣鎂的總含量，單位為m mol/L。GB1576—2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，給水硬度≤0．03mmol/L

48、?？傆捕劝〞簳r(shí)硬度和永久硬度。暫時(shí)硬度。水中鈣和鎂主要是重碳酸鹽如Ca(HCO)2、Mg(HCO)2形式存在時(shí)，這些鹽形成的硬度稱為暫時(shí)硬度，當(dāng)這些鹽類加熱煮沸時(shí)，會(huì)分解形成成沉淀除去，暫時(shí)硬度大部分消除。永久硬度。除碳酸鹽、重碳酸鹽以外，鈣和鎂形成的其它鹽類，如硫酸鹽CaSO4，MgSO4及氯化物CaC12，Mg C12，硅酸鈣CaSiO3等等，這些鹽形成的硬度叫做非碳酸鹽硬度或永久硬度。水中的永久硬度</p><

49、;p>　　(3)總堿度(A)。水中的氫氧根OH-、碳酸根離子CO2-、重碳酸根離子HCO3-及其它一些弱酸鹽類在水溶液中呈堿性，總堿度就表示這些離子總和的數(shù)目，單位為mmol/L。水中的陽離子主要是Ca2+及Na+。OH-、CO2-、及HCO3-與Ca2+、Mg2+形成的堿度稱為鈣鎂鹽堿度，與Na+形成的堿度稱為鈉鹽堿度?？倝A度(A)=鈣鎂鹽堿度+鈉鹽堿度。Ca2+及Mg2+與CO32-及OH形成的物質(zhì)都易形成沉淀從水中分離出來。

50、因此一般水中鈣鎂鹽堿度只可能是鈣鎂與重碳酸根的 鹽類，即：Ca(HCO)2 、Mg(HCO)2。而鈉鹽堿度則可能是NaOH、NaHCO3或Na2CO3。</p><p>　　(4)含鹽量。水中各種鹽類的總和，亦即水中全部陰離子與陽離子的總和，單位為mg/L。</p><p>　　(5)pH值。水中氫離子的負(fù)對(duì)數(shù)。pH=7表示水呈中性；pH>7呈堿性 ；pH<7呈酸性。</

51、p><p>　　(6)溶解氧。表示單位體積水中的所溶解的氧氣量，單位為mg/L。GB1576—2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定蒸發(fā)量>6t/h的鍋爐必須除氧，且含氧指標(biāo)≤0．1mg/L。</p><p><b>　　第3章 硬件選擇</b></p><p><b>　　3.1 硬件選型</b></p><p>　

52、　3.1.1上位機(jī)的選擇</p><p>　　上位機(jī)采用研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有性能穩(wěn)定配置高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)視和參數(shù)設(shè)定工作。</p><p>　　3.1.2 PLC 型號(hào)的選擇</p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程的存貯器，用于其內(nèi)部存貯程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控

53、制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)所設(shè)計(jì)的水處理控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)、可靠等方面來考慮，選擇西門子S7-200系列PLC作為污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)?？紤]到系統(tǒng)輸入/輸出端口的數(shù)量較少，控制過程比較簡(jiǎn)

54、單，因此采用CPU222CN作為控制系統(tǒng)主機(jī)。</p><p>　　西門子S7-200系列CPU222CN主要技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　技術(shù)規(guī)范 CPU 222CN </p><p>　　集成的數(shù)字量輸入/輸出 8入/6出

55、 </p><p>　　可連接的擴(kuò)展模塊數(shù)量 2 個(gè) </p><p>　　最大可擴(kuò)展的數(shù)字量輸入/輸出范圍 78 點(diǎn) </p><p>　　最大可擴(kuò)展的模擬量輸入/輸出范圍 10 點(diǎn)

56、 </p><p>　　用戶程序區(qū) 4 KB </p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 2 KB </p><p>　　通訊接口

57、 1 個(gè)RS-485 </p><p>　　3.1.3 擴(kuò)展模塊的選擇</p><p>　　整個(gè)水處理系統(tǒng)需要監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備如下：</p><p>　　6只開關(guān)：系統(tǒng)啟停開關(guān)、液位開關(guān)。</p><p>　　2只分析儀表：流量、電導(dǎo)率等。</p><p><b>　　16只電

58、磁閥。</b></p><p>　　5只繼電器：5個(gè)水泵。</p><p><b>　　6個(gè)報(bào)警指示燈。</b></p><p>　　由于PLC主機(jī)自帶的I/O不能滿足需要，因此還需一定數(shù)量的I/O擴(kuò)展模塊。在此采用三塊EM222CN數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊（8點(diǎn)DC輸出型），以及一塊模擬量輸入/輸出模塊EM235（3點(diǎn)模擬量輸出/1點(diǎn)模

59、擬量輸入），正好可以滿足控制系統(tǒng)的功能要求并留有足夠的裕量。</p><p>　　3.1.4 水處理設(shè)備的選擇</p><p><b>　?。?）過濾器：</b></p><p>　　本系統(tǒng)中過濾器選用砂缸過濾器。砂缸過濾器是利用一種或幾種過濾介質(zhì)進(jìn)行過濾，常溫操作、耐酸堿、氧化，PH適用范圍為2～13。在一定的壓力下，使原液通過該介質(zhì)的觸絮凝

60、、吸附、截留，去除雜質(zhì)，從而達(dá)到過濾的目的。</p><p>　　本系統(tǒng)采用北京東茂環(huán)?？萍加邢薰镜腝C-SYS2500型砂缸過濾器，處理流量100m/h，濾速15～20m/h,反洗強(qiáng)度36m/h。</p><p>　?。?）陰、陽離子交換器：</p><p>　　離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有十分廣泛的應(yīng)用。作為水質(zhì)軟化的鈉離子交換器，主要用于中、低壓鍋爐水處理。

61、離子交換脫鹽設(shè)備，主要用于純水和高純水的制備。它與近年引進(jìn)的反滲透裝置相比較，具有去除離子性雜質(zhì)徹底；對(duì)水的預(yù)處理要求低；設(shè)備造價(jià)便宜等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　本系統(tǒng)選用安陽市安星水處理設(shè)備有限責(zé)任公司的AXLZ-030型離子交換設(shè)備，工作壓力0.2MPa ，工作溫度5～45 ℃ ，流量200m/h，樹脂高度1200mm。 </p><p>　　3.1.5 傳感器的選擇</p&g

62、t;<p><b>　　（1）流量傳感器：</b></p><p>　　液體流量傳感器工作時(shí)，當(dāng)被測(cè)液體流經(jīng)傳感器時(shí)，傳感器內(nèi)葉輪借助于液體的動(dòng)能而旋轉(zhuǎn)。此時(shí)葉輪葉片使檢出裝置中的磁路磁阻發(fā)生周周期性變化，因而在檢出線圈兩端感應(yīng)出與流量成正比的電脈沖信號(hào)，經(jīng)前置放大器放大后送至顯示儀表。</p><p>　　選用天津市華水自動(dòng)化儀表研究中心研制的LWGY

63、型水處理專用渦輪流量傳感器（如圖3-1），使用環(huán)境溫度為-20～+50℃；輸出方式為脈沖輸出或4～20mA兩線制；信號(hào)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)1km。</p><p>　　圖3-1渦輪流量傳感器</p><p>　?。?）電導(dǎo)率傳感器：</p><p>　　當(dāng)傳感器接通電源進(jìn)入工作狀態(tài)后，由變送器發(fā)出穩(wěn)定的正弦波交變信號(hào)給置入液體內(nèi)的傳感器（探頭）。根據(jù)電磁、磁電轉(zhuǎn)換原理，

64、此時(shí)環(huán)形探頭的一組磁環(huán)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。環(huán)形探頭里的液體與環(huán)形探頭外的液體形成導(dǎo)電回路，在交變磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生交變電流。此時(shí)在液體回路交變電流的作用下，另一組磁環(huán)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，因而在其線圈上產(chǎn)生交變電流。由于導(dǎo)電液體回路電流的強(qiáng)度符合歐姆定律I=U/R ,又因?yàn)橐后w的電導(dǎo)等于電阻的倒數(shù)即：S = 1/R 。因此，對(duì)于不同導(dǎo)電率的液體在同一磁場(chǎng)作用下就產(chǎn)生與液體電導(dǎo)值一一對(duì)應(yīng)的電流值即：S∝I 。這個(gè)與液體電導(dǎo)值對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)經(jīng)過變送器的放大

65、、處理以及變換即送出了標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)信號(hào)，供下級(jí)顯示和控制儀器使用。</p><p>　　本系統(tǒng)選用廣州太克電子科技有限公司的ISC210G電導(dǎo)率傳感器（如圖3-2），此傳感器廣泛應(yīng)用于各種水處理以及制造工藝應(yīng)用，輸入電壓為DC24V，輸出電流4～20mA，輸出接線方式為二線制或三線制，測(cè)量范圍為0～0.5μS/cm或0～200μS/cm(電池常數(shù): 0.05cm-1)。</p><p>　　

66、圖3-2電導(dǎo)率傳感器</p><p>　　3.2 I/O資源配置</p><p>　　3.2.1數(shù)字輸入量地址分配</p><p>　　表3-1數(shù)字輸入量地址分配表</p><p>　　3.2.2數(shù)字輸出量地址分配</p><p>　　表3-2數(shù)字輸出量地址分配表</p><p>　　3.2.3

67、模擬量輸入地址分配</p><p>　　表3-3模擬量輸入量地址分配表</p><p><b>　　第4章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1系統(tǒng)運(yùn)行過程</b></p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先開啟清水泵同時(shí)開過濾器進(jìn)水閥和過濾閥，開始過濾除去水中懸浮物。開啟陽離子交換

68、器進(jìn)水閥、頂部排氣閥，進(jìn)行正洗排氣1分鐘。然后開陽離子交換器正洗水閥，關(guān)頂部排氣閥，進(jìn)行正洗3分鐘。之后關(guān)陽離子交換器正洗水閥，開陽離子交換器出水閥。同時(shí)開啟中間水泵和陰離子交換器進(jìn)水閥、頂部排氣閥，進(jìn)行正洗排氣1分鐘，然后開陰離子交換器正洗水閥，關(guān)頂部排氣閥，進(jìn)行正洗3分鐘。然后關(guān)陰離子交換器正洗水閥，開陰離子交換器出水閥。陰離子交換器出水口的電導(dǎo)率傳感器可以檢測(cè)水的電導(dǎo)率是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如符合則開除鹽水箱的進(jìn)水閥，如不符合標(biāo)準(zhǔn)則要使離

69、子交換器進(jìn)行再生，在此過程中當(dāng)過濾器工作一段時(shí)間由于懸浮物的堵塞使得出水量變小時(shí)也要停止過濾，開始過濾器再生。</p><p>　　工藝流程圖（如圖4-1）：</p><p><b>　　圖4-1工藝流程</b></p><p><b>　　4.2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1系

70、統(tǒng)拓?fù)鋱D</p><p>　　如圖4-2所示，控制系統(tǒng)由上位機(jī)、PLC、I/O模塊和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成。上位機(jī)的監(jiān)控畫面用組態(tài)軟件為MCGS6.2設(shè)計(jì)，在 Windows XP環(huán)境下運(yùn)行,利用組態(tài)軟件的驅(qū)動(dòng)程序與下位 S7200PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊, 包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。下位機(jī)S7200PLC則通過PPI方式與上位計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù),介質(zhì)為RS-485。</p><p><b>　　

71、……</b></p><p><b>　　圖4-2系統(tǒng)拓?fù)鋱D</b></p><p><b>　　4.2.2硬件框圖</b></p><p>　　如圖4-3所示，此系統(tǒng)通過PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，液位開關(guān)、流量傳感器、電導(dǎo)率傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)除鹽水箱液位，進(jìn)水流量和除鹽水電導(dǎo)率的檢測(cè)，通過I/O模塊輸入到PLC，PLC接

72、受到相應(yīng)的信號(hào)后通過I/O模塊輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、電磁閥、報(bào)警等的控制。同時(shí)PLC將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送到上位機(jī)，通過上位機(jī)的組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)反映。</p><p><b>　　圖4-3硬件框圖</b></p><p>　　4.2.3控制系統(tǒng)硬件連線圖</p><p>　　如圖4-4所示，1號(hào)端子為I0.0是系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)的輸入

73、口，2號(hào)端子為I0.1是系統(tǒng)停止信號(hào)的輸入口，3、4號(hào)端子為I0.2和I0.3分別是中間水箱高液位開關(guān)和低液位開關(guān)，用以監(jiān)測(cè)中間水箱的液位以即使發(fā)出報(bào)警信號(hào)。7、8、9號(hào)端子依次為Q0.0、Q0.1、Q0.2分別接清水泵繼電器、中間水泵繼電器、除鹽水泵繼電器，控制清水泵、中間水泵、除鹽水泵的運(yùn)行。10-13號(hào)端子依次為Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6控制過濾器的進(jìn)水電、過濾、再生和出水。14-18號(hào)端子依次為Q0.7、Q01.0、

74、Q1.1、Q01.2、Q1.3控制陽離子交換器的進(jìn)水、頂部排氣、正洗、反洗、出水。19-23號(hào)端子依次為Q1.4、Q1.5、Q1.6、Q1.7、Q2.0、控制陰離子交換器的進(jìn)水、頂部排氣、正洗、反洗、出水。24、25號(hào)端子依次為Q2.1、Q2.2控制陽離子交換器和陰離子交換器加藥泵繼電器。26、27號(hào)端子為Q2.3和Q2.4控制排除陽離子交換器和陰離子交換器出來的不合格水。28、29號(hào)端子為Q2.4、Q2.5分別在中間水箱液位達(dá)到上限和

75、下限時(shí)發(fā)出報(bào)警。30、31號(hào)端子為Q2.6、Q2.7分別在除鹽水箱</p><p><b>　　圖4-4硬件連線</b></p><p><b>　　4.3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.3.1軟件介紹</b></p><p>　　系統(tǒng)PLC的控制程序使用西

76、門子PLC的編程軟件STEP 7-MicroWIN V4.0編制。</p><p>　　STEP 7-MicroWIN V4.0是西門子公司專為S7-200系列可編程序控制器開發(fā)的編程軟件，是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進(jìn)行操作。</p><p>　　4.3.2 PLC程序設(shè)計(jì)</p

77、><p>　　此控制系統(tǒng)包括過濾器、陽離子交換器、陰離子交換器投運(yùn)、停運(yùn)程控，以及過濾器、陽離子交換器、陰離子交換器再生程控。</p><p>　　系統(tǒng)總流程圖如圖4-5所示。當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先需依次對(duì)陽離子交換器和陰離子交換器進(jìn)行正洗3分鐘。然后整個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行，進(jìn)行水處理。通過陰離子交換器出水口的電導(dǎo)率傳感器可以檢測(cè)水的電導(dǎo)率是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如符合系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，如不符合標(biāo)準(zhǔn)則要使離子交換

78、器進(jìn)行再生，在此過程中當(dāng)過濾器工作一段時(shí)間由于懸浮物的堵塞使得出水量變小時(shí)也要停止過濾，開始過濾器再生。程序如附錄1。</p><p>　　圖4-5系統(tǒng)總流程圖</p><p>　　（1）過濾器投運(yùn)過程：</p><p>　　過濾砂缸是利用濾沙將池水中的懸浮物微小污物清除。濾沙作為清除污物的介質(zhì)，被填裝在過濾器的缸體中，當(dāng)多開啟過濾閥時(shí)，由水泵將池中有懸浮物的池水壓

79、入過濾管道中，經(jīng)多向閥進(jìn)入缸體，微小的懸浮污物被缸內(nèi)的沙床捕捉濾除。過濾后的池水經(jīng)濾爪進(jìn)入中心管，再經(jīng)多向閥致出水口，當(dāng)過濾器工作一段時(shí)間由于懸浮物的堵塞使得出水量變小時(shí)要停止過濾，關(guān)閉出水口，開啟反洗閥，開始過濾器再生。當(dāng)再生完畢后再次投入使用。過濾器的再生時(shí)間根據(jù)出水流量確定，當(dāng)出水流量減小到一定量時(shí)自動(dòng)進(jìn)行再生，而再生反洗時(shí)間可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，暫定為10min。</p><p>　　如圖4-6所示，此部分程序

80、實(shí)現(xiàn)的功能是，當(dāng)過濾器開始工作時(shí)，先開過濾器進(jìn)水閥、過濾閥過濾閥以及過濾器出水閥開始過濾。當(dāng)過濾器出水口流量小于設(shè)定值時(shí)，過濾器需要再生。此時(shí)，關(guān)過濾器出水閥，開過濾器反洗閥，進(jìn)行反洗，當(dāng)反洗時(shí)間到后重新投入使用。程序如附錄1中網(wǎng)絡(luò)1和網(wǎng)絡(luò)22。</p><p>　　圖4-6過濾器投運(yùn)過程</p><p>　?。?）陽離子交換器投運(yùn)過程：</p><p>　　如圖4

81、-7所示，此部分程序?qū)崿F(xiàn)的功能是，當(dāng)陽離子交換器投運(yùn)時(shí)，先開啟陽離子交換器進(jìn)水閥、頂部排氣閥，進(jìn)行正洗排氣1分鐘。然后開陽離子交換器正洗水閥，關(guān)頂部排氣閥，同時(shí)開陽離子交換器排水閥進(jìn)行正洗3分鐘。之后關(guān)陽離子交換器正洗水閥和排水閥，開陽離子交換器出水閥，開始離子交換，這就是陽離子交換器的投運(yùn)程控過程。程序如附錄1中網(wǎng)絡(luò)2～4。</p><p>　　圖4-7陽離子交換器投運(yùn)過程</p><p&g

82、t;　?。?）陰離子交換器投運(yùn)過程：</p><p>　　如圖4-8所示，此部分程序?qū)崿F(xiàn)的功能是，當(dāng)陰離子交換器投運(yùn)時(shí)先開啟陰離子交換器進(jìn)水閥、頂部排氣閥，進(jìn)行正洗排氣1分鐘。然后開陰離子交換器正洗水閥，關(guān)頂部排氣閥，同時(shí)開陰離子交換器排水閥進(jìn)行正洗3分鐘。之后關(guān)陰離子交換器正洗水閥和排水閥，開陰離子交換器出水閥，進(jìn)行離子交換。程序如附錄1中網(wǎng)絡(luò)4～7。</p><p>　　圖4-8陰離子

83、交換器投運(yùn)過程</p><p>　　當(dāng)陰離子交換器投運(yùn)完畢后，通過陰離子交換器出水口德電導(dǎo)率儀檢測(cè)水的電導(dǎo)率是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如符合則開除鹽水箱的進(jìn)水閥，如不符合標(biāo)準(zhǔn)則進(jìn)行離子交換器的再生。再生時(shí)先進(jìn)行陽離子交換器的再生，當(dāng)陽離子交換器再生完畢后再進(jìn)行陰離子交換器的再生。再生方式選用操作簡(jiǎn)單的順流再生方式。</p><p>　?。?）陽離子交換器的再生過程：</p><p&

84、gt;　　如圖4-9所示，此部分程序?qū)崿F(xiàn)的功能是，當(dāng)陽離子交換器需要再生時(shí)，先關(guān)陽離子交換器出水閥，開陽離子交換器排水閥和陽離子交換器反洗閥，進(jìn)行反洗1分鐘。接著關(guān)陽離子交換器反洗閥，開陽離子交換器加藥閥，進(jìn)行30分鐘的順流再生。然后關(guān)陽離子交換器加藥閥，開陽離子交換器正洗閥，進(jìn)行正洗3分鐘。最后關(guān)陽離子交換器加藥閥，關(guān)陽離子交換器排水閥，開陽離子交換器出水閥，再生完畢。程序如附錄1中網(wǎng)絡(luò)14～17。</p><p&

85、gt;　　圖4-9陽離子交換器的再生過程</p><p>　　（5）陰離子交換器的再生過程：</p><p>　　如圖4-10所示，此部分程序?qū)崿F(xiàn)的功能是，當(dāng)陰離子交換器需要再生時(shí)，先關(guān)陰離子交換器出水閥，開陰離子交換器排水閥和陰離子交換器反洗閥，進(jìn)行反洗1分鐘。接著關(guān)陰離子交換器反洗閥，開陰離子交換器加藥閥，進(jìn)行30分鐘的順流再生。然后關(guān)陰離子交換器加藥閥，開陰離子交換器正洗閥，進(jìn)行正洗

86、3分鐘。最后關(guān)陰離子交換器加藥閥，關(guān)陰離子交換器排水閥，開陰離子交換器出水閥，再生完畢。程序如附錄1中網(wǎng)絡(luò)18～21。</p><p>　　圖4-10陰離子交換器的再生過程</p><p>　　4.4 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.4.1組態(tài)畫面設(shè)計(jì)</p><p>　　組態(tài)畫面使用MCGS6.2設(shè)計(jì)。MCGS(Monitor and

87、 Control Generated System)是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、曲線和報(bào)表輸出、企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以及高性能、高可靠性、低成本的嵌入系統(tǒng)等功能。使用MCGS，用戶無須了解計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以輕易完成一個(gè)穩(wěn)定，成熟，具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。&

88、lt;/p><p>　　本系統(tǒng)的組態(tài)畫面要求能夠?qū)崟r(shí)放映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況，包括水泵、電磁閥、過濾器、離子交換器等等的運(yùn)行狀態(tài)，畫面中管道中水的流動(dòng)、設(shè)備的運(yùn)行狀況都與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫相連接，能夠讓操作人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)狀況，必要時(shí)發(fā)出報(bào)警指示提醒操作員。</p><p>　　組態(tài)畫面如圖4-11所示：</p><p><b>　　圖4-11系統(tǒng)組態(tài)</b>

89、;</p><p>　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫如圖4-12所示：</p><p>　　圖4-12實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫</p><p>　　4.5 PLC與上位機(jī)的通信</p><p>　　在本工程中，我們采用的PLC為CPU222CN型，通信方式采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PPI方式與上位機(jī)通信。該可編程控制器的通信端口為RS-485接口，由于PC機(jī)的串行端口為RS-232接口，且

90、遠(yuǎn)離控制現(xiàn)場(chǎng)（PLC位置），因此PC機(jī)的RS-232接口必須通過RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后才能與PLC通信端口連接，這種通信方式可以實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)1.2Km的遠(yuǎn)程通信。</p><p>　　PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串口為RS232。西門子公司提供的PC/PPI電纜帶有RS232/RS485電平轉(zhuǎn)換器，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和PC機(jī)互聯(lián)。</p><p>　　4.6 P

91、LC控制系統(tǒng)的可靠性措施</p><p>　?。?）選用性能優(yōu)良的電源，采取措施抑制電網(wǎng)干擾</p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極其重要的地位，也是干擾進(jìn)入PLC的主要途徑之一，電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)，主要是通過PLC系統(tǒng)的供電源、變速器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。如果使用PLC系統(tǒng)的交流供電電源，在干擾較強(qiáng)或可靠性要求很高的場(chǎng)合，可

92、以在PLC的交流電源輸入端加接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器，屏蔽層應(yīng)可靠接地；也可以在初級(jí)、次級(jí)繞組之間加屏蔽層，并將它們和鐵芯一起接地，以提高高頻共模干擾能力。對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。此外，為保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全性，并且，UPS還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是PLC控制系統(tǒng)的理想電源

93、。 （2）科學(xué)安裝和布線</p><p>　　不同類型的PLC有不同的安裝規(guī)范，如CPU與電源的安裝位置、機(jī)架間的距離、接口模塊的安裝位置、I/O模塊量、機(jī)架與安裝部分的連接電阻等都有明確的要求，安裝時(shí)必須按所用的產(chǎn)品的安裝要求進(jìn)行。PLC應(yīng)設(shè)有獨(dú)立、良好的接地裝置，接地電阻要小于100Ω，接地線不能超過20m，PLC不能與其它設(shè)備共用一個(gè)接地體。PLC電源線、I/O線、動(dòng)力線最好放在各自的電纜槽或電纜管

94、中，線中心距要保持至少大于300mm的距離。模擬量輸入/輸出線最好加屏蔽，且屏蔽層應(yīng)一端接地。PLC要遠(yuǎn)離干擾源，信號(hào)線若不能避開干擾源，應(yīng)采用光纖電纜。在室外安裝時(shí)須采取防雷擊的措施，比如在兩端接地的金屬管線中走線。</p><p><b>　　（3）屏蔽抗干擾</b></p><p>　　傳輸線之間的相互干擾是來自傳輸分布電容、電感引起的電磁耦合，要防止這種干擾的

95、有效方法：</p><p>　?、貾LC機(jī)殼屏蔽。將機(jī)殼與電氣柜懸空，在PLC機(jī)殼底板上加一塊等位屏蔽板，有效消除電磁場(chǎng)干擾；</p><p>　　②電氣柜配線屏蔽。模擬信號(hào)線與開關(guān)量信號(hào)線最好不在同一槽走線；直流信號(hào)線、交流信號(hào)線和模擬信號(hào)線不能同一根電纜線；信號(hào)和電源電纜應(yīng)避免平行鋪線，如必須平行鋪，則最小間距應(yīng)在30cm以上；在30m以上的長距離配線時(shí)，輸入輸出信號(hào)線分別使用各自的電

96、纜；電氣柜進(jìn)出口屏蔽一定要接地；</p><p>　　③電纜屏蔽。屏蔽傳輸電纜應(yīng)單端接地，可在控制室集中對(duì)電纜屏蔽接地，另一端不接地，把屏蔽層切斷，包在電纜頭內(nèi)，以免形成磁場(chǎng)感性環(huán)；數(shù)字量信號(hào)的電纜兩端接地可保證較好的排除高頻干擾。</p><p><b>　?。?）接地抗干擾</b></p><p>　　控制器、控制盤柜與大地之間存在著電位差

97、，良好的接地可以減少由電位差引起的干擾電流；混入電源輸入信號(hào)的干擾也可以通過可靠的接地引入大地，從而減少干擾；良好的接地還可以通過可靠的接地引入大地，從而減少干擾；良好的接地還可以防止漏電流產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。接地線應(yīng)盡量粗，一般采用2mm2線接地，接地電阻不超過100Ω為佳；接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近控制器，接地點(diǎn)與控制器間距不超過50m；當(dāng)強(qiáng)電回路和主回路電線間距不能避開時(shí)，應(yīng)垂直相交，盡量縮短走線長度。</p><p>　　

98、（5）斷電數(shù)據(jù)保持設(shè)置</p><p>　　在S7-200的編程中，系統(tǒng)塊中有一項(xiàng)功能為斷電數(shù)據(jù)保持設(shè)置，設(shè)置范圍包括V存儲(chǔ)區(qū)、M存儲(chǔ)區(qū)、時(shí)間繼電器T和計(jì)數(shù)器C（其中定時(shí)器和計(jì)數(shù)器只有當(dāng)前值可被保持，而定時(shí)器位或計(jì)數(shù)器位是不能被保持的）。其基本工作原是在PLC外部供電中斷時(shí)，利用PLC內(nèi)部的超級(jí)電容供電，保持系統(tǒng)塊中所設(shè)置的斷電數(shù)據(jù)保持區(qū)域的數(shù)值保持不變，而將非保持區(qū)域的數(shù)據(jù)值歸零。</p><

99、;p><b>　　第5章 測(cè)試</b></p><p><b>　　5.1 PLC仿真</b></p><p>　　使用西門子PLC的編程軟件STEP 7-MicroWIN中的程序狀態(tài)監(jiān)控功能對(duì)部分程序進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5-1到5-8所示：</p><p>　　圖5-1程序編譯成功</p><p&

100、gt;　　圖5-2程序下載到PLC</p><p>　　圖5-3開始狀態(tài)監(jiān)控</p><p>　　圖5-4狀態(tài)監(jiān)控中1</p><p>　　圖5-5狀態(tài)監(jiān)控中2</p><p>　　圖5-6狀態(tài)監(jiān)控中3</p><p>　　圖5-7狀態(tài)監(jiān)控中4</p><p>　　由仿真過程可以看出，程序各步之

101、間能按照預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，證明了控制程序的正確性。</p><p><b>　　5.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)M</b></p><p>　　由于程序無錯(cuò)誤并不能證明系統(tǒng)能夠按照所設(shè)計(jì)的水處理過程運(yùn)行，所以特別通過實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行模擬。這里采用PLC實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行試驗(yàn)，由于試驗(yàn)箱上的PLC輸出點(diǎn)數(shù)和指示燈數(shù)量有限，故只能對(duì)部分過程進(jìn)行模擬。</p><p&g

102、t;　　本次實(shí)驗(yàn)是2010年5月20日在6C902進(jìn)行的，有劉宇、劉超等同學(xué)見證了實(shí)驗(yàn)的全過程，在此表示感謝。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)接線圖如圖5-9所示：</p><p><b>　　圖5-8實(shí)驗(yàn)接線圖</b></p><p>　　如圖5-10到5-12所示為實(shí)驗(yàn)過程：</p><p><b>　　圖5-9

103、實(shí)驗(yàn)第一步</b></p><p>　　圖5-10實(shí)驗(yàn)第二步</p><p>　　圖5-11實(shí)驗(yàn)第三步</p><p>　　由實(shí)驗(yàn)過程中指示燈的點(diǎn)亮與熄滅情況可以看出，系統(tǒng)能夠按照預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)行。再一次證明了設(shè)計(jì)的可行性。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　

104、　本文針對(duì)目前鍋爐水處理系統(tǒng)存在的問題，根據(jù)中水處理的工藝要求，介紹的基于組態(tài)軟件和PLC的鍋爐水處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，利用了工控機(jī)組態(tài)軟件的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)能力，融合了較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、和軟件技術(shù)，具有可靠性高、維護(hù)容易等特點(diǎn)。通過仿真和實(shí)驗(yàn)，充分證明了設(shè)計(jì)的可行性。此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理、自動(dòng)控制、故障檢測(cè)等多方面功能，為鍋爐的連續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供了保證。</p><p

105、>　　本文所設(shè)計(jì)的鍋爐處理 PLC 控制系統(tǒng)不僅能夠滿足鍋爐水處理現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求,對(duì)于其它類似結(jié)構(gòu)的水處理系統(tǒng)，只要對(duì)有關(guān)控制參數(shù)加以改動(dòng)，也可以滿足其所要求工藝要求。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了PLC工程應(yīng)用設(shè)計(jì)的一般方法，使我更加熟練地掌握了所學(xué)的知識(shí)，提高了我分析問題、解決問題的能力，使我以后能夠更好地完成工作任務(wù)。</p><p><b&g

106、t;　　致謝</b></p><p>　　彈指一揮間，四年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 </p><p>　　偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師姬有倉。我不是您

107、最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師之一。您學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式。姬老師每次對(duì)于我的疑問都給予細(xì)心的解答并給出寫作建議，對(duì)我的論文進(jìn)行細(xì)心的修改，使得我的論文結(jié)構(gòu)一步一步的完善，內(nèi)容日趨豐滿。 從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常

108、常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。 沒有姬老師的細(xì)心指導(dǎo)，這篇論文是不可能完成的。 </p><p>　　同時(shí)，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，這期間還有許多可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在此還要特別感謝康東老師、彭煥榮老師和專業(yè)其他老師在此次論文寫作中給予我的幫助！同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用

109、或參考的論著的作者。</p><p>　　書到用時(shí)方恨少，在這篇論文的寫作過程中，我深感自己的水平還非常的欠缺。生命不息，學(xué)習(xí)不止，人生就是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和完善的過程，我會(huì)在以后的時(shí)間里不斷學(xué)習(xí)提高自己，不辜負(fù)各位老師們對(duì)于我的辛勤培養(yǎng)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王立志. 工業(yè)鍋爐水處理技術(shù). 企

110、業(yè)技術(shù)開發(fā).2009.</p><p>　　[2] 王鼎臣，杜文學(xué).論水處理技術(shù)發(fā)展和水處理裝備更新.水處理技術(shù).1996. </p><p>　　[3] 楊繼宗 , 薛巖, 陳啟和. PLC 在火電廠化學(xué)補(bǔ)給水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用. 電</p><p>　　傳動(dòng)自動(dòng)化.2003.</p><p>　　[4] 李全壽.略論我國水處理技術(shù)的

111、發(fā)展趨勢(shì)[J].工業(yè)安全與環(huán)保.2005.</p><p>　　[5] 劉秋改.工業(yè)水處理技術(shù)的發(fā)展概況與技術(shù)進(jìn)步[J].機(jī)械管理開發(fā).2005.</p><p>　　[6] 周本省.工業(yè)水處理技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.1998.</p><p>　　[7] 楊曉惠, 劉仁桓等.工業(yè)水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].過濾與分析.2007.</p><p&g

112、t;　　[8] 王鼎臣，杜文學(xué).論水處理技術(shù)發(fā)展和水處理裝備更新.水處理技術(shù).1996.</p><p>　　[9] 張榮, 陳建, 陶奇. 水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 化工縱橫.2003.</p><p>　　[10] 馬永躍, 吳永華, 等.自動(dòng)加藥設(shè)備在循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].給水排水.2006.</p><p>　　[11] 劉振法, 張利輝, 等.磁化與