基于PLC的電氣自動(dòng)化控制水處理系統(tǒng)研究

姚雪梅

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，重慶 401331）

0 引言

PLC控制的水處理系統(tǒng)主要由可編程控制器、液位計(jì)、電磁閥、高低壓力開(kāi)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的水處理系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有3個(gè)貯水池、3臺(tái)水泵，采用部分流量調(diào)節(jié)方法，即3臺(tái)水泵中只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下作變速運(yùn)行，其余水泵作恒速運(yùn)行。PLC根據(jù)管網(wǎng)壓力自動(dòng)控制各個(gè)水泵之間切換，并根據(jù)壓力檢測(cè)值和給定值之間偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出給變頻器控制其輸出頻率、調(diào)節(jié)流量，使供水管網(wǎng)壓力恒定。各水泵切換遵循先起先停、先停先起原則。

根據(jù)以上控制要求，本文主要進(jìn)行系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計(jì)，包括水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)控制要求、電氣系統(tǒng)控制流程、PLC編程軟件的選用以及PLC編程。

1 水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制要求

水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制要求如表1所示，包括系統(tǒng)控制要求、報(bào)警及保護(hù)以及操作方式要求3個(gè)方面。

表1 水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)控制要求

2 電氣系統(tǒng)控制流程

（1）接觸器KM1A通電，反洗水泵運(yùn)行指示燈亮。KM1A常開(kāi)點(diǎn)閉合，反洗水泵星型起動(dòng)，時(shí)間繼電器KT1延時(shí)通電，KT1常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，反洗水泵三角形起動(dòng)。KM1B與KM1C互鎖。反洗水泵過(guò)載，反洗水泵過(guò)載指示燈亮。（2）當(dāng)循環(huán)水泵1運(yùn)行，接觸器KM2通電，KM2常開(kāi)點(diǎn)閉合，循環(huán)水泵1運(yùn)行指示燈亮。循環(huán)水泵1過(guò)載，熱繼FR2通電，F(xiàn)R2常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，循環(huán)水泵1停止運(yùn)行，循環(huán)水泵1過(guò)載指示燈亮。（3）當(dāng)循環(huán)水泵2運(yùn)行，接觸器KM3通電，KM3常開(kāi)點(diǎn)閉合，循環(huán)水泵2運(yùn)行指示燈亮。循環(huán)水泵2過(guò)載，熱繼FR3通電，F(xiàn)R3常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，循環(huán)水泵2停止運(yùn)行，循環(huán)水泵2過(guò)載指示燈亮。接觸器KM2、KM3線圈通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，繼電器KA1通電，KA1常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，1#進(jìn)水閥開(kāi)。1#進(jìn)水閥指示燈亮。接觸器KM2、KM3線圈通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，繼電器KA2通電，KA2常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，2#進(jìn)水閥開(kāi)。2#進(jìn)水閥指示燈亮。（4）當(dāng)循環(huán)水箱液位低，液位浮球LS3通，繼電器KA3通電，循環(huán)水箱低位指示燈亮。KA1、KA2線圈通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，KA4通電，KA4常開(kāi)點(diǎn)閉合，加藥泵起動(dòng)。加藥泵運(yùn)行指示燈亮。（5）當(dāng)潛污泵手動(dòng)操作起動(dòng)、停止。1#潛污泵手動(dòng)啟動(dòng)，接觸器KM4通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，1#潛污泵運(yùn)行指示燈亮。1#潛污泵過(guò)載，熱繼FR4斷開(kāi)，F(xiàn)R4常閉點(diǎn)開(kāi)，1#潛污泵停止運(yùn)行，過(guò)載指示燈亮。（6）當(dāng)2#潛污泵手動(dòng)啟動(dòng)，接觸器KM5通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，2#潛污泵運(yùn)行指示燈亮。2#潛污泵過(guò)載，熱繼FR5斷開(kāi)，F(xiàn)R5常閉點(diǎn)開(kāi)，2#潛污泵停止運(yùn)行，過(guò)載指示燈亮。（7）當(dāng)3#潛污泵手動(dòng)啟動(dòng)，接觸器KM6通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，3#潛污泵運(yùn)行指示燈亮。3#潛污泵過(guò)載，熱繼FR6斷開(kāi)，F(xiàn)R6常閉點(diǎn)開(kāi)，3#潛污泵停止運(yùn)行，過(guò)載指示燈亮。

3 系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)

3.1 PLC編程軟件的選用

PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的V4.0STEP 7 Micro WIN SP6編程軟件開(kāi)發(fā)。PLC控制程序由一個(gè)主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計(jì)算機(jī)上完成，編譯后通過(guò)PC/PPI電纜把程序下載到PLC，控制任務(wù)的完成，是通過(guò)在RUN模式下主機(jī)循環(huán)并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2 PLC編程

為了方便了解水箱內(nèi)水的多少，分別在原水箱、中間水箱、純水箱、試驗(yàn)水池放入高、中、低浮球。當(dāng)液面到達(dá)指定位置時(shí)浮球閉合，將信號(hào)傳入控制模塊內(nèi)。PLC程序流程圖如圖1所示。

在原水箱水位不滿的情況下，原水電磁閥開(kāi)，原水流入原水箱。在原水箱水位不低、中間水箱不滿的情況下，原水泵開(kāi)，預(yù)處理閥開(kāi)，阻垢劑泵開(kāi)。預(yù)處理閥開(kāi)啟延時(shí)1 s一級(jí)高壓泵開(kāi)，一級(jí)濃水電磁閥開(kāi)，在一級(jí)高壓泵入水低壓、出水高壓的情況下一級(jí)高壓泵關(guān)閉。在中間水箱不低、純水箱不滿的情況下，中間水泵開(kāi)PH調(diào)節(jié)泵開(kāi)。中間水泵運(yùn)行延時(shí)1 s后二級(jí)高壓泵開(kāi)，二級(jí)濃水電磁閥開(kāi)。當(dāng)二級(jí)高壓泵入水低壓、出水高壓的情況下二級(jí)高壓泵關(guān)。在純水箱不低、試驗(yàn)水池不滿的情況下，純水泵開(kāi)、紫外燈開(kāi)。原水箱水位高位的情況下，原水電磁閥關(guān)。原水箱水位低、中間水箱水位高位的情況下原水泵停止運(yùn)行。原水泵停止運(yùn)行延時(shí)1 s阻垢劑泵、一級(jí)高壓泵停止運(yùn)行，一級(jí)濃水電磁閥關(guān)。原水箱水位低、純水箱水位高的情況下中間水泵停止運(yùn)行。中間水泵停止運(yùn)行延時(shí)1 s后PH泵、二級(jí)高壓泵停止運(yùn)行，二級(jí)濃水電磁閥關(guān)。在純水箱水位低、二級(jí)高壓泵、試驗(yàn)水池水位高的情況下純水水泵停止運(yùn)行，紫外燈關(guān)。

圖1 PLC程序流程圖

由于清洗系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)只在短時(shí)需要的情況下運(yùn)行，所以選擇手動(dòng)操作，無(wú)需程序控制。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)工業(yè)對(duì)水質(zhì)要求的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套基于PLC的電氣自動(dòng)化控制的水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)水泵電機(jī)的啟動(dòng)和停止運(yùn)行，同時(shí)把水泵電機(jī)控制納入自動(dòng)控制系統(tǒng)。壓力傳感器將電信號(hào)傳送給控制模塊根據(jù)壓力大小控制高壓泵起停，保證了高壓泵的安全運(yùn)行。利用電導(dǎo)率表、電阻率表實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)水質(zhì)量，該系統(tǒng)不僅有效地保證了水處理系統(tǒng)產(chǎn)水質(zhì)量，而且具有工作可靠、施工簡(jiǎn)單、節(jié)能效果顯著、全自動(dòng)控制、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

［1］崔金貴.變頻調(diào)速恒壓供水在建筑給水應(yīng)用的理論探討［J］.蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（1）：84～88

［2］張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012

［3］金傳偉，毛宗源.變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2010（2）：38～39