基于WICC的純水PLC控制系統的設計與實現

蔣璐琦

摘 要：面對人們生產生活對純水需求量的日益增加，文章基于WICC對純水PLC系統提出提高純水品質和實現智能化管理的設計。PLC系統具有高度的可靠性和抗干擾性，在現場的操作安裝上具有一定的優勢。用PLC系統能有效地控制純水生產和循環過程，滿足人們生產生活中對水純度的需求。文章還簡要分析了純水生產系統的工藝流程，并且介紹了純水生產系統的設計方案和整體運行，最后概述了系統在實際運用中產生的意義。

關鍵詞：WICC；PLC；純水系統

隨著社會經濟的飛速發展，自然和人文環境遭到破壞，其中水資源作為人類生產生活必不可少的資源，未受到合理的保護與利用，現已面臨了日益短缺的問題。而只有凈化完全純凈的水才符合人類生活的標準，未處理的水源中含有一定的有害物質、細菌、微生物等，就算自來水經過污水廠的處理，也仍然有一些氯氣或可溶性物質包含其中，無法滿足人們對在生產生活中對水純度的需求。因此，本文設計出純水PLC系統來提高產水的效率和品質。

1 超純水系統的處理流程

由于自來水中含有多種有機物、微生物等溶解性物質，就需要有專業的設備對其進行分解處理，生產出純水供人們使用。為此，超純水處理系統應運而生。它是一套完整的生產系統。超純水系統流程如圖1所示，由預處理、RO系統、制成和拋光系統4個系統組成。

（1）預處理系統：由于外網自來水受到其他水點的影響導致壓力不夠和不穩定的情況出現，為保證系統供水量，設置了自來水箱來儲存加熱后的原水。由于自來水濁度變化大，為去除水中顆粒物，需要在預處理系統中設置一臺多介質過濾器。之后原水再通過過濾水箱，以保證符合進入RO系統的進水條件。（2）RO系統：通過預處理系統中的水，含鹽量還比較高，需要先進行加熱，通過活性炭過濾器過濾，再通過陰床和陽床去除水中的陰離子和陽離子，以及有機物和細菌等物質，之后再經過安全過濾器進入反滲透裝置，最終流入RO產水箱。（3）制成系統：是將經過RO系統中的水先進行混床操作，產生水分子，之后開始膜脫氣處理，清除水中的溶解性氣體，制成系統的最后一個步驟是進入純水箱。（4）拋光系統：將分子較大的溶解性殘留物質通過紫外線的殺菌，加熱處理，再進行拋光混床操作，最后進入超濾裝置，從而得到超純水。

2 基于WICC對純水PLC系統的設計

基于WICC對純水PLC系統的設計，本文設計了3個水循環系統，即原水、中間水、純水循環系統，這3個水循環系統相互獨立又有著必不可分的關系，當系統停止運轉時，循環系統會自動工作，并且開啟殺菌器，保證水不受細菌感染。這3個水循環系統的設計，使生產純水的過程得到了有效控制，并且保證了純水的質量。

在設計中，基于3個水循環系統，還需要設計如下3個聯鎖設定。

2.1 原水系統中的液位聯鎖設計

在原水系統中，液位聯鎖設計是指設計一個進水氣動閥置于原水箱中，PLC系統負責控制其工作，還需要一個液位浮球開關來監測水的液位高低，監測結果分為4種情況：第一種當檢測到高于高液位時，進水電磁閥會自動關閉；第二種當監測到高于中液位時，原水泵和高壓泵會同時開啟；第三種當監測到低于中液位時，進水電磁閥將自動開啟；最后當監測到低于低液位時，原水泵和高壓泵將停止工作。

2.2 中間水系統中的液位聯鎖設計

在中間水系統中，液位聯鎖設計是指設計一個浮球開關于中間水箱內，PLC系統負責控制中間水泵及高壓泵。當PLC系統監測到高液位時，中間水泵和高壓泵將停止工作，當監測到高于中液位時，中間水泵和高壓泵開始工作，當監測到低于中液位時，中間水泵和高壓泵開始工作，當監測到低于低液位時，初純水泵將停止工作，此時，不得啟動再生服務泵。

2.3 純水系統中的液位聯鎖設計

在純水系統中，液位聯鎖設計也是指設計一個浮球開關于純水箱內， PLC系統負責控制純水循環系統的工作。當PLC系統監測到高液位時，初純水泵將停止工作，當監測到高于中液位時，純水泵開始工作，當監測到低于低液位時，純水泵將停止工作，此時，不得啟動再生服務泵。如圖2所示，PLC控制系統由上位機監控，液位、流量、壓力模擬量、開關量輸入輸出、開關、閥門等組成部分。

如圖2所示，PLC控制系統結構分為兩大部分：一是開關量的輸入和輸出，其包括上位機監控，還有開關、閥門和報警信號的開關。第二部分則是一個擴展模塊，其主要包括液位、流量、壓力模擬量的部分，此信息經過PLC系統的變換，通過開關量的輸入及輸出，傳送到上位機監控，實現無人監控的信息系統。

3 基于WICC對純水PLC系統的實現

3.1 控制系統中的硬件

控制系統能否完整地進行工作離不開硬件設施和軟件的配合。本文PLC控制系統中的硬件需要有效地檢測水流量、壓力和液位高度等，其中主要的硬件設施有：溫度變送器、流量計、壓力變送器、液位計和變頻器。

3.2 過濾器的程序設計

基于WICC的純水PLC系統，為實現對各個功能塊的調用，采用了功能塊直接對應設備控制系統的方式，對應圖1中的系統操作流程可見，一級可嵌套多級，一級功能塊也需要同時對多個信號進行監測控制，根據超純水處理系統的要求，過濾器程序的設計如下，主要分為2種。

（1）多介質過濾器。多介質過濾器的操作內容主要由運行和反洗2個部分組成，流程如圖3所示。在運行過程中，首先過濾水箱液位要小于50%，且原來原水箱液位要大于50%，之后即可啟動原水泵，Naclo加約泵PAC加約泵，再啟動多介質過濾預洗61s，運行時間超過12h或者累計流量超過設定值的進入反洗階段，未超過設定值且FWT液位大于80的即可停止工作。在反洗過程中，需要經過10min的排水和5min的氣沖，再氣水混合反沖5min，下一步進行小流量水反洗2min，之后大流量水反洗，進入到沉降環節2min，最后進行沖洗5min。

（2）活性炭過濾器。活性炭過濾器的操作內容也是由運行和反洗2個部分組成，流程如圖3所示。在運行過程中，PWT液位大于45%，達到標準后，預沖洗60s，運行時間超過12h或者累計流量超過設定值的進入反洗階段，未超過設定值且FWT液位大于80的即可停止工作。在反洗過程中，首先小流量反洗900S再反洗120s，沉降120min后沖洗300s，出水電導率小于10M時，再第二次沖洗300s即可完成全部過程。

3.3 上位監控層的程序設計

上位監控層在車間中控監控部分對PLC系統中的數據讀取采用的是ASS方式，這種方式實現了對系統中管道的水流量和壓力，還有在系統的溫度、運行狀態等方面進行了實時的監控設置，達到了對整個設備層的控制。為確保人員對系統的安全操作，還設置了操作、維護、管理的等級制度，有利于系統最大程度地發揮出作用。

4 結語

本文基于WICC對純水PLC系統的設計與實現，為解決系統信息繁多且成分布式排列的問題，先在現場進行數據采集再通過總線傳送到CPU進行綜合處理。該系統功能十分完善而且設備維護較容易，保證了超純水的生產要求。系統的設計與實現有利于穩定性和可靠性的提高，又便于操作人員的實際操作，也提高了公司管理層對系統的監控和管理效率。

[參考文獻]

[1]程軍.基于PLC的純水生產控制系統設計[J].儀表技術與傳感器，2011（10）：56-58.

[2]張鳳西，鄭萍，馮濟武，等.基于西門子PLC的超純水控制系統設計[J].實驗室研究與探索，2014（2）：112-117.

[3]何銀平，唐建國，傅成華.超純水處理PLC控制系統設計[J].電工技術，2008（3）：32-34.

[4]周占懷.450t超純水混床控制系統設計[J].自動化應用，2012（12）：51-53，69.

The Design and Implementation of PLC Pure Water System Based on the WICC

Jiang Luqi

（Jiangsu Yuantai Constant Environmental Engineering Co.， Ltd.， Yixing 214200， China）

Abstract： In the face of people production and living， the demand for water is increasing， this article based on WICC for pure water PLC system is put forward to improve water quality and realize the design of the intelligent management. PLC system with high reliability and anti-interference， has certain advantage in the operation of the site. With PLC system can effectively control the pure water production and circulation process， satisfy people to the demand for water purity in the production and living. This paper also briefly analyzes the process of pure water production system， and introduces the design scheme and the overall operation of pure water production system， finally summarizes the system in the practical application of significance.

Key words： WICC； pure water system； PLC system