【正文】 編程方便、開發(fā)周期短、維護(hù)方便 。 IPC+PLC 系統(tǒng)是由工業(yè)計(jì)算機(jī) IPC 和可編程序控制器 PLC 組成。一臺(tái)計(jì)算機(jī) 往往同時(shí)控制多個(gè)回路 ,即多個(gè)水處理工藝環(huán)節(jié)。 ,提高了濾池的效率。 課題研究意義 在水廠濾池控制系統(tǒng)中應(yīng)用 PLC 具有很大的優(yōu)點(diǎn) : 制器控制的時(shí)候編程簡(jiǎn)單 ,直觀。但是很多快濾池在運(yùn)行一段時(shí)間后 ,就會(huì)出現(xiàn)過濾層含泥量增大 ,在反沖洗強(qiáng)度設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)不能達(dá)到預(yù)期的反沖洗效果 ,并且沖洗歷時(shí)延長 ,產(chǎn)水量下降 ,嚴(yán)重阻礙了快濾池的正常運(yùn)行。 第 1 章 緒論 課題研究內(nèi)容 隨著人們生活水平的提高 ,人們?cè)絹碓阶⒅仫嬍车慕】?,水作為生命之源 ,自然而然的受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?,供水不僅要求要滿足人們的生活需要 ,供水質(zhì)量的好壞也受到人們的重視 ,水廠的濾池是供水系統(tǒng)的最后一道屏 障 ,濾池功能的強(qiáng)弱 ,直接關(guān)系到供水的質(zhì)量 ,甚至和人們的生活健康息息相關(guān) ,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,濾池的自動(dòng)化程度越來越高 ,為了跟上時(shí)代科技的步伐 ,以及進(jìn)一步提高濾池的自動(dòng)化功能 ,提高濾池出水的質(zhì)量 ,必須對(duì)濾池進(jìn)行現(xiàn)代化升級(jí)和改造。 濾池是水廠常規(guī)處理凈水構(gòu)筑物的最后一道工序 ,濾池運(yùn)行得好壞直接影響到水廠的出水水質(zhì)。 關(guān)鍵詞 :水廠濾池 ,PLC,自動(dòng)反沖洗 ,控制系統(tǒng) The Application of PLC in Waterworks Control System ABSTRACT Water is the source of life, water supply natural relations to the people39。 在設(shè)計(jì)之初 ,從網(wǎng)絡(luò)上查閱了當(dāng)前水廠濾池普遍采用的過濾方法 ,以及存在的不足 ,但是每一種方法都不是十全十美的 ,只有通過不斷的改進(jìn) ,才能逐步達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)從水廠濾池控制系統(tǒng)要求的最低控制要求和控制工藝出發(fā) ,設(shè)計(jì)出了基于 PLC 的水廠濾池控制系統(tǒng) ,并且在濾池正常過濾的過程中 ,為了實(shí)現(xiàn)恒水位過濾 ,設(shè)計(jì)了以出水流量為控制參數(shù)的濾池液位 PID 控制系統(tǒng)。s livelihood important point, water supply that not only meets industrial water, and also to meet the water for living, agricultural water and so on, of which the most important is the water for living, each city medium small waterworks is the direct source of the life in the water, water quality term of not only affects the quality of the water, the more relationship to people39。 但是很多快濾池在運(yùn)行一段時(shí)間后 ,就會(huì)出現(xiàn)過濾層含泥量增大 ,在反沖洗強(qiáng)度設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)不能達(dá)到預(yù)期的反沖洗效果 ,并且沖洗歷時(shí)延長 ,產(chǎn)水量下降 ,嚴(yán)重阻礙了快濾池的正常運(yùn)行。 本文依據(jù)水廠濾池的現(xiàn)狀和要求 ,并根據(jù)控制系統(tǒng)的要求 ,設(shè)計(jì)出了基于PLC 的濾池自動(dòng)控制系統(tǒng) ,當(dāng)濾池正常工作時(shí) ,濾池的水位應(yīng)處于恒水位 ,本文設(shè)計(jì)出了以出水流量為控制參數(shù)的濾池液位 PID 控制系統(tǒng)。濾池反沖洗對(duì)濾池工作效果影響甚大 ,若采用較好的反沖洗技術(shù) ,使濾料層經(jīng)常處于最優(yōu)條件下反沖洗 ,不僅可以節(jié)水節(jié)能 ,還能提高出水水質(zhì) ,增大濾料層截污能力 ,提高濾速 ,延長過濾周期。 ,容易檢修 ,本身具有的自診斷功能也對(duì)維修人員的維修技能的要求降低 ,使得維護(hù)方便。 研究現(xiàn)狀 我國的水廠濾池技術(shù)起步較晚 ,但是隨著我國的改革開放的深入 ,引進(jìn)的國際技術(shù) ,使得我國的濾池技術(shù)在短期內(nèi)得到了很大的發(fā)展。在這種控制系統(tǒng)中 ,集中檢測(cè)、控制運(yùn)算工作量大 ,要求計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大 ,有很高的可靠性。在國內(nèi)水廠自動(dòng)化中得到最廣泛的應(yīng)用。 可靈活方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部配置和調(diào)整 。且由于 DCS 系統(tǒng)是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制 ,局限于有線通訊信組網(wǎng)場(chǎng)合 ,雖然近年來各大 DCS 供應(yīng)商在其原有設(shè)備基礎(chǔ)上選配一些第三方設(shè)備增強(qiáng)了其通信組網(wǎng)能力 ,也得到一些應(yīng)用 ,但由于其無法從系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就考慮到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的合理性、可行性 ,因此對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ,多媒體的通信要求 ,惡劣的工作環(huán)境就顯得力不從心。 發(fā)展趨勢(shì) 近年來 ,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、 PLC 技術(shù)、新器件、新方法的促進(jìn)水廠濾池控制系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域也出現(xiàn)了許多新的發(fā)展。 向開放式系統(tǒng)發(fā)展 PLC 系統(tǒng)是較早在過程領(lǐng)域發(fā)展起來的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,經(jīng)過幾十年的發(fā)展 ,DeviceNet 在北美和日本比較普遍。這就使得一些中小企業(yè)在選擇控制設(shè)備時(shí)往往感到為難。目前 ,照片、工業(yè)電視的圖像、過程中產(chǎn)生的聲音已進(jìn)入控制系統(tǒng)?？梢灶A(yù)計(jì) ,多媒體技術(shù)引入控制領(lǐng)域?qū)?huì)給該領(lǐng)域帶來一種全新的變化。它是我國于 20 世紀(jì)80 年代末從法國 Degremont 公司引 進(jìn)的技術(shù)。它具有出水水質(zhì)好、濾速高、運(yùn)行周期長、反沖洗效果好、節(jié)能和便于自動(dòng)化管理等特點(diǎn)。 圖 21 濾池工藝過程簡(jiǎn)化圖 工作過程 (1)過濾過程 : 所謂濾池的正常過濾過程就是通過濾料層將待濾水去除雜質(zhì)顆粒、細(xì)菌的過程 ,其主要目的是使濾后水的渾濁度達(dá)到國家飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 關(guān)閉進(jìn)水閥 ,但有一部分進(jìn)水仍從兩側(cè)常開的方孔流入濾池 ,由 V 型槽一側(cè)流向排水渠一側(cè) ,形成表面掃洗。 氣水同時(shí) 反沖洗 在氣沖的同時(shí)啟動(dòng)沖洗水泵 ,打開沖洗水閥 ,反沖洗水也進(jìn)入氣水分配渠 ,氣、水分別經(jīng)小孔和方孔流入濾池底部配水區(qū) ,經(jīng)長柄濾頭均勻進(jìn)入濾池 ,濾料得到進(jìn)一步?jīng)_洗 ,表掃仍繼續(xù)進(jìn)行 停止氣沖 ,單獨(dú)水沖 表掃仍繼續(xù) ,最后將水中雜質(zhì)全部沖入排水槽。 底部采用帶長柄濾頭底板的排水系統(tǒng) ,不設(shè)礫石承托層。 整個(gè)濾料層在深度方向的粒徑 分布基本均勻 ,在反沖洗過程中濾料層不膨脹 ,不發(fā)生水力分級(jí)現(xiàn)象 ,保證深層截污 ,濾層含污能力高。此外反沖洗時(shí) ,原水通過與反沖洗排水槽相對(duì)的兩個(gè) V 型槽底部的小孔進(jìn)入濾池 ,它掃洗濾層的表面 ,并把濾層反沖上來的污物、雜質(zhì)推向排水 槽 ,同時(shí)掃洗了水平速度等于零的一些地方 ,在這些地方漂起來的砂又重新沉淀下來。 現(xiàn)將濾池的基本的工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制如下圖所示。反沖洗就是對(duì)濾層的清洗 ,需要控制鼓風(fēng)機(jī)、水泵等沖洗設(shè)備 ,以及濾池相關(guān)閥門的開、關(guān)。更先進(jìn)一些的還可以直接根據(jù)濾池濾后出水的 濁度決定是否反沖洗。 控制系統(tǒng)的組成 濾池控制系統(tǒng)一般由受控設(shè)備、電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器和上位機(jī)組成。系統(tǒng)接到對(duì)某池進(jìn)行反沖洗的指令后進(jìn)入排水階段 ,先關(guān)閉進(jìn)水閥 ,把濾池的水位降至預(yù)置水位 ,然后關(guān)閉出水閥 ,打開排水閥 。水沖洗時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)值后 ,關(guān)閉反沖水閥 ,同時(shí)停止反沖水泵 ,關(guān)閉水泵出口閥 ,最后關(guān)閉排水閥 ,打開進(jìn)水閥 ,濾池進(jìn)入進(jìn)水狀態(tài) ,當(dāng)水為上升到恒水位過濾位置時(shí) ,自動(dòng)反沖洗完成 ,該池轉(zhuǎn)入正常的過濾程序。按要求 ,每次只有一格濾池進(jìn)行反沖洗 ,當(dāng)多格濾池同時(shí)要求進(jìn)行反沖洗時(shí) ,系統(tǒng)自動(dòng)按照先進(jìn)先出的原則排隊(duì)進(jìn)行。正因?yàn)楦鞴に噯卧鄬?duì)獨(dú)立 ,因此通常將整個(gè)工藝按控制單元?jiǎng)澐?。這樣的優(yōu)點(diǎn)是使控制系統(tǒng)更加可靠 ,當(dāng)某一控制單元發(fā)生故障時(shí)不會(huì)嚴(yán)重影響其它單元的自動(dòng)運(yùn)行 ,同時(shí)由于單元內(nèi)控制設(shè)備、檢測(cè)儀表就近相連 ,減少了布線成本。 )公共部分 (反沖洗泵、鼓風(fēng)機(jī)、干燥機(jī)及相關(guān)閥門 )進(jìn)行監(jiān)控。2PLC 自動(dòng)控制 。模擬 PID 控制器的原理框圖如圖 32 所示 : 圖 32 模擬 PID 控制器原理框圖 圖中 rt 為系統(tǒng)的給定值 ,ct 為實(shí)際輸出值 ,ut 為控制量。 Kp 為比例系數(shù) 。 Ki 為積分系數(shù) ,KiKp/Ti。 微分環(huán)節(jié) 能夠反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì) ,即偏差信號(hào)的變化速率 ,并能在偏差信號(hào)值變得太大之前 ,在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早起修正信號(hào) ,從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度 ,減小調(diào)節(jié)時(shí)間。 Kp 為比例增益系數(shù) 。 EK 是 EKT 的簡(jiǎn)寫。 由 不難得到 : UK1 KpEK1+Ki+ Kd[EK1EK2] 將式 與式 相減即可得到增量式算法 : UKUK 一 UK1 Kp+Ki+KdEK Kp+2KdEK1+ KdEK2 增量式 PID 控制算法是對(duì)偏差增量進(jìn)行處理 ,然后輸出控制量的增量 ,即執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的增量。開關(guān)閥的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有兩個(gè)開關(guān)量 ,開閥和關(guān)閥 ,只要持續(xù)為 ON,閥門就會(huì)持續(xù)動(dòng)作 ,直到全開或全關(guān) ,不會(huì)始終保持在一個(gè)位置上 。 根據(jù)實(shí)際情況和普遍的