【正文】 液位計紅線端接入直流電源 1228 VDC+端，黑線接 PLC 輸入信號 +端，然后將電源 1228 VDC―端和 PLC 信號輸入負端連接。 （ 5）防浪涌電壓和反向極性保護。實際工作及有關資料均表明，調節(jié)系統(tǒng)中 70%左右的故障出自調節(jié)閥。在實際生產過程中，閃蒸和空化會形成振動和噪聲，縮短閥門的使用壽命，因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。蝶閥啟閉件是一個圓盤形的蝶板，在閥體內繞其自身的軸線旋轉，從而達到啟閉或調節(jié)的目的。并且可以根據實際情況來設置流速，更具有人性化、自動化。連接圖如圖 43 所示。將正常的恒水位過濾過程采用梯形圖的主程序來實現(xiàn)，根據主程序的邏輯判斷來調用氣水反沖洗過程的子程序。 PLC 的 CPU 模塊負責 PLC 的數據處理和通信，模擬量輸入模塊將來自傳感器的檢測信號傳入 PLC，模擬 量輸出模塊負責對調節(jié)閥的開度進行控制。蝶閥和蝶桿本身沒有自鎖能力 ，為了蝶板的定位，要在閥桿上加裝蝸輪減速器。出水閥因涉及到恒水位過濾的精確的控制，故選用電動調節(jié)閥，除此之外的各個閥門都選用電磁閥。 調節(jié)閥的閥體種類很多，目前市場上主要類型有：直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等。 JYBKO 經濟型密封壓力變送器的主要技術參數有： 量程 0～ 1MPa～ 5MPa 輸出 4～ 20mA 供電 DC 24V 10V～32V） 測量精度 177。市場上的壓力變送器的類型主要有： 3351 壓力變送器、陶瓷電容壓力變送器、藍寶石壓力變送器、陶瓷壓阻壓力變送器、擴散硅壓力變送器。 I/O 模塊的基本參數配置 濾池控制系統(tǒng)輸入輸出模塊的基本參數配置如下表所示： 表 42 模 擬量模塊輸入輸出參數表 . Number of Inputs Number of Outputs Resoloution Sensors Supported 1756R4011 8 singleded,4 differential,2 highspeed differential ― 16 bits 177。一般是從用戶出現(xiàn)存儲器的最低地址存放的第一條程序開始，在無跳轉的情況下按存儲器地址的遞增方向順序的掃描用戶程序，按用戶程序進行邏輯判斷和算術運算，因此稱之為解算用戶邏輯。除此之外，為提高工作的可靠性和及時的接收外來的控制命令，每個掃描周期都要進行故障自診斷和處理與編程器、計算機的通信請求。 PLC 的編程語言 PLC 是專為工業(yè)環(huán)境而設計的自動控制裝置，其主要使用對象是廣大電氣技術人員及操作維護人員。 （ 4）體積小、耗電少、價格便宜、維護方便。 PLC 的概述 PLC 的定義 可編程序控制器 Programmable Logic Controller 簡稱 PLC，國際電工委員會對 PLC 的規(guī)定是：一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。濾池控制器關閉反沖氣閥、反沖水閥、排污閥，再打開進水閥，液位接近過濾恒水位時，開出水閥，進入正常的過濾工序。是設計的工作量縮小了很多。但是這種方法如果不對反沖洗的過程做一些調整和變化的話，會顯得很繁瑣復雜，并且不易實現(xiàn)。一般的通訊機制都要求接收方返回一個確認信號，用來表明正確收到被發(fā)送信號，以防止信號在傳送過程中丟失。反沖洗過程一般包括兩個過程：氣沖、水沖。具體實現(xiàn)是一次采樣后，將該值備份， 使其不會在下次采樣時被更新。具體兩個時間如何確定，可以先估算，再具體調試。這樣一來， PLC 就可以通過控制動作信號的持續(xù)時間，控制閥門的動作時間了。 這就是雙位調節(jié)導致閥門頻繁開關的原因。所以，可以對調節(jié)閥進行控制的 PID 計算結果，對開關閥無效。 數字 PID控制器的算法通?？梢苑譃槲恢檬?PID控制算法和增量式 PID控制算法，因為位置式算法對偏差進行累加，然后給出執(zhí)行機構的位置控制量。 式 也可寫成： U t Kpe t +Ki∫ to e ?） d?+Kd （ ） 式中， Kp 為比例系數； Ki 為積分系數， Ki Kp/Ti。 整個濾池的運行可在以下二種方式下工作： 1 半自動控制； 2 PLC 自動控制； 3 上位機遠程控制。在控制單元內， PLC 站實現(xiàn)對該單元內設備的自動控制。 2CM 的范圍內，當濾池的運行滿足了反沖洗的條件（運行周期到、水頭信號或強沖信號）時，需要進行反沖洗，以去除濾料層的雜質。 在水廠流量的各種變化中，限制人為的加入。當過濾進行一段時間后，濾料吸收的懸濁物積累到一定數量，對濾后水濁度的穩(wěn)定有不利影響，需要進行反沖洗。在濾池實際反沖洗時，我們觀察到：當反沖時間約 5 分鐘時的濾層污物剝落高達 95%以上，因此 V 型濾池的反沖洗效果是肯定的。 對于濾速在 7～ 20m/h 之間的濾池，其濾層高度在 ～ 之間選用，對于更高的濾速還可相應增加。 （ 2）反沖洗過程： 所謂 濾池的反沖洗過程，就是先后運行氣洗、水洗兩種清洗方式去除濾料層中的雜質，是濾池自凈的工藝措施。 V 型濾池采用了較粗、較厚的均勻顆粒的石英砂濾層；采用了不使濾層膨脹的氣、水同時反沖洗兼有待濾水的表面掃洗；采用了氣墊分布空氣和專用的長柄濾頭進行氣、水分配等工藝。當來自過程的電視運行圖像給出了過程概貌的直接視覺反饋，可以監(jiān)視諸如高壓設別內泄漏電流（電暈放電）等。而 ProfibusDP 則在歐洲用的比較普遍，針對過程自動化， ProfibusPA 和 foundation Fieldbus 及 Interbuss 等。 IPC+PLC 組成的控制系統(tǒng)滿足了實踐的需要，但是隨著社會的發(fā)展，科技的進步 ，國際之間的交流，技術的引進，會有更好的控制系統(tǒng)來適應濾池控制系統(tǒng)的需求。在這種控制系統(tǒng)中，集中檢測、控制運算工作量大，要求計算機功能強大，有很高的可靠性。 2．控制系統(tǒng)易操作，容易檢修，本身具有的自診斷功能也對維修人員的維修技能的要求降低，使得維護方便。 本文依據水廠濾池的現(xiàn)狀和要求，并根據控制系統(tǒng)的要求，設計出了基于PLC 的濾池自動控制系統(tǒng)，當濾池正常工作時，濾池的水位應處于恒水位，本文設計出了以出水流量為控制參數的濾池液位 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。 在設計之初，從網絡上查閱了當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，才能逐步達到最優(yōu)化設計。 濾池是水廠常規(guī)處理凈水構筑物的最后一道工序，濾池運行得好壞直接影響到水廠的出水水質。但是很多快濾池在運行一段時間后，就會出現(xiàn)過濾層含泥量增大，在反沖洗強度設計值范圍內不能達到預期的反沖洗效果，并且沖洗歷時延長，產水量下降，嚴重阻礙了快濾池的正常運行。 5．有利于整個濾池控制系統(tǒng)的靈活運行，提高了濾池的效率。 IPC+PLC系統(tǒng)是由工業(yè)計算機 IPC 和可編程序控制器 PLC 組成。 發(fā)展趨勢 近年來，隨著計算機技術、 PLC 技術、新器件、新方法的促進水廠濾池控制系統(tǒng)技術相關領域也出現(xiàn)了許多新的發(fā)展。這就使得一些中小企業(yè)在選擇控制設備時往往感到為難?？梢灶A計，多媒體技術引入控制領域將會給該領域帶來一種全新的變化。 水廠生產的基本工藝可分為加藥、反應、沉淀、過濾、消毒、儲存、送水等幾個相關過程。反沖洗過程常采用“氣沖→氣水同時反沖→水沖”三步。 反沖洗一般采用氣沖、氣水同時反沖和水沖三個過程，反沖洗效果好，大大節(jié)省反沖洗水量和電耗。養(yǎng)活沖洗水量是原水表面清掃的一個特別優(yōu)點，事實上，它還起到了在一個濾池反沖洗時防止其它濾池在最大輸出負荷下運行的作用。反沖洗的啟動有兩種方法 :人為命令和控制器依 條件判斷是否啟動。常見濾池閥門有：反沖洗閥、氣閥、清水閥、排水閥。 在中控室設置主控 PLC，其主要功能是負責各現(xiàn)場的 PLC 通信，數據的傳送，收集反沖洗水泵、鼓風機等反沖洗設備的信號，協(xié)調各個濾池的反沖洗順序，確保濾池的反沖洗過程正常有序的。 （ 1）中央控制室站點：對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控和調度，同時留有四遙（遙測、遙信、遙調、遙控）系統(tǒng)接口，與上層管理系統(tǒng)進行通訊。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 r t 為系統(tǒng)的給定值， c t 為實際輸出值， u t 為控制量。 積分環(huán)節(jié) 主要用于消除靜差提高系統(tǒng)的無差度，積分作用的強弱取決于積分時間常數 Ti, Ti 越大，積分作用越弱，反之則越強。 由 不難得到： U K1 KpE K1 +Ki+ Kd[E K1 E K2 ] 將式 與式 相減即可得到增量式算法： U K U K 一 U K1 Kp+Ki+Kd E K Kp+2Kd E K1 + KdE K2 增量式 PID 控制算法是對偏差增量進行處理，然后輸出控制量的增量，即執(zhí)行機構位置的增量。雙液位控制方法簡單以實現(xiàn)，但是其也存在著許多缺點：它的動作頻率很頻繁，系統(tǒng)中的運動部件，如閥桿、閥芯和閥座等會經常摩擦，很容易損壞。如果對這個動作時間做出限制，就可以對閥門開度進行控制。情況跟先前并沒什么不同，只是由一次動作變?yōu)槎啻蝿幼髁?，頻繁性沒有得到根本的改變。閥門的動作時間也不必很長，有整個開啟 或關閉 時間的5%即可。比如：液位高于設定值，而正處于下降狀態(tài)，則閥門不動作。打開反沖水閥，開啟反沖水泵，水洗 6 分鐘，完成后關閉反沖水閥，停水泵，關閉排污閥 。故在此也要建立一個通信機制，用來實現(xiàn)當有一個濾池 正在進行反沖洗時，其它濾池不能進行反沖洗，以阻止濾池控制器控制濾池進入反沖洗狀態(tài)。而且當系統(tǒng)中多于兩臺控制器時，通信機制的個數又會成倍增加，尤其是在大系統(tǒng)中的應用時，如此數量龐大的通信機制使溝通的編程實現(xiàn)變得十分困難。 圖 36 調整后的反沖洗過程 第一階段由濾池控制器控制，也是先關閉進水閥，開足清水閥，液位降到設定的反沖洗水位后關閉出水閥，再打開排 污閥，反沖水閥和反沖氣閥。每個濾池控制器的機制都可以與此反沖控制器進行溝通。掃描周期的長短與用戶程序的長短有關。 （ 7）擴展方便、通用性好，接線簡單，通過選配相應的模塊便可適用于各種控制系統(tǒng)。 梯形圖中的各元素是按自上而下，從左到右的順序進行排列，最左邊的豎線稱為起始母線，也稱左母線，其中的各觸點是根據一定的控制要求進行連接，最后以繼電器線圈結束。在與編程器通信過程中，編程器把指令和修改參數發(fā)送給主機，主機把要顯示的狀態(tài)、數據、錯誤碼進行相應指示，編程器還可以向主機發(fā)送運行、停止、清內存等監(jiān)控命 令。 5 輸出結果 將本次的掃描過程中解算最新結果送到輸出模塊取代前一次掃描解算的結果 ，也稱為輸出刷新。所以在工廠應用也比較廣泛，故本設計采用北京科思佳科技有限責任公司生產的 KS612810 超聲波液位傳感器，該產品的主要技術參數如下： 測量范圍： 2m, 3m, 4m, 5 m, 6m, 7m， 8m, 10m, 12m,15m, 20m 頻 率： 100KHZ20KHZ 分 辨率： 顯 示： 4 位 LED 輸出信號： 1 4― 20MA 2 RS23 RS485 3 上、下限兩點報警；觸點 容量： 220VAC/50mA 計測對象： 液體、固體 防護等級： IP66 本安型設計 計測角度： 12－ 15176。 （ 2）精巧的結構，全不銹鋼激光焊接結構。 1％ F?S（ 0～ 60℃） 工作溫度 － 20℃～ 85℃ 溫 度 補 償 范 圍 0℃～ 60℃ 負載能力 ≤ Vdd－ 10V x40Ω Vdd:供電電壓 長期穩(wěn)定性 177。 3 耐腐蝕 由于介質具有腐蝕性，盡量選擇結構簡單閥門。廣泛應用于國民經濟領域的各種氣體、液壓的壓力、液體測量和控制等。該電動蝶閥具有結構簡單、體積小、重量輕、材料耗用省、安裝尺寸小、開關迅速、 90 度往復回轉、驅動力矩小等優(yōu)點。 圖 42 系統(tǒng)硬件配置圖 系統(tǒng)的 I/O 配置設計 每個濾池都有一個獨立的控制系統(tǒng)，每個濾池的自控部分的實現(xiàn)需要數字量輸入點 1 個，數字量輸出點 6 個，模擬量輸入點 2 個，模擬量輸出點 1