【正文】 否否否否否堿泵風機運行？漏氯信號消除？延時吸氯時間到？開始 圖37 漏氯報警及處理程序流程圖 漏氯報警程序梯形圖漏氯報警的部分程序見圖38： 圖38 漏氯報警部分程序 ，PLC向排風扇和吸氯裝置發(fā)出啟動的控制信號，如果堿泵、則判斷吸氯裝置故障，應立刻進行故障處理。將經過處理存放在VD66的出水廠流量采樣數據與投氯比例系數進行實數乘法運算，并將結果存入VD70中。將存放在VW12中的余氯采樣整數數據進行雙整數轉換，并將轉化結果存入VD58中。前加氯設一個投加點，根據原水流量比例投加；后加氯和出廠水補氯各設一個投加點，均根據監(jiān)測點余氯值反饋，通過PID運算得出控制值控制各自加氯機的開度，使實際余氯值向給定值逼近。微分調節(jié)（D）的作用是使偏差快速消除，可以選擇方程中的微分項是作用于誤差的變化還是作用于過程變量的變化【8】。積分作用的強弱取決于積分時間常數越大，積分作用越弱，系統(tǒng)穩(wěn)定越強。 由于本系統(tǒng)選用的是CPU224，其有14個模擬量輸入點，10個模擬量輸出點【6】。 （4）輸出形式PLC 的各種機型都有多種輸出形式，包括繼電器輸出、三端雙向可控硅開關元件輸出、晶體管輸出等。 （2) I/O模塊 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。 差壓式流量計 差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。加氯工藝流程圖如圖12所示：生產參數檢測加氯機開度控制氣壓達到下限？漏氯報警？切換氯源吸排處理是是否否開始結束 圖12 加氯工藝流程圖 人工投加方式及其中存在的問題 為人工控制投加氯氣方式如圖13所示?；旌铣潭仁鼙旧淼挠嗦群?、水的流速等因素的影響，另外，對于不同的季節(jié)所導致的水電溫度和PH值得不同，水中余氯的混合情況差別很大。以下重點從機理上分析余氯在這幾個過程中的變化規(guī)律： 氯氣水解規(guī)律 氯氣投加到水中后，首先水解生成鹽酸HCL和次氯酸HCLO，如公式11： （11） 氯氣的溶解度很大，所基本上投入水中的氯氣都能迅速生成次氯酸和鹽酸，并且次氯酸會進一步部分水解生成次氯酸根離子和氫離子。后加氯與補加氯控制器根據投氯后取樣水中余氯值和設定的余氯值，采用PID控制規(guī)則，輸出一個控制量來控制加氯機的調節(jié)閥開度 ，形成一個閉環(huán)控制，使余氯值向設定值逼進，確保出廠水余氯指標的穩(wěn)定達標。并且利用STEP7編程軟件對自動加氯程序進行了梯形圖的設計，實現了對加氯系統(tǒng)的自動控制，以實現水處理過程中的無人化與智能化。為了改善出廠水水質，許多水廠在常規(guī)處理工藝中加大了氯的投加量，增加了出廠水中有害化學物質的含量。為了殺滅原水中的藻類，前加氯要在原水進入沉淀池之前進行，以防止其在沉淀池或濾池中滋生繁殖。折點加氯是當水中含較多氨氮時，若氯氣投加量低于一定量時，有效氯與氨氮只會發(fā)生式2和式3的兩個反應。由于種種因素的影響，氯氣投加在一般的水廠中都是最難控制的一個環(huán)節(jié)。流量某些時候波動很大，如果僅僅按照出口余氯情況頻繁調整氯氣投加量，反而會加劇出口余氯值的震蕩。當氯氣泄漏到空氣中的濃度超過儀器報警設定值時，儀器將自動報警并輸出控制信號，啟動安全保護設備，改善現場環(huán)境。 （4）底板或機架大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。因此，綜合整體要求，本系統(tǒng)選取西門子S7200PLC來完成水處理過程中的自動加氯。測量關心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調節(jié)控制系統(tǒng)的響應。微分環(huán)節(jié)主要用來控制被調量的振蕩，減小超調量，加快系統(tǒng)響應時間。由于PID方程計算出的修正量是一個累加值，其超越流量比例控制賦予調節(jié)閥的初始閥門開度值，為達到余氯設定點，具有驅使電動閥全開或全閉的能力【9】。將VD54內數據轉換為外設能識別的整數，并將其傳送至AQW0中控制1閥開度【13】。將VW86中的整數傳送給模擬量輸出模塊AQW2，進行對2加氯機控制）出水廠投氯PID調節(jié)定義PID參數（程序說明：此定義是根據西門子S7200自帶PID控制指令的規(guī)則執(zhí)行的。并在切換過程中對電動球閥開關故障自動檢測和報警【18】。 今后的研究方向氯氣投加作為水處理過程中的重要過程，隨著環(huán)境污染的日益嚴重，對氯氣投加系統(tǒng)的更新與完善變得越來越重要。您可以選擇： 單極性（可編輯，默認范圍 0 至 32000） 雙極性（可編輯，默認范圍 32000 至 32000） 20% 偏移量（設置范圍 6400 至 32000，不可變更）注意：環(huán)路設定值(SP)的下限必須對應于過程變量(PV)的下限，環(huán)路設定值的上限必須對應于過程變量的上限，以便PID算法能正確按比例縮放。由向導建立的子程序和中斷程序成為項目的一部分。s structure and parameters must according to experience and missioning, when applied to determine the most convenient PID control technology. That is when we don39。步驟 6 指定子程序和中斷程序 注釋：如果項目包含一個激活 PID 配置，已經建立的中斷程序名被設為只讀。為“范圍低限”和“范圍高限”選擇任何實數。并分析了人工加氯的不足以及自動加氯系統(tǒng)的重要性。將VD92內的雙整數轉換為整數并傳給VW96。給定與控制輸出的有效值。將VW10內整數數據轉換為雙整數，供接下來的實數計算用，并將轉換結果存到VD50中。比例系數Kf的設定根據前加氯量（需氯量）的多少而定。每次MIn計算后，根據MIn的數值更新偏差，該數值可能被調節(jié)或截取。PID控制器具有以下優(yōu)點：當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。在選型時，首先確定系統(tǒng)所需要的輸入輸出點數以及是模擬量還是數字量。開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。 余氯分析儀 余氯分析儀，采用類似于化學實驗室的滴定法，精確的測量水中的余氯值,這種方法成為余氯控制或監(jiān)控系統(tǒng)中的最佳選擇。 圖13 原人工加氯控制框圖 對于氯氣投加這樣一個復雜過程而言，僅僅依靠人工經驗是很難取得良好的控制效果的。另外，整個加氯環(huán)節(jié)受到眾多因素的干擾，其主要的幾種因素的特點及其影響如表11： 表11 各因素對加氯系統(tǒng)的影響因素對加氯的影響程度變化規(guī)律相關檢測儀表加氯量大可控量有清水池進水量大由濾池人工控制，變化較頻繁，無規(guī)律無水中氨氮含量大平時含量少且穩(wěn)定，遇暴雨，上游污染等情況會突變無清水池出水量中等有自來水公司統(tǒng)一調度，不經常變化且水量穩(wěn)定有清水池水位偏小變化較頻繁，但一般在一個范圍內，且不會突變有溫度 濁度 PH值等小一般情況下變化不大無 從表1中可以知道，加氯系統(tǒng)最主要的影響因素是加氯量、清水池進水量、水中氨氮含量、清水池出水量，而其他因素相對來說影響比較小。 氯氣與水中雜質反應 實際的原水中由于水源的原因，總是不可避免的存在其他雜質，有效氯會因為與雜質的反應而大量減少。消毒的方法有很多，基本上分為物理、化學兩大類。 PLC ladder diagram。 PID control 目 錄第一章 水廠加氯系統(tǒng)的工藝原理 1 1 余氯變化規(guī)律 2 氯氣水解規(guī)律 2 氯氣與水中雜質反應 2 折點加氯 3 氯在清水池中的停留過程 3 氯氣投加過程的影響因素 3 工藝控制要求 4 人工投加方式及其中存在的問題 5第二章 水廠加氯系統(tǒng)硬件設計 7 水廠加氯系統(tǒng)硬件構成 7 加氯機 7 差壓式流量計 7 余氯分析儀 7 漏氯報警儀 7 漏氯中和裝置 8 PLC的配置與選型 8 PLC的配置 8 PLC的選型 9 PLC的輸入與輸出 10 自動加氯系統(tǒng)電氣原理圖 11第三章 水廠加氯系統(tǒng)軟件設計 14 PID算法 14 PID算法在自動加氯系統(tǒng)中的運用 17 PID指令及回路表 17 自動加氯軟件設計 19 自動加氯程序流程 19 自動加氯程序梯形圖及程序說明 19 氣源切換軟件設計 27 氣源切換程序流程 27 氣源切換程序 28 漏氯報警軟件設計 29 漏氯報警程序梯形圖 30第四章 結論 32 本文內容的總結 32 今后的研究方向 32參考文獻 33附 錄 34謝 辭 43前 言 在我國目前給水行業(yè)中，對自來水處理一般采用氯氣消毒。物理法有加熱、紫外線、超聲波等；化學法有加氯、漂白粉、次氯酸鈉、臭氧或其它氧化法等，加氯是較為常用的一種。在各種雜質中影響比較大的便是氨氮()，氨氮與次氯酸的反應生成一氯胺（NH2CL）和二氯胺（NHCL2），如公式12和13： （12） （13） 但是上面的兩個反應存在區(qū)別：式2的反應只需要1秒鐘左右即可完全完成，基本上在氯氣投入水中后立刻完成；而式3的反應是一個可逆反應，其反應程度若達到要求至少需要經過幾個小時，也就是說該反應會一直在清水池中持續(xù)進行，相當于對余氯的“二次干擾”。要實現氯氣投加過程的自動控制，對于其中影響氯氣投加過程較大、變化較快的因素必須要有相應的設備檢測。人工加氯主要存在以下不足之處： (1)人工投加過程存在很大的滯后，系統(tǒng)響應慢，容易產生震蕩。余氯值會即時被讀出而不再需要取樣和等待的過程，使得在控制系統(tǒng)中的延遲時間最短。 （3）電源模塊 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。另外還要考慮I/O點數的余量，在系統(tǒng)硬件設計中，要留有充分的I/O點數作為備用。 PID控制器就是根據系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。偏差的初始值通常被設為第一次回路輸出計算之前的輸出Minitial。比例系數Kf的設定值可通過在上位監(jiān)控機上由操作人員根據工藝要求及原水需氯量的大小進行改變【7】。將VD50內這一整數轉換為實數，并將其存入VD50中。清水池PID調節(jié)功能程序:本網絡為PID程序，TBL 為定義PID控制程序偏移地址首地址；LOOP為定義PID回路，共可定義8組 (07)。VW96中的整數傳送給模擬量輸出模塊AQW3，進行對3加氯機控制）自動加氯的實現是通過PLC對調節(jié)閥的開度來實現的。本文介紹的自動加氯系統(tǒng)是基于西門子S7200系列PLC的控制系統(tǒng)。默認值是 和 之間的一個實數。因為項目中的所有配置共享一個公用中斷程序，項目中增加的任何新配置不得改變公用中斷程序的名稱。t fully understand a system and controlled object, or can39。 步驟 7 生成 PID 代碼 回答這些詢問后，點擊“完成”，S7200 指令向導將為您指定的配置生成程序代碼和數據塊代碼。 （PV）應當如何標定。在控制系統(tǒng)的軟件設計上，系統(tǒng)應用PID算法對加氯機的調節(jié)閥進行開度控制從而達到控制目的，并且利用STEP7編程軟件對PLC進行了編程，同時由于條件限制沒有考慮工廠實際環(huán)境諸多因素的干擾，僅從最主要的因素入手，達到了最基本的控制要求，基本實現了對加氯系統(tǒng)的自動控制。 氣源切換軟件設計 氣源切換程序流程 圖35 氣源自動切換程序流程圖 當工作氣源發(fā)出空瓶報警信號(由電子秤或瓶內壓力形成信號)時，PIC自動關閉該組氣源的出氣電動閥，再打開另一組備用氣源的出氣電動閥，完成從空瓶 到滿瓶的切換，以保證氯氣的連續(xù)供應。將VD82內的雙整數轉換為整數并傳給VW86。將VD54內的實數數據進行雙整數轉換，并將轉換結果存回VD54中。余氯分析儀的余氯信號經PLC作為一個過程變量輸入控制器，控制器通過比較過程變量與余氯設定值產生的誤差，由PID方程計算出其輸出量，即修正量，每經過一個滯后時間周期，從流量比例控制賦予調節(jié)閥的初始開度開始，逐步對其進行修正，直到余氯達到期望值。 （3）微分項微分環(huán)節(jié):阻止偏差的變化，根據偏差的變化速率作出控制，偏差變的越快，微分控制器輸出越大，并能在偏差值變大之前進行修正。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。在選擇機型時，要注意指令系統(tǒng)的總語句數、指令系統(tǒng)的種類、指令系統(tǒng)的表達方式[4]。電源輸入類型有：交流