【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)組成如圖 22 所示：液位開關流量傳感器上位機打印顯示I/O模塊泵電磁閥報警加藥控制PLC電導率傳感器圖 22方案二系統(tǒng)組成順流再生的優(yōu)點：順流再生的優(yōu)點是設備簡單，操作方便，工作可靠。順流再生的缺點：再生劑用量多，再生效率低，交換時，出水水質(zhì)較差。 方案三方法：采用離子交換法進行鍋爐外水處理，離子交換器逆流再生，通過PLC 控制各種水處理設備的運行。系統(tǒng)組成同方案二。逆流再生優(yōu)點：逆流再生時，再生劑耗量少(比順流法少 40％左右)，再生效率高，而且能保證出水質(zhì)量。逆流再生缺點：設備較復雜，操作控制較嚴格，不利于自動控制。 結論通過對比，采用離子交換法進行水處理，工藝成熟，出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水成都理工大學畢業(yè)設計（論文）8質(zhì)量高，能夠滿足鍋爐對用水的要求，在原水低含鹽量的應用區(qū)域運行成本較低。 同時采用順流再生易于自動控制，所以選用方案二進行設計。 設計要求 設計技術指標1．電源：～220V，50HZ；2. I/O 點數(shù)：6 點數(shù)字量輸入、27 點數(shù)字量輸出、2 點模擬量輸入；3．工作時間：≤24 小時/天；4．處理能力：≤100 m /h；35．流速：15～20m/h；6. 適應水質(zhì)總硬度：500mg/L≤硬度≤1000mg/L；7. 出水電導率：≤5μS/cm。 執(zhí)行標準 本系統(tǒng)設計的各項技術指標嚴格依照 GB1576—2022《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》執(zhí)行。工業(yè)鍋爐的水質(zhì)主要有以下幾項：(1) 懸浮物。指懸浮狀態(tài)的粗分散雜質(zhì)含量，單位 mg/L。GB1576—2022 標準規(guī)定懸浮物≤5mg/L。即使加熱至煮沸也無法沉淀消除。(2)總硬度(H)。水中能形成水垢或水渣的鈣鎂的總含量，單位為 m mol/L。GB1576—2022 標準規(guī)定，給水硬度≤0．03mmol/L?？傆捕劝〞簳r硬度和永久硬度。暫時硬度。水中鈣和鎂主要是重碳酸鹽如 Ca(HCO)Mg(HCO) 2形式存在時，這些鹽形成的硬度稱為暫時硬度，當這些鹽類加熱煮沸時，會分解形成成沉淀除去，暫時硬度大部分消除。永久硬度。除碳酸鹽、重碳酸鹽以外，鈣和鎂形成的其它鹽類，如硫酸鹽 CaSO4，MgSO 4及氯化物 CaC12，Mg C12，硅酸鈣 CaSiO3等等，這些鹽形成的硬度叫做非碳酸鹽硬度或永久硬度。水中的永久硬度(3)總堿度(A)。水中的氫氧根 OH、碳酸根離子 CO重碳酸根離子 HCO3及其它一些弱酸鹽類在水溶液中呈堿性，總堿度就表示這些離子總和的數(shù)目，單位為 mmol/L。水中的陽離子主要是 Ca2+及 Na+。OH 、CO 及 HCO3與Ca2+、Mg 2+形成的堿度稱為鈣鎂鹽堿度，與 Na+形成的堿度稱為鈉鹽堿度。總堿度(A)=鈣鎂鹽堿度+鈉鹽堿度。Ca 2+及 Mg2+與 CO32及 OH 形成的物質(zhì)都易形成沉?成都理工大學畢業(yè)設計（論文）9淀從水中分離出來。因此一般水中鈣鎂鹽堿度只可能是鈣鎂與重碳酸根的 鹽類，即：Ca(HCO) 2 、Mg(HCO) 2。而鈉鹽堿度則可能是 NaOH、NaHCO 3或 Na2CO3。(4)含鹽量。水中各種鹽類的總和，亦即水中全部陰離子與陽離子的總和，單位為 mg/L。(5)pH 值。水中氫離子的負對數(shù)。pH=7 表示水呈中性；pH7 呈堿性 ；pH7 呈酸性。(6)溶解氧。表示單位體積水中的所溶解的氧氣量，單位為mg/L。GB1576—2022 標準規(guī)定蒸發(fā)量6t/h 的鍋爐必須除氧，且含氧指標≤0．1mg/L。第 3章 硬件選擇 硬件選型上位機采用研華工業(yè)控制計算機，具有性能穩(wěn)定配置高、抗干擾能力強等優(yōu)點，主要實現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)視和參數(shù)設定工作。 PLC 型號的選擇可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用一類可編程的存貯器，用于其內(nèi)部存貯程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。根據(jù)所設計的水處理控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復雜程度，從經(jīng)濟、可靠等方面來考慮，選擇西門子 S7200 系列 PLC 作為污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機?？紤]到系統(tǒng)輸入/輸出端口的數(shù)量較少，控制過程比較簡單，因此采用 CPU222CN 作為控制系統(tǒng)主機。西門子 S7200 系列 CPU222CN 主要技術指標：技術規(guī)范 CPU 222CN 集成的數(shù)字量輸入/輸出 8 入/6 出 可連接的擴展模塊數(shù)量 2 個 最大可擴展的數(shù)字量輸入/輸出范圍 78 點 成都理工大學畢業(yè)設計（論文）10最大可擴展的模擬量輸入/輸出范圍 10 點 用戶程序區(qū) 4 KB 數(shù)據(jù)存儲區(qū) 2 KB 通訊接口 1 個 RS485 擴展模塊的選擇整個水處理系統(tǒng)需要監(jiān)控的現(xiàn)場設備如下：6 只開關：系統(tǒng)啟停開關、液位開關。2 只分析儀表：流量、電導率等。16 只電磁閥。5 只繼電器：5 個水泵。6 個報警指示燈。由于 PLC 主機自帶的 I/O 不能滿足需要，因此還需一定數(shù)量的 I/O 擴展模塊。在此采用三塊 EM222CN 數(shù)字量輸出擴展模塊（8 點 DC 輸出型） ，以及一塊模擬量輸入/輸出模塊 EM235（3 點模擬量輸出/1 點模擬量輸入） ，正好可以滿足控制系統(tǒng)的功能要求并留有足夠的裕量。 水處理設備的選擇（1）過濾器：本系統(tǒng)中過濾器選用砂缸過濾器。砂缸過濾器是利用一種或幾種過濾介質(zhì)進行過濾，常溫操作、耐酸堿、氧化，PH 適用范圍為 2～13。在一定的壓力下，使原液通過該介質(zhì)的觸絮凝、吸附、截留，去除雜質(zhì)，從而達到過濾的目的。本系統(tǒng)采用北京東茂環(huán)?？萍加邢薰镜?QCSYS2500 型砂缸過濾器，處理流量 100m /h，濾速 15～ 20m/h,反洗強度 36m/h。3（2）陰、陽離子交換器：離子交換技術在水處理領域中有十分廣泛的應用。作為水質(zhì)軟化的鈉離子交換器，主要用于中、低壓鍋爐水處理。離子交換脫鹽設備，主要用于純水和高純水的制備。它與近年引進的反滲透裝置相比較，具有去除離子性雜質(zhì)徹底；對水的預處理要求低；設備造價便宜等優(yōu)點。本系統(tǒng)選用安陽市安星水處理設備有限責任公司的 AXLZ030 型離子交換設備，工作壓力 ，工作溫度 5～45 ℃ ，流量 200m /h，樹脂高度3成都理工大學畢業(yè)設計（論文）111200mm。 傳感器的選擇（1）流量傳感器：液體流量傳感器工作時，當被測液體流經(jīng)傳感器時，傳感器內(nèi)葉輪借助于液體的動能而旋轉。此時葉輪葉片使檢出裝置中的磁路磁阻發(fā)生周周期性變化，因而在檢出線圈兩端感應出與流量成正比的電脈沖信號，經(jīng)前置放大器放大后送至顯示儀表。選用天津市華水自動化儀表研究中心研制的 LWGY 型水處理專用渦輪流量傳感器（如圖 31） ，使用環(huán)境溫度為20～+50℃；輸出方式為脈沖輸出或4～20mA 兩線制；信號傳輸距離最遠可達 1km。圖 31渦輪流量傳感器（2）電導率傳感器：當傳感器接通電源進入工作狀態(tài)后，由變送器發(fā)出穩(wěn)定的正弦波交變信號給置入液體內(nèi)的傳感器（探頭） 。根據(jù)電磁、磁電轉換原理，此時環(huán)形探頭的一組磁環(huán)產(chǎn)生交變磁場。環(huán)形探頭里的液體與環(huán)形探頭外的液體形成導電回路，在交變磁場的作用下產(chǎn)生交變電流。此時在液體回路交變電流的作用下，另一組磁環(huán)產(chǎn)生交變磁場，因而在其線圈上產(chǎn)生交變電流。由于導電液體回路電流的強度符合歐姆定律 I=U/R ,又因為液體的電導等于電阻的倒數(shù)即： S = 1/R 。因此，對于不同導電率的液體在同一磁場作用下就產(chǎn)生與液體電導值一一對應的電流值即：S∝I 。這個與液體電導值對應的電流信號經(jīng)過變送器的放大、處理以及變換即送出了標準的檢測信號，供下級顯示和控制儀器使用。本系統(tǒng)選用廣州太克電子科技有限公司的 ISC210G 電導率傳感器（如圖 32） ，此傳感器廣泛應用于各種水處理以及制造工藝應用，輸入電壓為 DC24V，成都理工大學畢業(yè)設計（論文）12輸出電流 4～20mA，輸出接線方式為二線制或三線制，測量范圍為0～～200μS/cm(電池常數(shù): 1)。圖 32電導率傳感器 I/O資源配置表 31數(shù)字輸入量地址分配表輸入地址 輸入設備 輸入地址 輸入設備 系統(tǒng)啟動 中間水箱低液位開關 系統(tǒng)停止 除鹽水箱高液位開關 中間水箱高液位開關 除鹽水箱低液位開關表 32數(shù)字輸出量地址分配表輸出地址 輸出設備 輸出地址 輸出設備 清水泵 陰離子交換器正洗閥 中間水泵 陰離子交換器反洗閥 除鹽水泵 陰離子交換器出水閥 過濾器進水閥 陽離子交換器加藥泵 過濾器過濾閥 陰離子交換器加藥泵 過濾器反洗閥 陽離子交換器排水閥 過濾器出水閥 陰離子交換器排水閥 陽離子交換器進水閥 中間水箱高液位報警 陽離子交換器頂部排氣閥 中間水箱低液位報警 陽離子交換器正洗閥 除鹽水箱高液位報警 陽離子交換器反洗閥 除鹽水箱低液位報警 陽離子交換器出水閥 過濾器再生報警 陰離子交換器進水閥 電導率不合格報警成都理工大學畢業(yè)設計（論文）13 陰離子交換器頂部排氣閥表 33模擬量輸入量地址分配表輸入地址 輸入設備AIW0 電導率傳感器AIW2 流量傳感器第 4章 系統(tǒng)設計當系統(tǒng)開始工作時，首先開啟清水泵同時開過濾器進水閥和過濾閥，開始過濾除去水中懸浮物。開啟陽離子交換器進水閥、頂部排氣閥，進行正洗排氣1 分鐘。然后開陽離子交換器正洗水閥，關頂部排氣閥，進行正洗 3 分鐘。之后關陽離子交換器正洗水閥，開陽離子交換器出水閥。同時開啟中間水泵和陰離子交換器進水閥、頂部排氣閥，進行正洗排氣 1 分鐘，然后開陰離子交換器正洗水閥，關頂部排氣閥，進行正洗 3 分鐘。然后關陰離子交換器正洗水閥，開陰離子交換器出水閥。陰離子交換器出水口的電導率傳感器可以檢測水的電導率是否符合標準，如符合則開除鹽水箱的進水閥，如不符合標準則要使離子交換器進行再生，在此過程中當過濾器工作一段時間由于