概述： 近年來，隨著工業污染、環境破壞的日益加重，水處理已經越來越受到人們的關注，它成為人們改善生活環境、提高生活質量的重要途徑。另外，伴隨科學技術的發展，人們對設備自動化程度的要求越來越高，制水系統的自動控制逐漸被接受、推廣，并得到了迅速的發展。水處理設施的自動控制，不但可以減輕操作人員的勞動強度，減少所需操作人員，還能大大提高水處理后的水質，確保設備的安全運行，延長設備的使用壽命，從而降低生產成本，提高生產效率，是我國水處理行業的發展方向。 一、項目背景： 為某某企業設計實施的一套生活用水以及飲用水的凈化處理系統。 一、水處理原理分析： 本系統所采用的水處理方法及作用分為以下九點： 1)曝氣： 作用：去除溶解氣體。 2)化學氧化 作用：氧化無機陽離子，破壞有機物。 3)粒子層過濾 作用:去除膠團及微粒懸浮物 4）儲存 作用；調節水量，水自凈 5）輻照 作用：殺滅病菌、病毒、催化氧化。 6）活性炭吸附 作用：去除溶解的有機物。 7）離子交換 作用： 去除溶解鹽分。 8）微濾 作用：去除微細顆粒物 9）反滲透 作用： 去除溶解鹽成分。 工藝流程圖如下： 二、總體設計： 本系統采用紫金橋監控組態軟件作為上位機軟件和PLC來進行控制和顯示。 1）紫金橋監控組態軟件 紫金橋監控組態軟件的組態界面可以直接形象模擬、顯示、監視現場的工作情況，工作程序，實時的數據以及對意外情況的處理，其具有豐富的I/O接口，以便與方便的與下層的采集設備進行通信。 2）PLC可編程控控制器 PLC（Programmable Logic Controller）是為工業控制應用而設計制造的，主要用來代替繼電器實現邏輯控制，隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍。PLC具有高可靠性、豐富的I /O 接口模塊、模化結構等特點。廣泛應用在工業、農業、水利工程等領域。 系統整體架構圖如下：
凈化水處理的自動控制包括以下幾方面的內容： 1）設備自動啟停 當位于制水工序后的產水箱液位低時，自動啟動制水工序設備運行。當水箱液位高或前工序無水時，可設置為自動停機，或切換系列，或制水工序無法啟動。此外，遇報警或其他故障時，也會自動停機并切換設備系列。 2）設備的自動清洗 當制水設備上的定時儀、差壓儀、累積流量儀達到設定值，設備自動停止運行并實現清洗反沖工序。 3）自動顯示功能 實時顯示設備的運行狀況，并且在組態界面上進行控制。 4）自動保護功能 無水、發生故障會自動保護。 5）自動恒壓供水 主要用于終端出口，水處理中的一些系統要求恒壓供水。 三、實現過程： 1．自動控制主要通過PLC來實施的，即便是能自動控制的制水系統，也可以手動控制，根據實際需要可以選擇。 1）水罐控制： 控制具有一些共同的特點，一般設置高、中高、中低、低四個液位開關。 2）閥的控制： 本裝置使用的是電磁閥，通過自動控制電磁閥的開通或斷流來變換制水、清洗反沖的工序。 3）錳砂過濾器的控制： 當需要錳砂過濾器啟動運行，PLC發出信號。錳砂過濾器在工作工序切換時，應是定時反洗、反沖。 4）石英砂過濾器的控制： 對石英砂過濾器的控制和錳過濾器的控制相同。就不重復了。 5）對變頻恒壓供水的控制： 6）泵的制控： 我們這里是采用的變頻泵，先介紹一下對變頻泵的控制。 一般泵的功率是一定的，流量和壓力成反比，流量越大壓力越小。但會遇到一些情況，用戶的用水量變化大，這時候壓力就會變化。用水量大壓力小；用水量小壓力大。但用戶又要求恒壓供水，這時候就在泵出口管道內設壓力傳感器，把信號傳給PLC，PLC控制變頻器改變泵的轉速來調節出水流量，從而保持泵的出水壓力穩定，實現恒壓供水。另外還會有一種好處，那就是省電節能。 具體的是通過安裝在出水管網上的壓力變送器，把出口壓力信號變成4-20mA的標準信號，送入PLC的端口進行PID調節，經運算與給定壓力參數進行比較，得出一調節參數，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節系統供水量，使供水系統管網中的壓力保持在給定壓力上，當用水量超過一臺水泵的供水量時，通過PLC控制切換器進行加減泵。根椐用水量的大小由PLC控制工作泵的數量的增減及變頻器對水泵的調速，實現恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環控制系統。此外，系統還設有多種功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時而正常供水。 7）對飲水用凈化水的控制： 采用PLC控制，采用智能型微機作數據處理。 控制方式采用手動、自動兩種控制方式。 手動方式主要用于各控制閥門的開關、水泵的啟停都可由控制盤上的按扭控制。 自動控制用于整條制水線、工藝過程的運行、啟停，都由PLC自動控制，不受人為干預。 主要控制輸出功能： 系統可根據各種信號和流程，來控制中間水罐、提升泵、活性炭、軟化器、反滲透、純水灌等單元的自動工作和自動程序。 四、上位機監控組態軟件實現的功能： 水處理自動控制系統采用紫金橋監控組態軟件，通過RS-232串行通訊口使PC機與PLC進行通訊。 通過紫金橋組態軟件可以對工藝過程進行實時監控。紫金橋組態軟件的數據庫提供了各種類型的點，在整個水處理的工作過程中，方便各個類型點的控制。上位機對電磁閥的控制就必須通過數字數值輸出塊來進行，每個閥門的控制對應了相應的數字輸出節點。因此，上位機不僅能接受來自PLC的控制信號并以動畫的形式進行顯示，而且還能夠通過通訊端口向PLC發出控制命令，對現場進行控制。通過模擬塊，上位機通過通訊端口可以從PLC上讀取來自控制現場的儀表所采集到的壓力和流量的實時數據，在上位機上實時地顯示出來，并對系統出現的故障能及時報警，同時還可以保存歷史，繪制歷史曲線，自動生成報表等等。 數據的歷史曲線如圖所示： 結束語： 本文簡要的介紹了基于紫金橋組態軟件的凈化水處理系統的設計與實現，其中涉及到凈化水處理的自動控制的內容、自動控制、對變頻恒壓供水的控制及對飲水用凈化水的控制以及上位機監控組態軟件實現的功能等控制部分的有關內容，本文所設計的控制方案各指標均能達到工藝要求，希望能為我國的水處理自動控制起到幫助性的作用。
