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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用题 目：PLC 掌握水处理系统设计专 业：电气自动化班级 学号：同学 姓名指导 老师- 1 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用目录一、绪论 - 1 - 1.1 课题的提出 - 1 - 1.2 水处理自动掌握的进展前景- 1 - 1.2.1 水处理行业的进展趋势 - 1 - 1.2.2 水处理行业自动掌握需求 - 1 - 1.2.3 水处理行业自控系统进展趋势- 2 - 1.3 本课题的主要争论内容 -
2、 3 - 二、系统的理论分析及掌握方案确定- 3 - 2.1 水处理自动掌握系统的掌握要求- 3 - 2.1.1 系统掌握 - 3 - 2.1.2 报警及爱护 - 3 - 2.1.3 手动自动转换功能手动操作方式- 4 - 2.1.4 系统单元掌握 - 4 - 2.2 水处理系统工艺流程概述 - 4 - 2.2.1 双级 RO 系统 - 4 - 2.2.2 清洗系统 - 5 - 2.2.3 循环水系统 - 5 - 三、电气系统原理图 - 5 - 3.1 电气系统主回路原理图 - 5 - 3.1.1 双级 RO 系统主回路原理图 详见附录 1）- 5 - 3.1.2 清洗系统主回路原理图 - 5
3、 - 3.1.2 循环水系统主回路原理图 详见附录 2）- 6 - 3.2 电气系统掌握回路原理图 - 7 - 3.2.1 双级 RO 系统掌握回路原理图 - 7 - 3.2.2 循环水系统掌握回路原理图- 15 - 3.3 PLC 的 I/O 端口安排及外围接线图 - 21 - 3.3.1 PLC的 I/O 安排- 21 - 3.3.2 PLC的外围接线图 - 22 - 四、系统的 PLC 程序设计 - 23 - 4.1 PLC 编程软件的选用 - 23 -4.2 PLC 掌握系统主回路设计 - 23 -4.3 PLC 掌握系统主回路梯形图 - 24 -五、心得体会 - 31 - 参考文献
4、- 33 - 附录 - 34 - - 1 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用一、绪论1.1 课题的提出水和电是人类生活、生产中不行缺少的重要物质,在节水节能已成为时代特点；我们这个水资源和电能源短缺的国家,面临城市污水肆意排放,生活用水水质日益下 降,如何使水质达到日常生活、工业生产牢靠性、稳固性的要求,直接影响着居民正 常工作和经济的进展；b5E2RGbCAP 随着工业制造的快速进展,仪器设备对水质的要求也越来越高；传统方式普遍不 同程度的存在铺张水力、电力资源；效率低；牢
5、靠性差；自动化程度不高等缺点,严 重影响了工业系统中的用水；目前的供水方式应朝着高效节能、自动牢靠的方向发 展,基于 PLC 电气掌握技术、电气自动化技术于一体；采纳该系统进行供水可以提高 供水系统的稳固性和牢靠性,同时该系统具有良好的节能性,这在能源日益紧缺的今 天尤为重要,所以争论设计该系统,对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能 耗等方面具有重要的现实意义；p1EanqFDPw 1.2 水处理自动掌握的进展前景水处理自控系统的进展始终追随水处理行业的进展趋势,其目的是使净水、污水 和中水回用的处理更加完善、掌握更加精确、系统运行更加稳固、操作更加便利、系 统运行效率更高、更加环保和节
6、能；DXDiTa9E3d 1.2.1 水处理行业的进展趋势在净水行业,现有的城镇净水厂已经趋于完善,但在农村的饮水状况却让人担 忧,大部分的农村人口直接饮用地下水或地表水,农村集中供水是一种进展趋势；农 村净水厂的建设将是净水厂的主要组成之一；RTCrpUDGiT 我国是一个严峻缺水的国家,中水处理回用使城市污水成为一种清洁安全的城市 水资源,能够在很大程度上缓解城市水资源匮乏的状态,并进一步削减对下游城市水 资源的污染,降低下游城市水资源的净化难度；5PCzVD7HxA 依据城市污水处理及污水防治技术政策,2022 年全国省市城市和建制镇的污水平均处理率不低于 50,省市城市的污水处理率不低
7、于 60,重点城市的污水处理 率不低于 70；新建污水厂仍是我国治理水资源的一个重要组成；jLBHrnAILg 水处理行业,由于各厂的水源不同,所包含的污染物不同,相应的处理工艺也不 同；水处理工艺的多样性、复杂性也是水处理行业进展的一个必定趋势；xHAQX74J0X 净水处理、污水处理和中水处理的设备众多,设备也更加专业化；怎样实现对其 便利稳固的掌握变得至关重要1.2.2 水处理行业自动掌握需求针对水处理行业进展的趋势,水处理行业对自动掌握的需求主要有以下几个方 面：PLC及外表开放的标准的通讯协议；由于现场设备众多,大部分需要通讯,而不是 由一个 PLC通过硬接线的方式采集全部设备的信号
8、,实现掌握；在短期内,需要 PLC 能够支持现场各种外表和第三方厂家的通讯协议；从长期考虑,各种 PLC以及外表能 够支持通用的开放通讯协议标准；LDAYtRyKfE - 1 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用上位组态软件丰富的驱动程序；在改造和扩建工程中,有许多情形是现场有几家PLC要与上位组态软件通讯,上位组态软件需要包含多家 PLC的驱动；即使在新建工程 中,也要考虑之后的工程改造和扩建,需要上位组态软件能够具有丰富的驱动程序,能够同时支持与多家 PLC同时通讯和画面组
9、态；Zzz6ZB2Ltk 水厂运行节能环保；节能和环保是现代社会进展对各种工厂、产品的需求,在水处理行业同样需要考虑到节能和环保的问题；这就需要PLC的程序编写能够与现场工艺和设备结合,使掌握更加精确,使现场设备在低能耗运行以及加氯、加药适量的情形 下满意出水水质的要求；dvzfvkwMI1 PLC设备稳固运行； PLC设备能够稳固运行,是对自动系统的基本要求,也是最高 的要求； PLC设备有较强的抗干扰才能,平均无故障时间长,即使在系统故障的情形 下,也能够最低限度的削减故障缺失；rqyn14ZNXI 提高现场调试效率；由于污水及中水处理工程大部分是BOT工程,承包商需要最快的资金周转周期,
10、而自动系统的调试是水厂正常运行调试的最终一个环节,这就需要 现场调试的效率高；效率主要表达在两个方面,一个是调剂周期短,二是调试成效 好,系统运行稳固合理；EmxvxOtOco 1.2.3 水处理行业自控系统进展趋势为适应水处理行业的进展趋势,满意水处理行业对自控系统的需求,水处理行业的 自控系统在将来进展主要方向包含以下几个方面；SixE2yXPq5 1.2.3.1 冗余的掌握系统结构 由于水处理工程自动化掌握对安全性的要求比较高,而现在通常应用的冗余系统中,多数为双机架冗余,成本相对单机系统会提高一倍,而低成本、高牢靠性的单机架冗 余方案将是 PLC在水处理行业进展的趋势；采纳单机架冗余方
11、案中,每套 PLC选用一 个冗余的机架,两个支持冗余系统的 CPU；冗余系统配置主要目的是提高 PLC设备运行 的牢靠性和稳固性,保证水厂不间断的正常运行,保证出水水质；6ewMyirQFL 1.2.3.2 PLC 合理的通讯端口设置在水处理厂智能外表与现场设备集成的PLC分布比较分散,通讯扩展接口应当可以,通过在主站以及从站任意槽位上增加通讯接口模块实现；即通讯接口模块的使用不能 受到本地背板或远程背板的限制；kavU42VRUs 1.2.3.3 组态软件丰富的驱动程序组态软件应开发各种厂家的PLC、外表、移动通讯设备以及其他具有通讯功能的自控设备的驱动程序,以便在工程改造、扩建过程中上位组
12、态软件与下位自控设备兼容,使水处理工程可以通过一个组态软件实现对现场全部工艺进行监控,提高系统的集成度和现场工作人员的工作效率,同时降低工程成本 y6v3ALoS89 1.2.3.4 专业程序模块由于水处理工艺多样性,针对不同规模、不同工艺的水处理厂应当开发专业的程序模板；在 PLC以及组态软件功能日趋完善,产品质量也逐步提高的情形下,谁能够为客户供应更加完善的服务将成为成败的主导竞争方式；M2ub6vSTnP 1.2.3.5 数据分析、技术支持在水厂的治理上,除了要能够支持远程监控,仍要将现场IO 服务器采集的现场数据长时间的储备,使用专业的数据分析软件对现场数据进行分析,从而得出正确的运行
13、参 数,依据这些参数修改现场掌握站的程序；0YujCfmUCw - 2 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1.2.3.6 远程监控 在水厂掌握中心通过联网发布软件实现监控界面；将来PLC编程软 的地方修件实现远程登录也是一个进展趋势,编程人员可以在任何能够登录Internet改 PLC程序,进行远程调试；eUts8ZQVRd 1.3 本课题的主要争论内容本设计是以工业用水处理系统为掌握对象,采纳PLC 掌握技术,设计了一套满意工业水质要求的自动化水处理系统,并利用触摸屏对水处
14、理系统运行状态进行实时监控和治理,保证整个系统运行牢靠,安全,获得正确的运行状态；sQsAEJkW5T PLC掌握的水处理系统主要有可编程掌握器、液位计、电磁阀、高低压力开关和现场的水泵机组一起组成一个完整的水处理系统,本设计中有 3 个贮水池, 3 台水泵,采用部分流量调剂方法,即 3 台水泵中只有 1 台水泵在变频器掌握下作变速运行,其余水泵做恒速运行； PLC依据管网压力自动掌握各个水泵之间切换,并依据压力检测值和给定值之间偏差进行 PID 运算,输出给变频器掌握其输出频率,调剂流量,使供水管网压力恒定；各水泵切换遵循先起先停、先停先起原就；GMsIasNXkA 依据以上掌握要求,进行系
15、统总体掌握方案设计；硬件设备选型、PLC选型,估算所需 I/O 点数,进行 I/O 模块选型,绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配置图、I/O连接图,安排 I/O 点数,列出 I/O 安排表,娴熟使用相关软件,设计梯形图掌握程序,对程序进行调试和修改并设计监控系统；TIrRGchYzg 二、系统的理论分析及掌握方案确定2.1 水处理自动掌握系统的掌握要求2.1.1 系统掌握采纳 PLC掌握方式实现自动掌握,设有手动自动转换功能；可以随时依据系统各设备的运行状况对系统的掌握方式及工艺参数进行调整；在手动方式下,对各单元 如自动阀,水泵）进行独立操作；生产过程中系统显现故障时,准时发出警报；主要的工
16、艺参数 如压力,电导率等）,均可直接在盘面或现场外表上读出,实时明白系统各设备的运行参数；2.1.2 报警及爱护高液位报警：原水箱、中间水箱、纯水箱水位高过高设定值,发出高液位信号,受控单元停止工作；中液位报警：原水箱、中间水箱、纯水箱水位,水位低过中设定值,发出中液位信号,受控单元启动工作；低液位报警：原水箱、中间水箱、纯水箱水位,水位低过低设定值,发出低液位信号并停止出水泵；高压泵低压爱护：进水压力低于低压开关设定值,发出水压低信号并停止高压泵及 RO系统；高压泵高压爱护：进水压力高于高压开关设定值,发出水压高信号并停止高压泵及 RO系统；水泵故障报警：水泵热继电器动作,发出故障信号,并停
17、止故障泵- 3 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.1.3 手动自动转换功能手动操作方式主要用于应急或检修,以保证生产供水需求自动操作方式：平常正常工作普遍采 用的方式,其整个工作过程不需要人员干预,全自动运行；7EqZcWLZNX 2.1.4 系统单元掌握预处理单元石英砂过滤器、活性炭过滤器为全自动操作运行和反洗；RO单元 RO系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由 PLC实现自动掌握；同时, RO系统仍设置一块就地外表盘和一块就地操作盘,在就地盘上可读出 RO的有
18、关 工艺参数,以及能在就地操作盘上启停 RO进水高压泵及相关的自动阀门；对 RO系统 的重要参数如电导率等均设有检测外表当高压泵管路前各进水阀门打开时,进水压力 达到要求后,可启停高压泵,检测高压泵没有故障,同时打开产水不合格排放阀,进 水压力达到反渗透工作压力,然后自动调整浓水排放阀来调剂产水流量 调整后,以后 基本不用调整）,当产水电导达到预定值时,关闭产水不合格排放阀；lzq7IGf02E 反渗透正常运行过程爱护说明：检测进水压力是否达到要求的设备为进水低压压力开关；为确保反渗透的正常运 行,考虑到运行过程中以及高压泵启动时,对管路会造成瞬时或不间断的压力失常、缺失等情形,会造成压力开关
19、的误动作,从而造成系统报警、停止,故在检测进水压 力动作时,考虑了肯定的延时；zvpgeqJ1hk 检测高压泵是否故障的设备为高压泵爱护器；浓水管道设置高压爱护开关,检测到浓水侧压力过高时,系统报警并打开浓水排 放电动阀门,进行泻流；RO启停爱护在 RO停止使用时,第一停止高压泵,同时打开浓水端排放阀和产水 阀,预处理推迟运行一段时间,用经预处理的原水对 RO膜组件自动低压冲洗 5min,以防止浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能,然后自动关闭浓水电动阀,并停止冲洗；长时间停运,在冲洗后应注入爱护液；NrpoJac3v1 清洗系统由于清洗装置是反渗透系统的爱护设备,运行时间和频
20、率比较低,一般 几个月运行一次,建议采纳手动掌握方式进行；清洗进行时,第一确保清洗水箱有足 够的清洗液,并且清洗泵、及清洗过滤器进出口各阀门都处于开启状态,检查清洗设备和反渗透装置之间的管道连接,开启清洗水泵,清洗装置进入开启状态；1nowfTG4KI 2.2 水处理系统工艺流程概述2.2.1 双级 RO系统原水到达原水电磁阀,电磁阀开,原水流入原水箱内；原水箱内的水通过原水泵流 经两个石英砂过滤器罐体,将水质中泥沙过滤在其中；过滤后的水流入活性炭过滤器 罐体,活性炭吸附微笑颗粒；fjnFLDa5Zo 预处理后的水通过预处理阀的开启流入到一级保安过滤器内,将大于 5um的颗粒过 滤；一级保安过
21、滤器过滤后的水经过一级高压泵的扬程使其流入一级反渗透装置,反渗透相当于半透膜,将浓度高的水排除；为了防止反渗透内结垢,在预处理阀管道后 插接阻垢剂加药装置的管道,阻垢剂通过计量泵与预处理后的水一同流入一级保安过 滤器；一级反渗透后的水流入中间水箱内,中间水箱内水经过中间水泵的扬程到达二级保安过滤器；在中间水泵后插接PH调剂装置, PH剂通过计量泵与中间水一同流入二- 4 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用级保安过滤器；二级保安过滤器将大于3um的颗粒过滤；二级保安过滤器过滤后
22、的水经过二级高压泵的扬程使其流入二级反渗透装置；二级保安过滤器处理后的水流入纯 水箱；纯水箱内的水经过纯水泵的扬程使其经过紫外灯杀菌到达用水点；tfnNhnE6e5 2.2.2 清洗系统当双级 RO系统长时间不运行的情形下,反渗透装置内会由于细菌的滋生不紧影响水质仍会缩短其使用寿命；那么就有必要在双级 HbmVN777sL RO系统停止运行时对其进行清洗；经过二级反渗透的水经过手动蝶阀的开通使其流入清洗水箱内；清洗水箱内的水经过清洗水泵的扬程到达清洗过滤器；清洗过滤器将大于3um的颗粒过滤过后分支到达一级反渗透的进水口和二级反渗透进水口；将冲洗后的水排除,完成清洗过程；V7l4jRB8Hs 2
23、.2.3 循环水系统用水池内的假如水体长时间静止,水表面尘埃会逐步积存,同时水体内细菌也会迅 速滋生繁殖；那么就应当考虑过滤表面的灰尘同时杀除水体内细菌；83lcPA59W9 用水池上部有一吸水池,将管道伸入吸水池中用于吸水,开启循环水泵使水进入多 介质罐体；多介质罐体内填充不同颗粒大小的石英砂和活性炭；杀菌剂用计量泵与过 滤后的水重新流入用水池；mZkklkzaaP 经过长时间循环后,多介质罐体内会积淀大量尘埃；为了便利除去罐体内尘埃,停 止循环水泵运行,开启反洗水泵使水流入罐体,开启手动排水蝶阀使水排除从而达到 清洗罐体的目的；AVktR43bpw 三、电气系统原理图3.1 电气系统主回路
24、原理图3.1.1 双级 RO系统主回路原理图 详见附录 1）在双级 RO主回路中总负载约为 34KW,选用 100A总空开作为整个系统的总开关；在主电源 C相与 N相间加入电源指示灯用以起到提示作用,确保人身安全；主回路各 个泵的爱护空开都用 GV2系列, GV2系列的优点是可以增加一组常开常闭点,便利掌握 回路的接线；ORjBnOwcEd GV2空开在电路中作接通、分断和承载额定工作电流,并能在线路和电动机发生过 2MiJTy0dTT 载、短路、欠压的情形下进行牢靠的爱护；各泵空开连接沟通接触器,接触器广泛的用作电力的开断和掌握电路；它利用主 接点来开闭电路,用帮助接点来执行掌握指令；主接点
25、一般只有常开和常闭接点；gIiSpiue7A 3.1.2 清洗系统主回路原理图- 5 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用主电源的 C相电连接 6A1P空开,经过空开的火线与零线接入 压器,作为两者的电源；PLC模块电源线和变变压器将 220V电压降到 24V电压, 24V电压用作掌握回路电源；变压器输出电压为 24V+和 24V；变压器的主要作用是电压变换,电压上升或者降低；主要分类为：生涯变压器、降压变压器；uEh0U1Yfmh 为了在紧急情形下可以立刻停止整个系统运行,从
26、主电源C相接入 6A1P空开连接急停按钮,急停按钮出来的火线与零线作为掌握回路 220V电使用；IAg9qLsgBX 3.1.2 循环水系统主回路原理图 语言、梯形图 LAD语言、功能块图 FWD语言；语句表 STL语言类似于运算机的汇编语言,特殊适合于来自运算机领域的工程人员,它使用指令助记符创建用户程序,属于面对机器硬件的语言；梯形图 LAD语言最接近于继电器接触器掌握系统中的电气掌握原理图,是应用最多的一种编程语言,与运算机语言相比,梯形图可以看作是 PLC 的高级语言,几乎不用去考虑系统内部的结构原理和硬件规律,因此,它很简洁被一般的电气工程设计和运行爱护人员所接受,是初学者抱负的编程
27、工具；功能块图FWD的图形结构与数字电路的结构极为相像,功能块图中每个模块有输入和输出端,输出和输入端的函数关系 使用与、或、非、异或规律运算,模块之间的连接方式与电路的连接方式基本相同；S42ehLvE3M PLC掌握程序由一个主程序、如干子程序构成,程序的编制在运算机上完成,编译 后通过 PC/PPI 电缆把程序下载到 PLC,掌握任务的完成,是通过在 RUN模式下主机循 环并连续执行用户程序来实现 501nNvZFis 4.2 PLC 掌握系统主回路设计为了便利明白水箱内水的多少,分别在原水箱、中间水箱、纯水箱,试验水池放 入高、中、低浮球；当液面到达指定位置时浮球闭合,将信号传入掌握模
28、块内；jW1viftGw9 在原水箱水位不满的情形下,原水电磁阀开,原水流入原水箱；在原水箱水位不 低,中间水箱不满的情形下,原水泵开,预处理阀开,阻垢剂泵开；预处理阀开启延 时 1s 一级高压泵开,一级浓水电磁阀开,；在一级高压泵入水低压、出水高压的情形 下一级高压泵关闭；在中间水箱不低,纯水箱不满的情形下,中间水泵开 PH 调剂泵 开；中间水泵运行延时 1s 后二级高压泵开,二级浓水电磁阀开；当二级高压泵入水低 压、出水高压的情形下二级高压泵关；在纯水箱不低、试验水池不满的情形下,纯水 泵开、紫外灯开；xS0DOYWHLP 原水箱水位高位的情形下,原水电磁阀关；原水箱水位低、中间水箱水位高位的情形下原水泵停止运行；原水泵停止运行延时1s 阻垢剂泵、一级高压泵停止运行,一级浓水电磁阀关；原水箱水位低、纯水箱水位高的情形下中间水泵停止运行；中间水 泵停止运行延时 1s 后 PH 泵、二级高压泵停止运行,二级浓水电磁阀关；在纯水箱水 位低二级高压泵、试验水池水位高的情形下纯水水泵停止运行,紫外灯关；LOZMkIqI0w 由于清洗系统、循环水系统只在短时需要的情形下运行,所以挑选手动操作；- 23 - / 37 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 37 页精选学习资料