PLC在凈水設備中的應用

引言 

    工業對發展中國家的經濟的發展起到了不可磨滅的作用，特別是中國的今天，工業的發展帶動了相關產業的高速發展，成為國民經濟重要的支柱之一。但是經過工業迅猛發展的國家都明白，工業的發展也意味著自然環境的破壞，特別是對水源的嚴重污染，所以對水源的保護，污水的治理，水的凈化就顯得十分的重要。隨著人們生活質量的不斷提高，特別是醫院、化工實驗室等單位，對水的品質也提出了更高的要求，所以根據現狀的需要，對更好的凈化水的設備也提出了相應的需求。而此促進了凈化設備公司的飛快成長，也對控制部分要求更穩定，更可靠！像目前一些凈化水設備廠商加大資金與技術的投入，用PLC代替以前的單片機控制系統。

    
    設備控制背景  

    系統構成：電源模組+以8051單片機為主，加擴展A/D及I/O芯片搭建的PCB控制板；       
        
    系統分析：系統采用單片機實現自動控制系統，由于電路的整體設計不能夠很合理，尖峰等保護措施不好，很容量出現電路故障。這也增加了服務，也隱形的增加了產品的成本，影響公司市場的發展，所以用戶很想用更可靠的系統來代替原有的系統，以減少服務量，減少綜合成本。

    
    原理說明

    化學反應在專門的反應箱里，通過PLC控制兩路加熱信號并及時的采集PT100溫度信號，使反應箱始終保持在設定的溫度，再通過PLC發出脈沖對計量泵進行控制加入ClO2藥劑量，使適當濃度的ClO2與水的發生化學反應，達到消毒的目的。  

控制要求  

    1. 溫度控制：系統反應需要在指定的溫度下進行，所以需要保持反應箱水的溫度恒定。    

    具體方法是設定一溫度D414，設定回差D410，超溫設定D535。當采集溫度D310小于D414時，開始加熱，當溫度達到D414+D410時停止加熱，溫度降到D414時再次加熱，使溫度在設定回差內徘徊，達到恒溫的目的。如果溫度超過超溫設定D535則停止加熱并報警。    
    
    2. ClO2投加量控制：系統控制需要嚴格控制加入反應器里的ClO2的濃度，能夠使水充分的消毒，又不會太多形成二次污染，所以對氯氣的控制精度要求極高。    

    具體方法是ClO2的投加量根據待消毒水流量和單位投加量計算，爾后，感測器將水中的余氯量反饋到控制器(PLC)，將余氯量與設定值(目標值)進行比較并根據二者的差值確定單位投加量的糾正的速度和幅度，計算出新的單位投加量，從而將投加量控制在合理的范圍內，

    ◆ 水流量×ClO2單位投加量→計量泵的輸出頻率
    ◆ 余氯高于設定值(即目標值)后，減小單位投加量，減小量由差值大小控制。
    ◆ 余氯低于設定值(即目標值)后，增大單位投加量，增大量由差值大小控制。
    ◆ 檢測到的流量信號，經延時后參與運算，延時長短在0~150分鐘內可設，經運算后得到控制泵的頻率(即控制投加ClO2的量)
    ◆ 輸出控制計量泵的頻率計算公式：     

    3. 報警控制：

    ◆ 壓力水欠壓、負壓系統超壓、缺原料--------報警，停計量泵
    ◆ 缺水、超溫、高溫-----報警，停止加熱

    
    器件選型

    1.控制器：采用臺達DVP14SS11T2+DVP04PT-S+ DVP06XA-S。主機DVP14SS11T2負責反應箱兩路加熱信號；并控制計量泵的頻率達到控制加入反應箱的ClO2的藥量。DVP04PT-S采集反應箱的2路溫度信號；    

    2.顯示部分：采用臺達DOPA-A57GSTD及TP04終端顯示器。根據最終用戶的不同選擇采用不同的顯示幕。    

    3.米頓羅（MILTON ROY）LMI電磁驅動隔膜計量泵：（型號P766-y/流量0.08~7.6L/H/壓力3.5bar）
    
    供給反應器ClO2，計量泵受PLC脈沖的控制，PLC每發一個脈沖，計量泵動作一次，輸出一個沖程的ClO2，最大100次/分鐘；計量泵的沖程可以手動調整，即計量泵每動作一次能夠輸出的液體的量，可設定0~100%范圍。    
    
    4.氯酸納、鹽酸采用電磁閥開關進行供給。       

    5.反應箱的溫度采集采用標準Pt100，用臺達DVP04PT-S      

    直接采集并轉換，十分方便。    

    6.ClO2濃度采集采用德國普羅名特流體控制（中國）有限公司的CDE 2-mA-2ppm型專用ClO2感測器，可以直接輸出4~20mA到DVP06XA-S模塊進行采集。     

    
    市場分析

    隨著人民日常生活的提高，對生產產品時的用水就特別關注，如果水源不潔，又怎幺能夠生產出讓人放心的產品乃至食品呢？沒有好的水，對于化學實驗又怎幺能夠分析準確呢？沒有好的清潔水，醫院怎幺能夠對病人有足夠的保證呢？在很多行業里，都是需要有較好的水來保障下一步驟的順利進行，所以凈化設備將會日益俱增。從國內一些凈化廠商來看，目前都有加注資金投入情況，而且銷售情況整體較好，廠商也忙得不亦樂乎，所以水處理行業是一個自動化廠商配套的很有前景的一個行業。

    
    小結  

    凈化水設備廠商的崛起，對于臺達PLC來說無疑是一個很好的機會。根據目前接觸的幾家廠商來看，技術人員對自動化電氣實現功能理解還不深刻，需要進行交流培養，也更需要有耐心去推廣我們的PLC。在此種小型設備上，臺達PLC具有先天優勢，體積小，功能強，輕松實現其要求的功能。所以凈化水設備是一個設備配套較有潛力的行業，應該把臺達的PLC技術應用到更多的凈化水設備當中，提高凈水設備自動化控制水平，提高控制精度。    
                                                       

                                                                                系統拓撲圖
                                                                                  

                                                                            系統接線圖