1、PLC在凈水廠(chǎng)混凝劑自動(dòng)配制系統(tǒng)中的應(yīng)用fsoftwaredesignand&bug,andimprovesthemaintainabilityofthesolxlqai18.KeywardsPIECoagulantMake-upStatemachineO引言在凈水廠(chǎng)各生產(chǎn)工藝過(guò)程中,投藥混凝是最重要的一環(huán).在這一環(huán)節(jié)中,向經(jīng)過(guò)初步處理的原水投加適量混凝劑,使原水中膠態(tài)顆粒在混凝劑的作用下脫穩(wěn)并和其他微粒形成絮狀體.在實(shí)際生產(chǎn)中必須保證混凝劑添加適量才能保證這一復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程的正常進(jìn)行.混凝劑是由混凝劑配制系統(tǒng)提供的,因此混凝劑配制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性及混凝劑濃度的準(zhǔn)確性直接關(guān)系

2、到出廠(chǎng)水質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)的好壞.過(guò)去,混凝劑的配制大都采用人工控制,經(jīng)常發(fā)生因混凝劑濃度不夠準(zhǔn)確而導(dǎo)致出廠(chǎng)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的事故.采用PLC作為核心控制器來(lái)自動(dòng)控制混凝劑的配制過(guò)程,不僅可以節(jié)約人力成本,而且可以消除人工操作帶來(lái)的諸多不可靠因素,從而大大提高混凝劑配制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性及混凝劑濃度的準(zhǔn)確性.l工藝流程及控制要求1.1工藝流程混凝劑配置過(guò)程是指將聚鐵原液(高濃度聚合硫酸鐵溶液)加水調(diào)配成較低濃度溶液的過(guò)程.配制系統(tǒng)如圖1所示,1和2原液池用來(lái)存放聚鐵原液.設(shè)置兩個(gè)原液池是為了保證原液池維護(hù)修理時(shí)不會(huì)影響凈水的正常進(jìn)行.具體使用哪個(gè)原液池需要人工選擇(打開(kāi)或關(guān)閉原液池底部的閥門(mén)即可).1和2

3、溶液池用來(lái)存放配置好的混凝劑,它們也是進(jìn)行混凝劑配制的場(chǎng)所.某一溶液池進(jìn)行配置前須先關(guān)閉出藥球閥并根據(jù)目標(biāo)溶液的濃度計(jì)算所需加注聚鐵原液量.配制時(shí),首先打開(kāi)相應(yīng)的進(jìn)藥球閥,聚鐵原液在重力作用下自然流進(jìn)溶液池,開(kāi)始加注原液;聚鐵原液加注量達(dá)到預(yù)先計(jì)算的值后,關(guān)閉進(jìn)藥球閥并打開(kāi)進(jìn)水電磁閥,開(kāi)始加水;加水至池滿(mǎn)后關(guān)閉進(jìn)水電磁閥,完成一池混凝劑的配制過(guò)程.進(jìn)水電磁閥水=主甲丫電磁閥電動(dòng)球閥手動(dòng)閥進(jìn)藥球閥l溶液池至加藥泵Il出藥球閥圖1凈水廠(chǎng)混凝劑配制系統(tǒng)圖為了保證凈水過(guò)程的連續(xù)性,設(shè)置了兩個(gè)溶液池交替使用.由于聚鐵溶液長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)發(fā)生水解反應(yīng),影響混凝劑的使用效果,因此一池的配制應(yīng)該在另一池將要用完時(shí)

4、進(jìn)行,并保證另一池在用完前完成整個(gè)配制過(guò)程.即必須合理調(diào)度兩個(gè)溶液池的使用及配置.啟用某一溶液池時(shí),只需將溶液池底部的出藥球閥打開(kāi)即可.1.2控制要求實(shí)現(xiàn)混凝劑配制全過(guò)程的自動(dòng)化,為便于操作調(diào)整及應(yīng)急處理,應(yīng)能隨時(shí)切換到手動(dòng)控制狀態(tài);根據(jù)預(yù)設(shè)的濃度值自動(dòng)計(jì)算所需加注的聚鐵原液量,準(zhǔn)確配制混凝劑;實(shí)現(xiàn)兩個(gè)溶液池的自動(dòng)調(diào)度;當(dāng)系統(tǒng)某些設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),如某球閥不能按50PR0(疆:SSAI】1.【)MAn0NrRUA田口ArII)NVo1.26No.12Dea繃elr2OO5PLC在凈水廠(chǎng)混凝劑自動(dòng)配制系統(tǒng)中的應(yīng)用王振松,等時(shí)關(guān)閉或打開(kāi),原液池或溶液池液位過(guò)低等,系統(tǒng)能對(duì)它們實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),記錄并及時(shí)報(bào)警

5、;可以通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)同中央控制室通信,接受中央控制室的控制指令.2控制系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)選用西門(mén)子公司的s7300型可編程控制器和TP271型觸摸屏,E+H公司生產(chǎn)的FMU231AF型超聲波液位儀,武漢上潤(rùn)公司的漢德Q941F/W一16SC型電動(dòng)球閥和上海佳衛(wèi)閥門(mén)廠(chǎng)的ZCS型電磁閥.s7300系列PI采用模塊式結(jié)構(gòu),它具有系統(tǒng)容量大,擴(kuò)充方便,各種功能模塊齊全,指令功能強(qiáng),高速,堅(jiān)固,通信能力強(qiáng),操作方便等特點(diǎn),特別適合于工業(yè)環(huán)境及電氣干擾環(huán)境.本系統(tǒng)PI由PS307電源模塊,中央處理單元CPU3152,以太網(wǎng)通信模塊CP3435,模擬量輸入模塊SM331,數(shù)字量輸入模塊SM321和數(shù)字量輸出模塊

6、SN322等組成.控制系統(tǒng)組成框圖如圖2所示.PLC-+-3軟件設(shè)計(jì)圖2控制系統(tǒng)圖本系統(tǒng)的程序主要由兩部分組成:溶液池配藥模塊;溶液池調(diào)度模塊.溶液池配藥模塊控制每個(gè)溶液池進(jìn)藥及進(jìn)水閥門(mén),具體完成某溶液池的配藥過(guò)程.溶液池調(diào)度模塊一方面判斷何時(shí)啟動(dòng)某一溶液池的配藥過(guò)程并及時(shí)向溶液池配藥模塊發(fā)出配藥指令;另一方面控制溶液池的出藥閥門(mén),實(shí)現(xiàn)兩溶液池的交替使用功能.每個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)均采用狀態(tài)機(jī)的思想,將整個(gè)工藝過(guò)程分成若干個(gè)狀態(tài),根據(jù)相關(guān)輸入信號(hào)進(jìn)行狀態(tài)間的切換,然后根據(jù)所處的狀態(tài)確定各個(gè)輸出.3.1溶液池配藥控制模塊溶液池配藥過(guò)程中狀態(tài)設(shè)置及各狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖3所示.圖中圓圈代表過(guò)程中的某一

7、個(gè)狀態(tài),箭頭代表系統(tǒng)接收到的信號(hào)或指令,箭頭的方向代表狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向.例如在自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)有兩根指向其它狀態(tài)的箭頭”啟動(dòng)”和”自動(dòng)”,分別指向自動(dòng)開(kāi)球閥和手動(dòng)停止?fàn)顟B(tài).”啟動(dòng)”箭頭代表當(dāng)系統(tǒng)在自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)時(shí),如果接收到啟動(dòng)指令則會(huì)切換到自動(dòng)開(kāi)球閥狀態(tài);”自動(dòng)”箭頭代表當(dāng)系統(tǒng)在自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)時(shí),如果接收到切手動(dòng)指令則切換到手動(dòng)停止?fàn)顟B(tài).自動(dòng)停止亟丑型一自動(dòng)I手動(dòng)停止旦墊.土.I魚(yú)麴壁.全主I自墊鎏圈全加藥完畢幾麗開(kāi)球閥型關(guān)手動(dòng)球閥全開(kāi)ll闥憎手動(dòng)關(guān)球閥卜J圖3溶液池配藥過(guò)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)為初始狀態(tài),在程序執(zhí)行的第一個(gè)周期內(nèi)會(huì)根據(jù)當(dāng)前是自動(dòng)模式或手動(dòng)模式切換到自動(dòng)停止或手動(dòng)停止?fàn)顟B(tài).程序執(zhí)行

8、過(guò)程中會(huì)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)及相關(guān)輸入信號(hào)按照?qǐng)D3所示的關(guān)系進(jìn)行狀態(tài)的切換.程序?qū)崿F(xiàn)了電動(dòng)球閥開(kāi)閥或關(guān)閥時(shí)的超時(shí)報(bào)警功能.每個(gè)電動(dòng)球閥都有閥門(mén)全開(kāi)或全關(guān)接觸開(kāi)關(guān),當(dāng)13zC送出開(kāi)閥(或關(guān)閥)指令后30s內(nèi)未接收到閥門(mén)全開(kāi)(或閥門(mén)全關(guān))信號(hào)則認(rèn)為該球閥有故障并進(jìn)行聲光報(bào)警.程序支持手動(dòng)和自動(dòng)模式的相互切換功能.當(dāng)系統(tǒng)在自動(dòng)模式下運(yùn)行時(shí),操作人員在任意時(shí)刻都可以進(jìn)行手動(dòng)模式和自動(dòng)模式間的相互切換.3.2溶液池調(diào)度控制模塊溶液池調(diào)度過(guò)程中狀態(tài)設(shè)置及各狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖4所示.l使用,:量旦一一l使用完畢:堡里一一啟動(dòng)l配藥|,2使用/啟動(dòng)2配藥T使用完.下,2s使用圖4溶液池調(diào)度狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖當(dāng)配藥系統(tǒng)控制模

9、式選擇自動(dòng)時(shí),兩溶液池開(kāi)始配藥的時(shí)間和投入使用的時(shí)間是由溶液池調(diào)度模塊控制的.本模塊這樣決定何時(shí)啟動(dòng)一溶液池的自動(dòng)配藥過(guò)程或?qū)⒁粋溆萌芤撼赝度胧褂?當(dāng)一溶液池在使用中而另一溶液池在備用時(shí),正被使用的溶液池液位會(huì)不斷下降,當(dāng)它被用光時(shí),PLC打開(kāi)備用溶液池的出藥電動(dòng)球閥,將其切換到使用狀態(tài),同時(shí)關(guān)閉已空溶液池的出藥電動(dòng)球閥,將其切換到空置狀態(tài);然后,當(dāng)正被使用的溶液池液位下降到某一特定液位時(shí)啟動(dòng)空置溶液池的自動(dòng)配藥過(guò)程.該特定液位應(yīng)該能保證空置溶液池配藥完畢后使用中的溶液池藥液不會(huì)被用光,又能保證配好的藥液在使用前不會(huì)水解,具體值在調(diào)試51自動(dòng)化儀表第26卷第l2期2005年l2月時(shí)根據(jù)實(shí)際情況

10、確定.為保證設(shè)備的安全性及控制程序的易實(shí)現(xiàn)性,操作人員在操作時(shí)應(yīng)保證在配藥過(guò)程中不進(jìn)行控制模式的切換.系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)為初始狀態(tài),在程序執(zhí)行的第一個(gè)周期內(nèi)會(huì)根據(jù)當(dāng)前是自動(dòng)模式或手動(dòng)模式進(jìn)行狀態(tài)切換.若為自動(dòng)模式則根據(jù)目前兩溶液池出藥球閥的狀態(tài)和溶液池液位進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換;若為手動(dòng)模式,則轉(zhuǎn)換到手動(dòng)模式狀態(tài).系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)如果操作人員進(jìn)行了手動(dòng)及自動(dòng)模式的切換,那么無(wú)淪系統(tǒng)處于何種狀態(tài)下都將先切換到初始狀態(tài),然后再按圖4中的關(guān)系進(jìn)行狀態(tài)切換.4結(jié)束語(yǔ)凈水廠(chǎng)混凝劑配制過(guò)程的控制,由于采用了PLC技術(shù),其混凝劑濃度的準(zhǔn)確性及系統(tǒng)的可靠性都得到了顯著提高,操作人員的數(shù)量也得以減少,降低了生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效

11、率.狀態(tài)機(jī)思想在軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用顯著縮短了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程,大大提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性.目前,本系統(tǒng)已經(jīng)順利運(yùn)行一年多.運(yùn)行結(jié)果證明,系統(tǒng)完全能夠滿(mǎn)足工藝的控制要求,大大提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益.參考文獻(xiàn)1袁任光.可編程序控制器(PLC)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例.華南理工大學(xué)出版社,1992(9)2SIMATICS7300可編程序控制器.西門(mén)子(中國(guó)),2(x】2(1)收稿日期:2005一o425.第一作者王振松,男,1975年生,2003年畢業(yè)于四川電子科技大學(xué)自動(dòng)化系,獲碩士學(xué)位;主要從事控制理論及控制工程的研究.(上接第49頁(yè)J證鍋爐爐膛及燃燒系統(tǒng)的安全,在防止由于運(yùn)行人員誤操作及設(shè)備故障時(shí)引起鍋爐爐膛

12、噴煙,爆炸而產(chǎn)生的人身傷害,設(shè)備損壞方面起重要的保障作用.FSSS包括燃燒器控制系統(tǒng)(BCS)和燃燒安全系統(tǒng)(FSS),可對(duì)鍋爐運(yùn)行的主要參數(shù)和鍋爐輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)并對(duì)鍋爐燃燒器進(jìn)行管理,在操作人員來(lái)不及處理的危急情況下將燃料系統(tǒng)置安全狀態(tài),保證鍋爐及所屬設(shè)備的安全.在吹掃完成及有關(guān)條件滿(mǎn)足之前,阻止任何燃料進(jìn)入爐膛;連續(xù)監(jiān)測(cè)鍋爐的運(yùn)行工況,在檢測(cè)到危害人員和設(shè)備安全的工況時(shí),發(fā)出MFF(主燃料跳閘)信號(hào);當(dāng)發(fā)現(xiàn)危害工況時(shí),停運(yùn)全部或部分已投運(yùn)的鍋爐燃燒設(shè)備和有關(guān)輔機(jī),快速切除進(jìn)入爐膛的燃料;MFF發(fā)生后維持鍋爐進(jìn)風(fēng)量,以清除爐膛和煙道中可能積聚的可燃混合物.3結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)于2004年

13、6月投人運(yùn)行,網(wǎng)絡(luò)通信正常,數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確及時(shí),調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,熱工參數(shù)都在工藝允許的范圍內(nèi),負(fù)荷調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單易行,各個(gè)鍋爐之間負(fù)荷均衡,工況平穩(wěn).收稿日期:20050110.第一作者吳曉峰,男,1962年生,1984年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué),獲學(xué)士學(xué)位,高級(jí)工程師,主要研究領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化智能控制,冶金自動(dòng)化和模糊自動(dòng)化.MES開(kāi)發(fā)與應(yīng)用專(zhuān)題研討會(huì)圓滿(mǎn)召開(kāi)本刊訊2005年11月29日,第四屆MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))研發(fā)與應(yīng)用研討會(huì)在上海浦東新國(guó)際博覽中心圓滿(mǎn)召開(kāi).由中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)儀表與壯志專(zhuān)業(yè)委員會(huì)和上海市自動(dòng)化學(xué)會(huì)自動(dòng)化儀表及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)委員會(huì)聯(lián)合創(chuàng)建的MES開(kāi)發(fā)與應(yīng)用專(zhuān)題研討會(huì),迄今已辦了四屆.在學(xué)會(huì)的努力下,在致力于中國(guó)MES推廣與應(yīng)用的各位專(zhuān)業(yè)人士的努力下,此MES研討會(huì)已初步成為我國(guó)東南沿海地區(qū)一個(gè)具有相當(dāng)影響力的MES討論平臺(tái).在本次研討會(huì)上,上海西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化,上海寶信軟件股份,浙江中控技術(shù),杭州敖能自動(dòng)化科技,Wonderse公司的應(yīng)用工程師,專(zhuān)家以及上海交通大學(xué)的教授向大家介紹了MES在制藥,鋼鐵及流程工業(yè),煙草等行業(yè)中的應(yīng)用和MES的關(guān)鍵技術(shù)及其新發(fā)展.MES理論與軟件產(chǎn)品的研究始于20世