《水厂滤池自动控制系统总体策划方案的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水厂滤池自动控制系统总体策划方案的设计（147页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 149 摘要摘要 供水是一个关系国计民生的重要产业 供水不仅要满 足管网压力的需要 保证充足供水 还要求水质明显提高 滤池是水厂常规处理净水构筑物的最后一道工序 滤池运 行的好坏直接阻碍到水厂的出水水质 滤池反冲洗工艺复 杂 假如仍然沿用人工方式 劳动强度大 工作效率低 2 149 安全性难以保障 为此必须进行滤池自动化系统的改造 本文从水厂滤池自动操纵系统的操纵要求和工艺特点 动身 设计出了一套基于 ControlLogix 硬件和软件系统的 水厂滤池自动操纵系统 在滤池正常过滤时 为实现恒水 位过滤 设计了以出水流量为操纵参数的滤池液位 PID 操 纵系统 而在系统接收到反冲洗信号时
2、本系统在设计上 就主控 PLC 如何更好的与现场 PLC 协调操纵滤池的反冲洗 方案进行了对比同时做了优化 增强了操纵思路的清晰性 达到了预期的操纵效果 依照系统的操纵要求 进行了硬件设备的选型 设计 了操纵系统硬件配置图 I O 模块接线图 并编写了实现 操纵算法的程序 关键词 关键词 水厂滤池 恒水位 PID 操纵 自动反冲洗 协调 操纵 3 149 1 149 ABSTRACTABSTRACT Water supply is an important industry for the people s livelihood Not only to meet the needs of th
3、e pipeline network pressure and to ensure adequate water supply but also called for the improvement of water quality As to conventional water treatment plant filter is the last structures of water purification processes filter run a direct impact on water quality The process of filter backwash is co
4、mplexity if still used in manually labor intensive low productivity so it is difficult to ensure the safety of this system and it must be transformed to automatic systems In this paper as a view of the automatic control system for the water plant filter 2 149 requirements and process characteristics
5、 the automatic control system for the water plant design of a set of hardware and software based on the ControlLogix system has been accomplished When in the normal filtrate period in order to keep the constant level designed the PID filter level control system which is based on the water flow param
6、eters When receives backwashing signals the control system on how to enhance coordination between master PLC and on site PLC has been compared and optimized According to requirements of the designed control system the selection of hardware devices hardware configuration I O module wiring diagram pro
7、cedures for the realization of control algorithm have been accomplished 3 149 Keywords Keywords water plant filter constant water level on PID control automatic backwashing coordinated control 4 149 目录目录 1 绪论 1 1 1 课题研究背景 1 1 2 课题研究内容 2 1 3 研究的目的和意义 5 2 操纵系统总体方案的设计 7 2 1 系统分析 7 2 2 系统总体方案的设计 12 3 操纵
8、系统的硬件设计 27 3 1 滤池实现自动操纵所需的设备 27 3 2 传感器和执行器的选择 33 3 3 系统的硬件配置及 I O 连接图 39 3 4 操纵参数整定 43 4 系统的软件设计 47 4 1 软件总体方案的设计 47 4 2 操纵方案程序 49 5 149 5 监控系统的设计 61 5 1 组态王 6 52 简介 61 5 2 监控界面的设计 61 结束语 72 参考文献 73 致谢 74 附录 75 1 149 1 1 绪论绪论 1 1 1 1 课题研究背景课题研究背景 水对人类而言有着非同平常的意义 不论是日常生活 依旧工农业生产都离不开水 特不是在现代社会中 人们 不仅
9、对水的需求量与日俱增 对水质的要求也越来越高 人类对饮用水进行处理的历史十分悠久 超过了两千 年 但这是小规模 家庭型的处理 范围仅针对某个人或 某个家庭 而面向社会兴建水厂 工业化的集中处理水的 历史还不到 200 年 特不是以快滤池为标志的现代水厂更 只有 110 多年历史 在我国 水厂的大规模建设是从解放 后开始的 时刻较短 但取得了卓越的成就 目前各个都 市都已兴建了自己的净水厂 差不多普及了自来水 而且 更加现代化的 大规模的新型水厂也在成批的建设中 水 厂和其它行业的工厂一样 自出现以来不断革新 不断现 代化 生产能力 净化效果都不断提高 日产百万吨以上 优质自来水的超大型水厂也不
10、罕见 维持如此大规模的水 2 149 厂正常运行 且要保证出厂水质 对处理工艺和自动化水 平都提出了专门高的要求 水厂的处理工艺一百年来差不 多比较成熟 差不多上是混凝沉淀 过滤和消毒 混凝剂 一般采纳铝盐 铁盐 利用凝聚原理去除原水中的悬浮颗 粒 再进行沉淀 过滤 消毒一般采纳氯化法 近几十年 随着净水理论的进展 工艺设计和处理构筑物的形式不断 变化 各类反应药剂也出现许多新的替代品 比如 以高分 子化合物作为混凝剂 臭氧或二氧化氯作为消毒剂等等 只是 差不多的工艺过程没有全然性改变 相比之下 水 厂的现代化更要紧的表现在自动化监控系统上 净水厂的 生产过程采纳自动化技术 不是单纯的为了节约
11、人力 更 要紧的是加强各个生产环节的合理调度 保证水量 水压 提高水质 节约动力和投药量 消灭事故 积存运行资料 提高供水的可靠性和治理水平 我国的净水厂自动化技术 起步较晚 一度比较落后 但在近二十年中 进展迅速 许多大都市的水厂也达到了较高的自动化程度 1 3 149 在各中小型水厂水质生产过程中 滤池处理过程的有 效操纵是保证水厂出厂水水质优劣及生产效率高低的关键 因素 在传统的滤池生产中 一般依靠人工操作进行生产 滤池正常的过滤时刻以及滤池反冲洗各环节的时刻和强弱 都要依靠现场操作人员的经验进行调节 由于受到人员素 养及经验 环境温度 源水水质变化等各种复杂因素的阻 碍 专门难使出厂水
12、水质长期稳定 因此水厂滤池的自动 化操纵关于出厂水质优劣尤为重要 为了更好地安全生产 实现水厂自动化操纵 本课题 希望通过研究 PLC 在水厂滤池操纵系统中的实际应用 使 通过 PLC 设计出的水厂滤池操纵系统比传统水厂滤池操纵 系统具有更好的维护性和扩展性 提高水厂滤池操纵系统 的自动化水平 确保水厂供水更安全更可靠 1 21 2 课题研究内容课题研究内容 1 2 11 2 1 研究现状研究现状 早期的水厂操纵是单元式的 依照需要 各个工艺环 4 149 节建立独立的操纵设施 这些设施能够一次建成 也能够 分不建设 相互之间没有联系 每个环节依照自身的情况 进行工作 只能解决该环节局部的操纵
13、调节问题 环节之 间的协调是难以自动实现的 需要人工加以干预 这属于 分散式操纵 以后随着计算机及操纵技术的进展 出现了 集中式操纵形式 由中心操纵室的一台计算机系统对各个 环节的参数进行巡回检测 数据处理 操纵运算 然后发 出操纵信号 直接操纵被控对象 一台计算机往往同时操 纵多个回路 即多个水处理工艺环节 在这种操纵系统中 集中检测 操纵运算工作量大 要求计算机功能强大 有 专门高的可靠性 一旦操纵系统出现故障 整个系统就都 会陷于瘫痪 2 进入70年代以来 以微处理器为核心的各种操纵设备进 展迅速 使得操纵系统的形式也发生了相应的变化 结构 组成种类专门多 当前水厂采纳的自动操纵系统的结
14、构形 式 从自控的角度能够划分为SCADA系统 DCS系统 5 149 IPC PLC系统 总线式工业操纵机构成的系统等 IPC PLC 系统是由工业计算机 IPC 和可编程序操纵器 PLC 组成 在国内水厂自动化中得到最广泛的应用 该系统的优点是 1 能够实现分级分布操纵 2 能够实现 集中治理 分散操纵 的功能 将危险 分散 大大提高了系统的可靠性 3 组网方便 硬件系统配置简洁 专门容易在网络中 增减PLC操纵器 来实现扩展网络的目的 4 编程方便 开发周期短 维护方便 由于应用程序 采纳梯形图或顺序功能图编辑 编程和维护方便 5 系统内的配置和调整特不灵活 6 与工业现场信号直接相连
15、易于实现机电一体化 当前水厂采纳最多的操纵系统是IPC PLC系统 该系统 近年进展迅速 差不多与DCS系统的功能相近 特不是同样 具有分级分布操纵 实现集中治理 分散操纵的功能 往 6 149 往从水处理工艺操纵的角度也将此系统称为集散式系统 国外自70年代起开始了供水系统自动操纵的研究与应用工 作 尤其是自80年代以来 微电子等现代科技高速进展 水工业专用检测仪表与装备不断进展 水工业专用检测仪 表与装备不断进展与完善 相应地推动供水系统的自动监 控技术有了质的飞跃 加之西方发达国家雄厚经济实力与 技术基础 供水系统的自动监控已得到普遍应用 一些水 厂己实现全自动运行 能对生产工艺的各个环
16、节连续自动 地监测 调节 记录 报警等等 3 我国自80年代中后期起 陆续有一些较大型的水厂利用 外资建设 同时引进了成套的水厂现代化监控仪表与设备 我国在水厂关键环节混凝投药操纵技术与设备方面实现了 流淌电流及透光率脉动两种凝操纵设备的国产化 并在水 厂获得推广应用 取得显著效果 在此方面已居于国际领 先水平 水工业的一些专用检测仪表与设备 如在线检测 浊度仪 计量投加泵等 也有一些厂家开始生产 然而质 7 149 量水平与国外产品相比仍有距离 难以满足国内市场需要 我国大多数水厂的监控技术仍是专门落后的 差不多以人 工方式为主 专门难适应现代化的要求 一些水厂 包括有 些引进设备的水厂 的自动监控差不多照搬西方的模式 尽 管采纳了庞大的自动化系统 投资专门大 然而在一些关 键环节上的调节功能并不强 这种模式并不适应我国相当 多的水厂原水水质变化大而快的情况 而谈不上保证水处 理系统运行优化 结果水质保证率低 而运行费用高 这 些自动监控系统并不完全符合提高水厂技术经济效益这一 全然目的 4 针对我国的技术经济条件 不同规模水厂迫切需要解决 的问题有所不同 近年来建设的较大型的 自动
