第一篇：水處理系統(tǒng)改善
水處理系統(tǒng)改善
職業(yè)背景
我學(xué)習(xí)的食品專業(yè)，從事的是與食品相關(guān)的質(zhì)量管理工作。熟悉食品行業(yè)的人都知道，水在食品行業(yè)中的重要作用，以及影響作用。針對(duì)食品行業(yè)的SSOP,即衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作程序中第一條就規(guī)定的是水的要求，可見水的衛(wèi)生好壞在食品行業(yè)中的作用之大。
工作過程
2009年年初，我新到**市一家飲料公司。當(dāng)天下午總經(jīng)理帶我在工廠內(nèi)轉(zhuǎn)了一圈，順便介紹了一下公司的發(fā)展情況。據(jù)說，該公司在原來的地址時(shí)生意很好，企業(yè)員工達(dá)到頂峰三百多人，每天進(jìn)貨的車輛在排隊(duì)。老板看見生意很好，原來生產(chǎn)的廠區(qū)不夠，就買下了現(xiàn)在的公司，進(jìn)行飲料生產(chǎn)。自從公司搬到新公司之后，公司生產(chǎn)的飲料不到三個(gè)月就出現(xiàn)渾濁，沉淀。所以公司的效益越來越差，最后出現(xiàn)了虧損。從2007年到2009年公司員工人數(shù)由原來的三百多人縮減到現(xiàn)在的30多人，就這樣公司還不能及時(shí)保證發(fā)工資?，F(xiàn)在的生產(chǎn)狀況是一個(gè)月能生產(chǎn)5、6天，就是靠一些老客戶養(yǎng)著。說完，總經(jīng)理拍了拍我的肩膀說“小陳，就看你的啦。全公司三十多人都等著你養(yǎng)家糊口呢。你是大飲料企業(yè)出來的，這些問題應(yīng)該難不倒你？！”，聽完，覺得肩膀上得擔(dān)子很重。我笑著答道“李總，我試試看。”，“不能試試看，問題一定能解決，我相信你！”，“我覺得應(yīng)該行！”。大話說在前面啦，我的拿出具體的行動(dòng)來。我笑問總經(jīng)理“李總，咱們做飲料的水質(zhì)怎么樣??？”，“挺好！純正的地下水，是井水”，我能看看“水質(zhì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)嗎？”，“小陳，因?yàn)槠髽I(yè)效益不好，養(yǎng)不起那么多的閑人，上個(gè)月化驗(yàn)員辭職啦，這些都是她監(jiān)測(cè)的。小陳你要看什么數(shù)據(jù)，我相信你的能力，這點(diǎn)小問題難不倒你，對(duì)吧？”李總答道，“我試試看?！蔽倚π?。
我要求先去水處理系統(tǒng)看看，李總帶我去水處理系統(tǒng)車間。邊走邊給我說“咱們的水處理系統(tǒng)很先進(jìn)的，有預(yù)沉淀池，石英砂過濾，活性炭過濾，反滲透膜過濾。”。我們到車間一看，李總說的沒有錯(cuò)，公司水處理系統(tǒng)真的有預(yù)沉淀池、石英砂過濾、活性碳過濾，反滲透膜過濾，只是預(yù)沉淀池內(nèi)表面都是黑色的污垢，存放處理完的水，即所謂的純凈水罐內(nèi)表面也是黑黑的一層?？催^之后，我說“李總，恐怕咱們的水質(zhì)不合格?！保坝猩恫缓细竦?，咱們就用這水”，“我說我們水質(zhì)可能不達(dá)標(biāo)?！保坝猩恫贿_(dá)標(biāo)的，不信你測(cè)測(cè)看？！”，“我辦公室還有點(diǎn)事.”你順便看看，有什么想法就提出來，公司盡量滿足你。”“好好干，可不要讓我失望哦？”，“一定，李總先忙吧?！蔽掖鸬??！罢?qǐng)問咱們的儲(chǔ)存罐多長(zhǎng)時(shí)間清洗一次？”，我問陪同的車間主任，“好像沒有清洗過?！?，“從來都沒有清洗過？”，我接著問，車間主任點(diǎn)點(diǎn)頭，“以前沒有人要求啊，這個(gè)也要清洗嗎？”，“一定要，你看那內(nèi)壁都成什么樣啦？”，請(qǐng)問“石英砂過濾、活性炭過濾，反滲透膜過濾多長(zhǎng)時(shí)間清洗一次??？”，我接著問，“好像就安裝后，設(shè)備廠家叫我們清洗過一次?！避囬g主任答道。我肯定水質(zhì)有問題，為了說明問題，我決定先進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，然后根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)給大家說明問題。
我的專業(yè)是食品質(zhì)量安全與管理，檢測(cè)個(gè)水對(duì)我來說是個(gè)小case，三天后，當(dāng)我拿著檢測(cè)后的電導(dǎo)率，微生物指標(biāo)給李總看的時(shí)候，李總傻眼啦，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)都嚴(yán)重超標(biāo)。李總也是學(xué)食品的，具體來說是我的大學(xué)同學(xué)，只是他畢業(yè)后做方便面。因?yàn)楣拘б娌缓?，兩年前被老板聘?qǐng)來管理公司，只是年齡比我長(zhǎng)幾歲。我拿著檢測(cè)數(shù)據(jù)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-2006》，決定給大家尤其是生產(chǎn)一線員工培訓(xùn)一下，順便也請(qǐng)老板參加，裝裝場(chǎng)面。
我給大家費(fèi)勁口舌長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)之久，最后車間主任站起來說“陳工，我們都是粗人，您說我們應(yīng)該怎么做，我們做就行。知識(shí)我們一聽就蒙。”，惹得大家哄堂大笑，就連老板也嘿嘿笑起來“是啊，陳工，告訴大家怎么做。有什么困難盡管找李總和我，我們大力支持你！你就放手去干吧，大家說好不好？“"好”大家一致喊到。我拿出已經(jīng)準(zhǔn)備好的方案，給老板和李總看了一下。“好家伙！方案都有啦，大家以后就跟著陳工吃香的喝辣的。”大家都笑起來了。“陳工，在學(xué)校學(xué)習(xí)是這個(gè)”李總豎起了大拇指?！蔽铱葱校桶凑者@個(gè)方案辦吧。”一直看方案的老板說。
具體的方案
第一、定期清理各儲(chǔ)水罐，建議一周一次。第二，定期反洗石英砂過濾、活性炭過濾裝置，每次制水結(jié)束反洗一次，每周大反洗一次。第三、定期反洗一次反滲透膜，定位每月一次，如果電導(dǎo)率超過控制限時(shí)立即進(jìn)行反洗。第四、處理過的純凈水要加次氯酸鈉溶液消毒，確保微生物指標(biāo)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-2006》相關(guān)要求，但因?yàn)樯a(chǎn)飲料用的設(shè)備和管道都是不銹鋼的，為了減弱氯離子對(duì)不銹鋼的腐蝕，余氯要求1-2PPM.方案公布后，我指導(dǎo)大家完成了第一次清洗，清洗后的水只差勁用漢字不能形容。經(jīng)過我的整改，公司的水質(zhì)狀況得到了很大的改善，飲料質(zhì)量大幅度上升，到2009年5月份公司開始出現(xiàn)了盈利，同時(shí)迎來了好幾家加工廠要求我們代加工。我也受到公司的尊重，任命為質(zhì)量部經(jīng)理，并組建起來自己的質(zhì)量部。
第二篇：鋼鐵工業(yè)主要水處理系統(tǒng)
與鋼鐵工業(yè)節(jié)水問題緊密相關(guān)的另一個(gè)問題是鋼鐵工業(yè)用水的處理，只有水處理問題得到有效的解決，節(jié)水工作才能真正取得成效。國(guó)外大鋼鐵企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)證明，正確使用水處理劑，可以有效解決水循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)垢問題，不僅延長(zhǎng)了系統(tǒng)使用壽命，節(jié)約水資源，而且可以實(shí)現(xiàn)污水零排放，節(jié)水和環(huán)保效果非常顯著。
在鋼鐵工業(yè)中，需要進(jìn)行水處理的系統(tǒng)主要是：
(1)煉鐵廠：高爐、熱風(fēng)爐冷卻凈循環(huán)水處理系統(tǒng)；高爐煤氣洗滌水濁循環(huán)系統(tǒng)；高爐爐渣水循環(huán)系統(tǒng)；鼓風(fēng)機(jī)站凈循環(huán)水處理系統(tǒng)。
(2)煉鋼廠：氧氣轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)；轉(zhuǎn)爐間接冷卻循環(huán)水處理系統(tǒng)；電爐凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；轉(zhuǎn)爐軟化冷卻水系統(tǒng)；電爐軟水冷卻水系統(tǒng)；轉(zhuǎn)爐污泥處理系統(tǒng)；電爐真空處理污水處理系統(tǒng)。
(3)連鑄廠：結(jié)晶器軟水閉路循環(huán)水系統(tǒng)；二次冷卻濁循環(huán)水系統(tǒng)；污泥脫水處理系統(tǒng)。
(4)熱軋廠：熱軋凈循環(huán)水處理系統(tǒng)；熱軋濁循環(huán)水處理系統(tǒng)；過濾器反洗水處理系統(tǒng)；含油、含乳化液廢水處理系統(tǒng)；污泥處理系統(tǒng)。
(5)冷軋廠：間接冷卻開路循環(huán)水處理系統(tǒng)；酸堿廢水處理系統(tǒng)；含油、含乳化液廢水處理系統(tǒng)；污泥處理系統(tǒng)。
水處理劑中用量較大的有三類：絮凝劑；殺菌滅藻劑；阻垢緩蝕劑。絮凝劑亦稱混凝劑，其作用是澄凝水中的懸浮物，降低水的濁度，通常用無機(jī)鹽絮凝劑添加少量有機(jī)高分子絮凝劑，溶于水中與所處理水均勻混合而使懸浮物大部沉降。殺菌滅藻劑亦稱殺生劑，其作用是控制或清除水中的細(xì)菌和水藻。阻垢緩蝕劑主要用于循環(huán)冷卻水中，提高水的濃縮倍數(shù)，降低排污量以實(shí)現(xiàn)節(jié)水，并降低換熱器和管道的結(jié)垢和腐蝕。
針對(duì)鋼鐵工業(yè)的特點(diǎn)，水處理劑的使用需注意以下幾點(diǎn)：
（1）在鋼鐵企業(yè)中，具有高熱流密度的設(shè)備較多，這與化工工業(yè)有著顯著的不同。因此，開發(fā)應(yīng)用耐高溫、低公害或無公害的阻垢緩蝕劑，是鋼鐵工業(yè)水處理劑的研發(fā)方向之一。
（2）結(jié)垢堵塞問題突出。高爐煤氣洗滌循環(huán)水的水質(zhì)成分很復(fù)雜，由于礦石中氧化鈣的溶入，造成管道結(jié)垢，噴頭堵塞，影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，投入造渣劑石灰，部分石灰細(xì)粉被煙氣帶出，在煙氣洗滌塔中與循環(huán)水生成氫氧化鈣，隨后與煙氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，造成洗滌塔中噴嘴堵塞，輸水管道斷面減少，阻力增加，浪費(fèi)能源。在高爐煤氣洗滌和轉(zhuǎn)爐煙氣凈化濁循環(huán)水中，也需要解決洗滌水中大量懸浮物以及嚴(yán)重結(jié)垢問題。這些方面均需要開發(fā)優(yōu)質(zhì)的聚凝劑、分散劑及除硬穩(wěn)定劑。
（3）連鑄及軋鋼濁循環(huán)水主要是細(xì)小的氧化鐵皮懸浮物及循環(huán)水中油的去除問題。這類循環(huán)水的水處理工藝是沉淀、除油、過濾、冷卻。水處理藥劑主要采用絮凝劑、助凝劑、除油劑及少量的阻垢分散劑等。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的絮凝劑主要是鋁鹽及鐵鹽，助凝劑主要是聚丙烯酰胺類高分子藥劑。與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，使用效果較差。因此，開發(fā)適用于鋼鐵企業(yè)的高效絮凝劑、助凝劑、除油劑是當(dāng)務(wù)之急。
第三篇：比價(jià)系統(tǒng)改善建議
比價(jià)系統(tǒng)在日常使用過程中的問題及改善建議
一、業(yè)務(wù)模塊
計(jì)劃審核和單據(jù)審核方面：在數(shù)據(jù)錄入的過程中，當(dāng)前一單業(yè)務(wù)錄入完畢，點(diǎn)擊“保存繼續(xù)”后，開始下一單的業(yè)務(wù)錄入工作，部分雷同數(shù)據(jù)已保存，只需從“材料編碼”欄開始錄入即可，但是有兩個(gè)不方便的地方就是：
①“材料編碼”欄的初始編碼開頭設(shè)定為“12”，而我們數(shù)據(jù)庫(kù)的材料編碼開頭為“123”，導(dǎo)致每次錄入時(shí)都需要把“3”再輸一遍，影響工作效率。
建議：將初始編碼開頭設(shè)定為“123”。
②在前一單業(yè)務(wù)錄入完畢，點(diǎn)擊“保存繼續(xù)”后，開始下一單業(yè)務(wù)的錄入工作，發(fā)現(xiàn)鼠標(biāo)光標(biāo)不能自動(dòng)停留在“材料編碼”欄，業(yè)務(wù)員需手動(dòng)將光標(biāo)停留在“材料編碼”欄，再繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)操作。由于在數(shù)據(jù)錄入過程中，主要使用鍵盤操作，故中間的鼠標(biāo)操作會(huì)比較不方便，影響工作效率。
建議：在前一單業(yè)務(wù)“保存繼續(xù)”后，將鼠標(biāo)光標(biāo)自動(dòng)停留在“材料編碼”欄，方便繼續(xù)操作。
二、數(shù)據(jù)庫(kù)更新
因?yàn)闅v史或其他原因，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)更新不及時(shí)，部分已經(jīng)棄用或替換的物資相關(guān)數(shù)據(jù)未能及時(shí)刪減，體現(xiàn)出來的問題就是數(shù)據(jù)繁雜，有重復(fù)等。
建議：①定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)無用數(shù)據(jù)進(jìn)行合理刪減；
②制定數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)錄入和使用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，避免同物不同名、數(shù)據(jù)資料不完整、錄入不規(guī)范等問題，提高規(guī)范化程度。
注：以上所提到的問題和涉及的內(nèi)容未從技術(shù)層面考慮，僅為個(gè)人在實(shí)際操作過程中所感受到的不便之處的一個(gè)簡(jiǎn)單陳述，所提建議也只為改善系統(tǒng)功能，提高工作效率，當(dāng)中若有不合理或不現(xiàn)實(shí)之處，請(qǐng)見諒。
第四篇：游泳池簡(jiǎn)單的水處理系統(tǒng)實(shí)例要點(diǎn)
游泳池工程技術(shù)具有自身的特點(diǎn)，它需用游泳池專門的技術(shù)、專用的設(shè)備，這些造就了專業(yè)性很強(qiáng)的游泳池行業(yè)，它具體表現(xiàn)在：
1.游泳池池水的循環(huán)過濾消毒就是再生水的利用，池水反復(fù)地循環(huán)和再生利用，也就是把已過濾和處理后的水（不管它有多么高的過濾精度和純度）不斷送入未過濾的含有污染物的池水中，使清濁混合的池水達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，而后不斷污染的池水再連續(xù)不斷的進(jìn)行循環(huán)、過濾、澄清和消毒；同時(shí)由于游泳者和周圍外界給游泳池帶進(jìn)污染物，池內(nèi)自生的細(xì)菌和藻類，因此池水也在不斷的污染著；循環(huán)、過濾、消毒、澄清、污染處于動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)。這種動(dòng)態(tài)體現(xiàn)在游泳人數(shù)的不穩(wěn)定、池水溫度的波動(dòng)、化學(xué)投加的變化、循環(huán)流量的變動(dòng)等等。
2.游泳池池水（物理）處理的特點(diǎn)是循環(huán)過濾，而在其他的水處理工程較少考慮循環(huán)和循環(huán)周期等相關(guān)問題，還有給水口、回水口的分布以使均勻布水問題，死水區(qū)和短流的問題。
3.污染源的持續(xù)性和不穩(wěn)定性，要求進(jìn)行持續(xù)過濾和持續(xù)消毒。水質(zhì)的物理處理和化學(xué)處理同時(shí)進(jìn)行。還要重視池體結(jié)構(gòu)和循環(huán)方式以及游泳池專用設(shè)備和管件的合理選用和布局。
4.保證游泳池水處理的安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、可靠、低碳環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，還要考慮其它池邊設(shè)備、照明設(shè)備等的不同要求和功能。
在游泳池工程技術(shù)中，除去它自身的專業(yè)性理論、技術(shù)、設(shè)備和實(shí)踐以外，一般的水處理理論和技術(shù)也在游泳池工程的實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。例如：折點(diǎn)加氯，藍(lán)氏飽和系數(shù)，甚至懸疑顆粒運(yùn)動(dòng)特征值的偏態(tài)分布，等等。
游泳池污染物
一.游泳池污染物的來源：
a.人體臟物、細(xì)菌、病毒、尿素等 b.皮屑、發(fā)屑 c.化妝品 d.人體分泌物：油脂、汗液、口鼻腔分泌物 e.外來物：塵土、樹葉、小蟲 f.池內(nèi)滋生的菌類和藻類 g.平衡水箱、均衡水箱、過濾介質(zhì)、管閥內(nèi)壁的生物膜所產(chǎn)生的污染。
二.池水物理處理時(shí)所利用水的物理性質(zhì)和污染物的性質(zhì)
1.全部池水物理處理的關(guān)鍵就是利用了水的比重等于1kg/l這一物理性質(zhì)。2.全部循環(huán)過濾的關(guān)鍵同樣是利用了不同污染物的不同比重的物理性質(zhì)。3.污染物的比重與水的比重的比較有三種情況： 小于水的比重1kg/l時(shí)，污染物上浮到游泳池的水面;等于水的比重1kg/l時(shí)，污染物可懸浮在水中任何位置； 大于水的比重1kg/l時(shí)，污染物下沉到游泳池的池底
游泳池池水物理處理的核心問題是利用水的比重與污染物比重的不同來分離、攔截和過濾這些雜質(zhì)。
游泳池循環(huán)過濾方式
如果池水在水面沒有回水系統(tǒng)來進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，那么池面就是死水區(qū)；如果池水在池底沒有循環(huán)流動(dòng)過濾，那么池底就是死水區(qū)。處理后的池水進(jìn)池給水時(shí)，要求布水均勻，無死區(qū)，無短流。
二.池面回水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)施：撇沫器或溢水槽;池底回水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)施：底排
1.撇沫器加底排、溢水槽加底排的回水方式 撇沫器用于中小游泳池，一般當(dāng)游泳池的池水面積≦350㎡時(shí)采用撇沫器，沒25㎡—50㎡的水面積使用一個(gè)撇沫器，且一個(gè)游泳池不應(yīng)小于2個(gè)撇沫器，室外池安裝在游泳季節(jié)的下風(fēng)頭（北面的壁池），50%到70%的水流可通過撇沫器處理，不同污染情況可以做特殊處理，0—100%經(jīng)過撇沫器處理的特殊情況時(shí)有發(fā)生。撇沫器處理比重小于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)，同時(shí)用底排處理比重大于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)，這樣的循環(huán)方式處理了不同比重的污染物時(shí)才是科學(xué)的。
溢水槽用于中大游泳池的物理處理，必須配均衡（平衡）水箱，70%—100%的水流可通過溢水槽處理，可以池邊四周溢水也可以泳池兩個(gè)長(zhǎng)邊溢水，底排也參與循環(huán)過濾。溢水槽的作用同撇沫器，處理比重小于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)，同時(shí)用底排處理比重大于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)，這樣的循環(huán)方式處理了不同比重的污染物，它也是科學(xué)的。
說明：均衡水箱不是建造和安裝在機(jī)房里，而是用混凝土建造在游泳池旁邊，對(duì)它可以方便地進(jìn)行吸污和投藥處理。在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，游泳池池水表面和均衡水箱的水面在同一個(gè)低于地面的水平面，系統(tǒng)工作后，循環(huán)水泵從均衡水箱吸水，經(jīng)過循環(huán)、過濾、加熱、消毒系統(tǒng)后，給游泳池補(bǔ)水，均衡水箱水面降低，同時(shí)游泳池水面升高，形成了水位落差，這樣就可以通過溢水槽回水，把比重小于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)流動(dòng)，此時(shí)可以讓底排同時(shí)工作，把比重大于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)流動(dòng)。需要說明的是，如果從池底給水，產(chǎn)生的所謂“短流”現(xiàn)象可以忽略，因?yàn)閺慕o水口進(jìn)入游泳池的水，進(jìn)池后就即刻與沒有處理的池水混合，帶有臟水的混合水的水流回到底排就不能稱作“短流”。
在國(guó)外的游泳池工程實(shí)踐中，撇沫器加底排的回水方式不用平衡水箱，只有溢水槽加底排的回水方式時(shí)才采用平衡（均衡）水箱，可以對(duì)它方便的進(jìn)行物理處理（如吸污）和化學(xué)處理（投加消毒劑、絮凝劑和進(jìn)行化學(xué)沖擊處理）。
一.游泳池應(yīng)該采用的循環(huán)過濾的形式
游泳池水中的雜質(zhì)主要是游泳者帶進(jìn)來的臟污、細(xì)菌、化妝品以及人體分泌的油脂和汗液，還有外界帶進(jìn)池內(nèi)的雜物、灰塵、樹葉以及池內(nèi)滋生的菌類和藻類。
這些雜質(zhì)大多不溶于水，由于其比重的不同有的漂浮到水面、有的混合在水中、有的沉淀到水底。
雜質(zhì)上浮和下沉是有個(gè)過程和時(shí)間間隔的，上浮和下沉的快慢受比重的影響外，還受水流的影響。
如果在水面和水底都安裝了循環(huán)過濾的回水系統(tǒng)并讓水面回水系統(tǒng)可以把水中比重小于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)吸入循環(huán)過濾系統(tǒng)，同時(shí)，水底的回水系統(tǒng)可以把水中比重大于1kg/l和等于1kg/l的雜質(zhì)吸入循環(huán)過濾系統(tǒng)。
這樣以來，只需同時(shí)處理水面和水底的雜質(zhì)。
游泳池給水方式和其他循環(huán)方式
1.兩種給水方法：池壁水平給水和池底垂直給水
游泳池的給水方式有兩種：池壁水平給水和池底垂直給水，且兩者給水方式獨(dú)立使用。池壁水平給水，施工、安裝和運(yùn)行都很方便，它是一種最常用的給水方式，但是它的缺點(diǎn)是熱量分布和化學(xué)投加不均勻；池底垂直給水最大的優(yōu)點(diǎn)就是熱量分布和化學(xué)投加比較均勻，但是它施工、安裝較難。
2.游泳池科學(xué)循環(huán)方式
給水方式有池底垂直給水和池壁水平給水兩種；回水方式也是兩種：撇沫器加底排回水、溢水槽加底排的回水方式。把2×2的給水和回水方式排列組合，就可得出4種循環(huán)方式，這些循環(huán)方式在國(guó)外都在使用，它們是：a.最佳循環(huán)方式：①池底垂直給水，溢水槽加底排回水系統(tǒng)。b.最常用循環(huán)方式：②池壁水平給水，撇沫器加底排回水系統(tǒng)。c.可用的循環(huán)方式：③池底垂直給水，撇沫器加底排回水系統(tǒng)。④池壁水平給水，溢水槽加底排回水系統(tǒng)。
結(jié)論：科學(xué)的循環(huán)方式是要保證不同比重的所有污染物在循環(huán)過濾系統(tǒng)中通過循環(huán)而流動(dòng)，再進(jìn)行攔截、分層和去除。如果泳池的水面沒有循環(huán)流動(dòng)，水面就是死水區(qū)；如果池底沒有循環(huán)流動(dòng)，池底就是死水區(qū)。
水面死水區(qū)和池底死水區(qū)這兩種情況發(fā)生在我們的順流式循環(huán)方式、逆流式循環(huán)方式上，這在國(guó)外是要避免的情況。在游泳池循環(huán)過濾系統(tǒng)中，平衡水箱、均衡水箱、過濾介質(zhì)、管閥內(nèi)壁的生物膜是我國(guó)游泳池水處理沒有注意的重要環(huán)節(jié)，要用物理處理和化學(xué)處理進(jìn)行處理。我國(guó)傳統(tǒng)的順流式循環(huán)方式、逆流式循環(huán)方式和混流式循環(huán)方式都沒有考慮這種生物膜的處理，而這三種循環(huán)方式在結(jié)構(gòu)和建造上都不同程度上影響和妨礙了對(duì)平衡水箱或均衡水箱的處理。
第五篇：游泳池水處理系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)
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游泳池水處理系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)
摘 要
在工業(yè)不斷發(fā)展的今天，人們更加追求自動(dòng)化的同時(shí)可編程序控制器映入了我們的眼簾，可編程序控制器在各行各業(yè)的應(yīng)用不斷增加，讓我們看到他的應(yīng)用之廣泛，此次設(shè)計(jì)是在游泳池水處理自動(dòng)控制方面的一個(gè)具體體現(xiàn)，正文介紹了可編程序控制器（PLC）、西門子S7-300 CPU313及溫度傳感器在游泳池水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用及PID調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)在詳細(xì)了解了S7-300 PLC的結(jié)構(gòu)、用法，以及游泳池水處理系統(tǒng)的工藝流程的前提下，運(yùn)用PLC對(duì)水處理各環(huán)節(jié)進(jìn)行精確的控制。引入PLC后，比傳統(tǒng)的游泳池更加安全、可靠，更加節(jié)省人力資源，操作簡(jiǎn)單，節(jié)省硬件等諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著市場(chǎng)的開放與不斷擴(kuò)大許多國(guó)外的品牌不斷涌入我國(guó)，我們可以選用更適合要求的產(chǎn)品。選用合適的PLC有利于系統(tǒng)的完美發(fā)揮，無論是從抗干擾能力或是其他方面PLC控制的系統(tǒng)都是當(dāng)前最具實(shí)力的產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：可編程序控制器；S7-300；PID溫控
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PLC designing of natatorium water processing system
Abstract With the development and advancement of industry, the Programmable Logic Controller that has been widely applied in a lot fields has become focus nowadays.This designing is a material and concrete exhibition in the aspect of natatorium water processing system.This article mainly illustrates PID regulation and the application of Programmable Logic Controller---PLC, Siemens S7-300 CPU313 and temperature sensor in the natatorium water processing system.The article has detailed introduced the S7-300 PLC structure and usage.Furthermore, it has completely complained the process of circulation water processing system and temperature regulation, as well as the concrete operation process.Comparing to the traditional one, the PLC controlling system has made the natatorium more safe and credible.Moreover, it not only can be operated easily, but also can save a lot of human resource and hardware for us too.As people have known, Programmable Logic Controller has become the developing trend of industrial automation.Due to the open and distensible market, a lot of foreign products of PLC that provide more choices for us have entered.As people have known, a good choice of PLC will make the system more perfect.Keywords：Programmable Logic Controller ；S7-300；PID temperature control
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目 錄
摘 要.........................................................................................................................................I ABSTRACT...........................................................................................................................II 1 緒 論....................................................................................................................................1 1.1 引言..................................................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外游泳池水處理方式..............................................................................................1 1.3 本課題研究主要內(nèi)容......................................................................................................2 1.4 課題研究的意義..............................................................................................................2 系統(tǒng)概述.............................................................................................................................4
2.1 設(shè)計(jì)要求..........................................................................................................................4 2.2 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介..................................................................................................................4 2.3 控制系統(tǒng)要求..................................................................................................................5 2.3.1 水循環(huán)及過濾部分...................................................................................................6 2.3.2 水質(zhì)檢測(cè)及加投藥部分...........................................................................................7 2.3.3 恒溫加熱系統(tǒng)控制...................................................................................................7 PID溫度控制...................................................................................................................11
3.1 基本概念........................................................................................................................11 3.1.1 比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)）..............................................................................................11 3.1.2 積分調(diào)節(jié)（I調(diào)節(jié)）...............................................................................................11 3.1.3 微分調(diào)節(jié)（D調(diào)節(jié)）.............................................................................................12 3.2 PLC中的PID控制實(shí)現(xiàn)方法........................................................................................12 西門子S7-300及硬件設(shè)計(jì)........................................................................................15
4.1 PLC的簡(jiǎn)介....................................................................................................................15 4.1.1 PLC的特點(diǎn)..............................................................................................................15
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4.1.2 PLC的分類..............................................................................................................16 4.2 PLC的基本組成............................................................................................................16 4.2.1 主機(jī).........................................................................................................................16 4.2.2 編輯器.....................................................................................................................18 4.2.3 I/O擴(kuò)展和其他外圍設(shè)備........................................................................................18 4.3 PLC的基本工作原理和工作方式................................................................................18 4.4 硬件介紹........................................................................................................................19 4.4.1 數(shù)字量模塊.............................................................................................................19 4.4.2 模擬量模塊.............................................................................................................20 操作與軟件部分.............................................................................................................22
5.1 水循環(huán)控制過程............................................................................................................22 5.2 恒溫加熱部分控制........................................................................................................23
結(jié) 論......................................................................................................................................24 致 謝......................................................................................................................................25 參考文獻(xiàn)...............................................................................................................................26 附 錄......................................................................................................................................27
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第 1 頁(yè) 緒 論
1.1 引言
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展人民的生活水平也在不斷提高，人民對(duì)物質(zhì)、精神生活不斷提出新的要求，健身、游泳、等娛樂活動(dòng)不斷增加，游泳逐步成為一項(xiàng)群眾性的休閑娛樂活動(dòng)。在炎炎夏日，游泳場(chǎng)館更是變成了人們消暑納涼的消費(fèi)場(chǎng)所。特別是在暑期，熱浪滾滾，酷熱難耐，許多家長(zhǎng)帶著放假的孩子，興致勃勃地嬉戲暢游在游泳池之“藍(lán)天碧水”間。而在最熱的時(shí)候，游泳場(chǎng)館更是天天爆滿，隨之而來對(duì)這些活動(dòng)的客觀要求也不斷提出了新的標(biāo)準(zhǔn)與要求，對(duì)游泳的環(huán)境和各方面的要求也逐步提高。近幾年來，集娛樂、休閑與健身為一體的游泳場(chǎng)館的需求與建設(shè)可謂方興未艾，國(guó)家級(jí)大型游泳館、各種公共游泳館、家用游泳池、星級(jí)賓館的室內(nèi)游泳池等遍及全國(guó)城鎮(zhèn)。游泳池、水上樂園像雨后春筍般涌現(xiàn)，其中許多游泳池已跳開古板的傳統(tǒng)模式，摹仿國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)更新穎，融健身性、娛樂性于一體，更具吸引力及生命力。
1.2 國(guó)內(nèi)外游泳池水處理方式
為了節(jié)約用水，保護(hù)水資源保證水質(zhì)及衛(wèi)生指標(biāo)，絕大多數(shù)游泳池采用循環(huán)凈化給水方式。但由于我國(guó)游泳場(chǎng)館的發(fā)展相對(duì)較晚(二十世紀(jì)九十年代中后期才真正開始大規(guī)模發(fā)展)，所以在運(yùn)行管理方面和給排水的設(shè)計(jì)方面積累總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)較少，缺乏系統(tǒng)的分析與交流，且游泳池的實(shí)際運(yùn)行與規(guī)范下的設(shè)計(jì)存在著較大的差異。就水處理系統(tǒng)來說，目前規(guī)范基本上是按市政給水處理廠的要求來制定的，在設(shè)計(jì)中均是按照規(guī)范中的專業(yè)比賽用連續(xù)處理運(yùn)行來設(shè)計(jì)的，而在實(shí)際運(yùn)行過程中，無論是水質(zhì)還是投藥管理等，均不同于設(shè)計(jì)與規(guī)范，造成了水處理場(chǎng)地及設(shè)備的極大浪費(fèi)，無形中增大了建設(shè)投資費(fèi)用。另外大多數(shù)游泳場(chǎng)館未配制專業(yè)技術(shù)人員參與運(yùn)行管理，因此，在實(shí)際運(yùn)行過程中，因各種原因發(fā)生了較大的水耗、熱耗及電耗，并造成了不必要的水質(zhì)超標(biāo)甚至惡化，給經(jīng)營(yíng)帶來較大的負(fù)擔(dān)與影響。鑒此通過對(duì)現(xiàn)有設(shè)備下的游泳池的研究，對(duì)于進(jìn)一步節(jié)水、節(jié)能，降低運(yùn)行成本有著重要的經(jīng)濟(jì)意義，并由此總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行理論分析，從而提出游泳池水處理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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1.3 本課題研究主要內(nèi)容
現(xiàn)代游泳池主要分三大部分：一是循環(huán)及過濾部分，二是水質(zhì)檢測(cè)及加投藥部分，三是恒溫及加熱部分。水處理循環(huán)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的地方，主要由兩臺(tái)循環(huán)水泵互為備用，循環(huán)水泵是為提供循環(huán)動(dòng)力及循環(huán)處理水量而設(shè)置。循環(huán)水泵的自動(dòng)過程由兩臺(tái)泵互為備用(1 # 泵和2 # 泵)，且8小時(shí)自動(dòng)切換和非正常停泵自動(dòng)起動(dòng)備用泵(如加熱繼電器動(dòng)作等)。起動(dòng)過程由兩臺(tái)泵輪值起動(dòng)，即在程序中設(shè)定一個(gè)起動(dòng)泵號(hào)N(N = 1、2)，當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)入水循環(huán)主程序時(shí)，首先讀取泵號(hào)N(并令N 加1)，決定首先開啟哪一號(hào)泵，若無故障運(yùn)行后，且在一個(gè)周期內(nèi)要求停泵，當(dāng)再次進(jìn)入水循環(huán)主程序時(shí)，則起動(dòng)當(dāng)前泵。以此，來減小某一臺(tái)泵因連續(xù)工作而引起的損耗。實(shí)際證明此方法可行且有效。當(dāng)某一臺(tái)泵出現(xiàn)故障需停機(jī)時(shí)，需等待該泵完全停止后，方可開啟另一臺(tái)泵，否則會(huì)出現(xiàn)局部回流現(xiàn)象，極易損壞水泵，因此，在起動(dòng)另一臺(tái)水泵時(shí)，有一個(gè)10s 的延時(shí)。為了補(bǔ)充因各種原因所造成的池水熱損失及加熱補(bǔ)充水需設(shè)置換熱設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)采用的是快速式換熱器和新型板式換熱器。恒溫加熱部分由PLC可編程序控制器來控制，恒溫及加熱控制主要采用PID調(diào)節(jié)，輸出控制信號(hào)由PQW288輸出控制伺服控制器來控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開啟度，定量地給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫。水池溫度的檢測(cè)通過兩個(gè)途徑獲得：一是水池溫度；二是蒸汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)水池布水口的溫度。檢測(cè)蒸汽進(jìn)水池的溫度目的是為了與水池溫度相比較，不致兩者溫差過大，以免造成人員短時(shí)間內(nèi)不適應(yīng)或受傷。I2.3控制條件為緊急停止信號(hào)，由值班人員發(fā)出。水質(zhì)檢測(cè)都是通過檢測(cè)儀器送來的模擬量檢測(cè)信息，輸入到模擬量模塊進(jìn)行處理，處理后根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定控制量，分別控制各藥劑精確計(jì)量泵，加投水處理藥劑。各模擬量輸入的處理及控制都基本相同。絮凝劑加投的前提是循環(huán)水泵開啟，若循環(huán)水泵未開啟，絮凝劑加投后，也只是在局部起作用，不僅浪費(fèi)資源，更使水質(zhì)變差。
1.4 課題研究的意義
本設(shè)計(jì)主要著重介紹各環(huán)節(jié)的控制和操作過程及原理，選用的控制設(shè)備也比傳統(tǒng)的設(shè)備更為先進(jìn)，目前可編程序控制器在整個(gè)電氣控制領(lǐng)域已經(jīng)占領(lǐng)主導(dǎo)地位，發(fā)展的也是非常迅速，它的控制方式采用可編程序控制器進(jìn)行控制。PC或PLC，它是在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有的功能強(qiáng)、可靠
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高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外以廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來，國(guó)內(nèi)在PC技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面的發(fā)展也很快。除許多從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國(guó)產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來越多的采用PC控制系統(tǒng)取代的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)化的小型PC性能也基本達(dá)到同類國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。目前PLC已廣泛用于冶金、化工、輕工、電力、建筑、交通、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)行業(yè)[1]。
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第 4 頁(yè) 系統(tǒng)概述
2.1 設(shè)計(jì)要求
1．循環(huán)水泵的自動(dòng)過程由兩臺(tái)泵互為備用，8h自動(dòng)切換和非正常停泵自動(dòng)起備用泵。
2．溫度控制精度1°C。3．采用可編程序控制器設(shè)計(jì)。4．畫出原理圖，編制程序。
2.2 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
布水口游泳池布水口溫度儀Ⅱ進(jìn)池口水管熱力蒸汽熱交換伺服控制器溫度儀ⅠPH儀余氯儀濁度儀出池口水管循環(huán)水泵1號(hào)過濾沙缸N過濾沙缸2號(hào)定時(shí)器絮凝劑加投消毒劑加投稀鹽酸加投硫酸銅加投
圖2.1 游泳池水處理工藝流程圖
現(xiàn)代游泳觀的池水處理系統(tǒng)類似與自來水廠的水處理系統(tǒng)，通過循環(huán)水泵將池水置
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換出來檢測(cè)水質(zhì)，再通過化學(xué)和物理的方法調(diào)整水質(zhì)，然后將達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的“凈水”回灌進(jìn)游泳池。本設(shè)計(jì)的游泳池水處理工藝流程如圖2.1所示。通過循環(huán)水泵將池水置換出來檢測(cè)水質(zhì)，再通過化學(xué)和物理方法調(diào)整水質(zhì)，然后將達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的“凈水” 回灌進(jìn)游泳池。一般檢測(cè)項(xiàng)有濁度、過氧化物、尿素含量、菌去群含量、余氯值、臭氧值和pH值等。以pH值調(diào)節(jié)為例，當(dāng)pH值過高，超過控制時(shí)，則通過精確計(jì)量泵加投稀鹽酸以調(diào)低pH值，這就是化學(xué)的方法。再如當(dāng)濁度達(dá)到一定值時(shí)，亦通過精確計(jì)量泵將絮凝劑（需攪拌）加投到循環(huán)泵前，絮凝劑可將水中懸浮物凝結(jié)成塊，通過過濾沙缸把“濁水”過濾成“凈水”回灌到泳池[2]。另外，沙缸還有反沖洗過程，就是當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間后，沙缸的沙層表面會(huì)積蓄很多的污物，使沙缸對(duì)水的阻力增大，流速減緩，過濾效果下降。因此，必須定期進(jìn)行清除。清除的辦法就是使水流反方向流動(dòng)，如圖2.2所示。溫度儀I、II進(jìn)行溫度檢測(cè)。檢測(cè)的結(jié)果經(jīng)模擬量輸入模塊送到PLC，由PLC處理后一方面送控制屏進(jìn)行溫度顯示，另一方面由PLC的PID指令控制。經(jīng)PID調(diào)節(jié)后，輸出的信號(hào)通過模擬量輸出模塊控制伺服蒸汽調(diào)節(jié)閥，定量的給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫[3]。
進(jìn)水F1F3F5F2廢水F4沙缸
圖2.2 沙缸反沖洗工作示意圖
2.3 控制系統(tǒng)要求
該系統(tǒng)按只檢測(cè)濁度、余氯、pH值和溫度等幾項(xiàng)來配置，PLC按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、通信接口數(shù)等技術(shù)要求選定，檢測(cè)儀、泵、伺服控制器及操作系統(tǒng)根據(jù)工藝流程選定或按甲方要求選定。
具體硬件配置如下：西門子S7-300 CPU313一塊，SM321、SM322的數(shù)字量模塊各一塊，SM331S、M332模擬量模塊各一塊；德國(guó)普羅明特溫度傳感器——變送器兩支，遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
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濁度儀、pH儀、余氯儀各一臺(tái)；高溫電動(dòng)伺服閥一臺(tái)；精確計(jì)量泵四臺(tái)；循環(huán)水泵兩臺(tái)；大廳顯示屏（自制）一臺(tái)；5.7in臺(tái)達(dá)觸摸屏一臺(tái)；控制柜（定制）一臺(tái)。2.3.1 水循環(huán)及過濾部分
水循環(huán)主程序開始啟動(dòng)準(zhǔn)備N手動(dòng)自動(dòng)？Y啟動(dòng)1號(hào)泵Y故障？NNNY停泵？停泵延時(shí)10s計(jì)時(shí)8小時(shí)？停泵延時(shí)10sY啟動(dòng)2號(hào)泵Y故障？NN計(jì)時(shí)8小時(shí)？停泵？NYY總停水循環(huán)主程序結(jié)束
圖2.3 水處理主程序流程圖
水循環(huán)及過濾部分主程序流程圖如圖2.3所示。循環(huán)水泵的自動(dòng)過程由兩臺(tái)泵互為備用，8h自動(dòng)切換和非正常停泵自動(dòng)啟動(dòng)備用泵（如熱繼電器動(dòng)作等）。循環(huán)水泵的手
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動(dòng)過程，只是配合自動(dòng)過程的輔助手段，手動(dòng)狀態(tài)除操作兩臺(tái)泵的起/停以外，還擔(dān)當(dāng)過濾缸反沖洗過程的操作。
正常情況下，水流的方向是F1入F4出，其他閥門關(guān)閉。反沖洗時(shí)，水流從F2入F3出，其他閥門關(guān)閉。污物被反向的水流帶走而排入污水管道。反沖洗持續(xù)時(shí)間需根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。從反沖洗結(jié)束到正常過濾狀態(tài)中間有一個(gè)過渡狀態(tài)，這段時(shí)間水流不應(yīng)流入泳池，因?yàn)榇藭r(shí)水流不穩(wěn)且有殘余雜質(zhì)存在。因此這個(gè)過程的閥門狀態(tài)是F1入F5出，其他閥門關(guān)閉。這個(gè)過程持續(xù)時(shí)間很短，通常在 1min 之內(nèi)，需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，最后，F(xiàn)5關(guān)閉，F(xiàn)4打開，反沖洗過程結(jié)束。反沖洗過程的觸發(fā)條件一般有3個(gè)：壓差反沖洗、定時(shí)反沖洗和手動(dòng)反沖洗。這兩個(gè)過程基本是物理的過程[4]。2.3.2 水質(zhì)檢測(cè)及加投藥部分
水質(zhì)檢測(cè)都是通過各檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)儀器送來的模擬量檢測(cè)信息，輸入到模擬量模塊進(jìn)行處理，處理后根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定的控制量，分別控制各藥劑精確計(jì)量加投泵加投水處理藥劑。各模擬量輸入的處理及控制都基本相同，這里僅以濁度—絮凝劑為例說明模擬量輸入及控制的基本方法[5]。濁度—絮凝劑流程圖如圖2.4所示。
從圖2.5所示濁度控制曲線看出，要求濁度控制值在2~4NTU，5NTU為濁度報(bào)值，即當(dāng)大于等于4NTU時(shí)開計(jì)量泵加投絮凝劑，當(dāng)小于等于2NTU時(shí)關(guān)計(jì)量泵，大于等于5NTU報(bào)警。如果在編程時(shí)將控制值轉(zhuǎn)換為程序刻度值，由于濁度儀輸出范圍是4~20mA。因此需分兩步換算，如圖2.6第一步，將2和4NTU對(duì)應(yīng)的電流值求出來。第二步，由電流值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換值。即：
x2?
4?(20?4)2?(20?4)?4?10.4,x2??4?7.2（2.1）
1010
y1?2.3.3 恒溫加熱系統(tǒng)控制
10.4?276487.2?27648?14377,y2??99
53（2.2）
2020在環(huán)境溫度和水溫較低時(shí)，還需對(duì)池水進(jìn)行加溫控制。池水加溫在泳池水處理中，也占有重要的地位。它是通過溫度儀I、II進(jìn)行溫度檢測(cè)。檢測(cè)的結(jié)果經(jīng)模擬量輸入模
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塊送
濁度—絮凝劑主程序開始子程序7開始調(diào)用子程序7初始化預(yù)置采樣計(jì)數(shù)器和清0調(diào)用子程序8計(jì)算平均值子程序7結(jié)束N循環(huán)水泵開？Y濁度 ≥ 4？N子程序8開始Y啟動(dòng)絮凝劑攪拌器從模擬量輸入PIW4中取個(gè)值加到采樣值中，采樣計(jì)數(shù)器加1，直到最大采樣數(shù)用移位求采樣平均值3S后啟動(dòng)絮凝劑劑量泵N濁度 ≤ 2？子程序8結(jié)束Y關(guān)泵及攪拌器濁度—絮凝劑主程序結(jié)束
圖2.4 濁度—絮凝劑流程圖
圖2.5 濁度刻度控制曲線
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10量程/NTU27648刻度值4204y2y10x1x2I/mA(a)204x1x2I/mA(b)20
圖2.6 濁度刻度值換算比例圖
到PLC，由PLC處理后一方面送控制屏進(jìn)行溫度顯示，另一方面由PLC的PID指令控制。經(jīng)PID調(diào)節(jié)后，輸出的信號(hào)通過模擬量輸出模塊控制伺服蒸汽調(diào)節(jié)閥，定量的給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫。該流程圖僅介紹自動(dòng)部分，如圖2.7所示，該部分主要介紹池水（冬天）恒溫PID調(diào)節(jié)，溫度值向大廳顯示屏傳送的有關(guān)內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)PID控制允許將閉環(huán)控制器、脈沖控制器以及步驟控制器集成到用戶程序中。帶集成控制器設(shè)置的參數(shù)分配工具允許設(shè)置控制器，可在極短時(shí)間內(nèi)優(yōu)化使用。如果簡(jiǎn)單PID控制器不足以解決自動(dòng)化任務(wù)，可使用模塊化PID控制。可以互連所包含的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，創(chuàng)建幾乎任何一種控制器結(jié)構(gòu)。
恒溫及加熱系統(tǒng)主程序、子程序及中斷部分梯形圖恒溫及加熱系統(tǒng)主程序、子程序梯形圖見附錄。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的[6,7]。
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恒溫 加熱主程序開始Y模塊有錯(cuò)？N調(diào)用溫度控制模塊？Y調(diào)用FB41 啟動(dòng)PID調(diào)節(jié)水溫由PQW288輸出N由I1.3啟動(dòng)伺服電動(dòng)蒸氣閥驅(qū)動(dòng)電源恒溫 加熱主程序結(jié)束
圖2.7恒溫加熱系統(tǒng)控制流程圖
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第 11 頁(yè) PID溫度控制
3.1 基本概念
PID控制是比例積分微分控制的簡(jiǎn)稱。PID控制是一種負(fù)反饋控制，在反饋控制系統(tǒng)中，自動(dòng)調(diào)節(jié)器和被控對(duì)象構(gòu)成一個(gè)閉合回路。在連接成閉合回路時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況：正反饋和負(fù)反饋。正反饋?zhàn)饔眉觿”豢貙?duì)象流入量流出量的不平衡，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定；負(fù)反饋?zhàn)饔脛t是緩解對(duì)象中的不平衡，這樣才能正確地達(dá)到自動(dòng)控制的目的。
PID控制具有以下優(yōu)點(diǎn) 1．原理簡(jiǎn)單，使用方便。2．適應(yīng)性強(qiáng)。
3．魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感 3.1.1 比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)）
在P調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)u與偏差信號(hào)e成比例，即：
u?KCe
（3.1）式中KC稱為比例增益。
比例調(diào)節(jié)的顯著特點(diǎn)就是有差調(diào)節(jié)。采用比例調(diào)節(jié)，則在符合擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)節(jié)量不可能與設(shè)定值準(zhǔn)確相等，他們之間一定有殘差。比例調(diào)節(jié)的殘差隨著比例帶的加大而加大。3.1.2 積分調(diào)節(jié)（I調(diào)節(jié)）
在I調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的變化速度du/dt偏差信號(hào)e成正比，即
du?S0e
（3.2）dtt0或
u?S0?ed t
（3.3）式中S0稱為積分速度，可視情況取正值或負(fù)值。
調(diào)節(jié)器的輸出與偏差信號(hào)的積分成正比。積分調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是無差調(diào)節(jié)與P調(diào)節(jié)的
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有差調(diào)節(jié)形成鮮明對(duì)比，只有當(dāng)被調(diào)節(jié)量偏差e為零時(shí)I調(diào)節(jié)器的輸出才會(huì)保持不變。然而與此同時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出卻可以停留在任何數(shù)值上。這意味著被控對(duì)象在負(fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)量沒有殘差，而調(diào)節(jié)閥則可以停止在新的負(fù)荷所要求的開度上。I調(diào)節(jié)的另一特點(diǎn)是它的穩(wěn)定作用比P調(diào)節(jié)差。
采用I調(diào)節(jié)時(shí)口制系統(tǒng)的開環(huán)增益與積分速度S0成正比。增大積分速度將會(huì)降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，直到最后出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過程。3.1.3 微分調(diào)節(jié)（D調(diào)節(jié)）
調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)被調(diào)節(jié)量的變化速度來移動(dòng)調(diào)節(jié)閥，而不要等到被調(diào)節(jié)量已經(jīng)出現(xiàn)較大偏差后才開始動(dòng)作，那么調(diào)節(jié)效果將會(huì)更好，等于賦予調(diào)節(jié)器以某種程度的預(yù)見性這種調(diào)節(jié)稱為微分調(diào)節(jié)。此時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出與被調(diào)量或其偏差對(duì)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比。
即
u?S2de
（3.4）dt單純按上述規(guī)律運(yùn)作的調(diào)節(jié)器是不能工作的。這是因?yàn)閷?shí)際的調(diào)節(jié)器都有一定的失靈區(qū)，如果被控對(duì)象流入流出量只相差很少以至被調(diào)量只以調(diào)節(jié)器不能察覺的速度緩慢變化時(shí)，調(diào)節(jié)器并不會(huì)運(yùn)作。但是經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間以后，被調(diào)節(jié)量偏差去可以積累到相當(dāng)大的數(shù)字而得不到校正，這種情況是不能容許的。
3.2 PLC中的PID控制實(shí)現(xiàn)方法
典型的基于數(shù)字PID的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC的PID控制器的設(shè)計(jì)是以連續(xù)系統(tǒng)的PID控制規(guī)律為基礎(chǔ)，將其數(shù)字化寫成離散形式的PID控制方程，再跟據(jù)離散方程進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)。在連續(xù)系統(tǒng)中，典型的PID控制器的輸入輸出關(guān)系如下：
?1M(t)?Kc?e(t)?TI??T0e(t)dt?1de(t)? ??M0
（3.5）dtTD?式中:M(t)為控制器的輸出量，M0為輸出的初始值，e(t)為給定值與被控變量的誤差信號(hào)，Kc為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。
將上式離散化，第n次采樣時(shí)控制器的輸出為：
Mn?KC(spn?pvn)?KCTST(spn?pvn)?KCD(pvn?1?pvn)
（3.6）
TITS
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標(biāo)準(zhǔn)PID控制允許將閉環(huán)控制器、脈沖控制器以及步驟控制器集成到用戶程序中。帶集成控制器設(shè)置的參數(shù)分配工具允許設(shè)置控制器，可在極短時(shí)間內(nèi)優(yōu)化使用。如果簡(jiǎn)單PID控制器不足以解決自動(dòng)化任務(wù)，可使用模塊化PID控制?？梢曰ミB所包含的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，創(chuàng)建幾乎任何一種控制器結(jié)構(gòu)[8]。
FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬量，與FB42的差別在于后者是離散型的，用于控制開關(guān)量，其他二者的使用方法和許多參數(shù)都相同或相似。PID的初始化可以通過在OB100中調(diào)用一次，將參數(shù)COM-RST置位，當(dāng)然也可在別的地方初始化它，關(guān)鍵的是要控制COM-RST；PID的調(diào)用可以在OB35中完成，一般設(shè)置時(shí)間為200MS，原理上，PID的調(diào)節(jié)節(jié)奏應(yīng)該與其采樣周期一致，這是數(shù)學(xué)模型應(yīng)與物理過程一致的要求。這也就是FB41要在OB35中周期調(diào)用且OB35的周期要與FB41采樣周期一致的原因。
當(dāng)然，在OB1或其他FC、FB中調(diào)用FB41也是可以的，此時(shí)最好將OB1參數(shù)區(qū)中掃描周期作為FB41的采樣周期。FB41參數(shù)的設(shè)置很靈活，可根據(jù)自己的習(xí)慣或應(yīng)用的方便選擇。
PVPER_ON ：是PID輸入輸出參數(shù)“PERIPHERAL化”的使能位，即將參數(shù)看成0~27648之間的整數(shù)。換個(gè)說法，就是PID的反饋值直接取自相應(yīng)AIW通道，而PID輸出則直接給出到AQW通道。參數(shù)整定由FB41完成。本設(shè)計(jì)用調(diào)節(jié)裝置的啟動(dòng)標(biāo)志來觸發(fā)本位。
CYCLE ：采樣周期。根據(jù)物理量變化快慢定，一般要求與FB41執(zhí)行的周期一致，選擇200ms。
SP_INT：PID的設(shè)定值。注意設(shè)定值與反饋值的單位一致。為了避免錯(cuò)誤，建議將SP_INT轉(zhuǎn)換為-100.0~100.0%之間無量綱的百分?jǐn)?shù)，輸入到FB41時(shí)，注意只取百分號(hào)之前的數(shù)即可，輸入設(shè)定值38.8即23.5 ℃。
PV_PER：PID過程的反饋值，直接取自反饋量的PIW通道的A/D碼。GAIN：比例系數(shù)。設(shè)定1。TI：積分時(shí)間。設(shè)定10min。
LMN_PER：PID的調(diào)節(jié)輸出，直接對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)輸出AQW通道。
P_SEL： BOOL：比例選擇位：該位ON時(shí)，選擇P（比例）控制有效；選擇有效。I_SEL： BOOL：積分選擇位；該位ON時(shí)，選擇I（積分）控制有效；選擇有效。
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D_SEL ： BOOL：微分選擇位，該位ON時(shí)，選擇D（微分）控制有效；一般的控制系統(tǒng)不用。
LMN_HLM：REAL：PID上極限，一般是100%。LMN_LLM：REAL：PID下極限；一般為0%。
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第 15 頁(yè) 西門子S7-300及硬件設(shè)計(jì)
4.1 PLC的簡(jiǎn)介
可編程序控制器（Programmable Controller），簡(jiǎn)稱PC或PLC。它是20世紀(jì)70年代以來，在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來，國(guó)內(nèi)在PC技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面的發(fā)展也很快，除許多從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國(guó)產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來越快地采用PC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)化的小型PC性能也基本達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。4.1.1 PLC的特點(diǎn)
1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)
為了確保PLC在惡劣的工作環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了PLC 的抗干擾能力，使之能抗諸如點(diǎn)噪聲，電源波動(dòng)，振動(dòng)，電磁干擾等干擾，能在高溫高濕以及空氣中存在有各種強(qiáng)腐蝕物質(zhì)粒子的惡劣環(huán)境下可靠地工作。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市點(diǎn)供電，直接取自電控箱電源，即使在電源瞬間斷電的情況下仍可以正常工作[9]。
電源電壓： AC220 ±15% 抗振強(qiáng)度： 10Hz~55Hz 0.5mm 3軸方向各2h 抗沖擊強(qiáng)度：10g 3軸方向各3次
抗干擾強(qiáng)度：1000Vp-p、脈寬1us、30~100Hz噪聲 工作溫度：0℃~55℃ 存放溫度：-20℃~+70℃ 濕度：
35%~90%（不結(jié)霧）
耐壓：
AC1500V 1min（各端子與接地端之間）2．編程簡(jiǎn)單，易于掌握
PLC在基本控制方面采用“梯形圖”語(yǔ)言進(jìn)行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，形式簡(jiǎn)練，直觀性強(qiáng)，廣大電氣工程人員容易接受，還可以采用系統(tǒng)流程
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圖和語(yǔ)句表方式編程，三種語(yǔ)言可有條件地相互轉(zhuǎn)化，PLC這是PC優(yōu)于微機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)。
3．模塊化結(jié)構(gòu)
PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)有機(jī)架和電纜將各模塊連接起來。系統(tǒng)的功能模塊可根據(jù)用戶的實(shí)際需求自行配置，從而實(shí)現(xiàn)最家性能價(jià)格比。由于配置靈活，使擴(kuò)展，維護(hù)方便。4．安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便
PLC安裝簡(jiǎn)便，只要把現(xiàn)場(chǎng)的I/O設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端子相連就能完成了全部的接線任務(wù)，縮短了安裝時(shí)間。5．網(wǎng)絡(luò)通信
PLC提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信 6．體積小，重量輕，功耗低。4.1.2 PLC的分類
1．按結(jié)構(gòu)型式分類：整體式和模塊式。
（1）整體式PLC是將電源，CPU，I/O不見都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。（2）模塊式PLC是將PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊。（3）疊裝式PLC是將整體式和模塊式結(jié)合起來。2．按PLC控制規(guī)模分類
（1）小型PC I/O點(diǎn)數(shù)在256以下，存儲(chǔ)器容量2K步。
（2）中型PC I/O點(diǎn)數(shù)在256~2048點(diǎn)之間，存儲(chǔ)容量是2K~8K步。（3）大型PC I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，存儲(chǔ)容量達(dá)8K步以上。
4.2 PLC的基本組成
從廣義上說，PLC也是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的借口和更直接的適用與控制要求的編程語(yǔ)言。所以PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相似，也具有中央處理器，存儲(chǔ)器，輸入/輸出接口，電源等[10]。4.2.1 主機(jī)
既PC本機(jī)，它就是以CPU（中央處理單元）為核心的一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)。
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1．CPU CPU在PLC控制系統(tǒng)中的作用類似與人體的神經(jīng)中樞。是運(yùn)算與控制中心。用來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算，并對(duì)全機(jī)進(jìn)行控制。它按照PLC中系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務(wù)：
（1）接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)
（2）用掃描的方法接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)表或數(shù)據(jù)積存器中。
（3）診斷電源，PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。
（4）在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器中逐條讀出用戶的程序，經(jīng)指令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，去啟動(dòng)有關(guān)控制電路，分時(shí)、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。（5）根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位數(shù)據(jù)寄存器和輸出寄存器的內(nèi)容，再由輸出寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等外部功能。（6）PLC的CPU包括三種：?jiǎn)纹瑱C(jī)、通用微型處理芯片、雙極性位片處理芯片。2．存儲(chǔ)器
（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)
用以固化PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)工作程度，相當(dāng)于單片機(jī)的監(jiān)控程序或個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。在很大程度上它決定該種PLC的性能和質(zhì)量用戶無法更改或調(diào)用。（2）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)
包括用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（數(shù)據(jù)區(qū)）兩種。前者用于存放用戶程序，后者用于存放用戶在執(zhí)行過程中使用的有關(guān)狀態(tài)量或數(shù)值量以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)。3．輸入、輸出單元（I/O單元）
I/O單元又稱I/O接口電路，PLC程序執(zhí)行過程中需調(diào)用的各種開關(guān)量（狀態(tài)量）數(shù)字量或模擬量等各種外部或設(shè)定值，都是通過輸入電路進(jìn)入PC。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過輸出電路送到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)外部控制功能[11]。（1）輸入接口電路
各種PC輸入電路結(jié)構(gòu)大都相同，其輸入方式有三種： 接口輸入12V或24V 交流輸入100V~200V或200V~240V
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交直流輸入 交直流12V或24V（2）輸出接口電路
為適應(yīng)不同的負(fù)載需要，各類PLC有三種輸出方式： 繼電器輸出 晶體管輸出 晶閘管輸出（3）電源單元
PLC對(duì)供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。允許電源電壓額定值在+10%~-15%范圍內(nèi)波動(dòng)。4.2.2 編輯器
編輯器用作用戶程序編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過鍵盤去調(diào)用和顯示PC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它接口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話連接。它可分為簡(jiǎn)易型和智能型兩種。前者只能用于聯(lián)機(jī)編程，后者既可聯(lián)機(jī)又可脫機(jī)編程。4.2.3 I/O擴(kuò)展和其他外圍設(shè)備
1．I/O擴(kuò)展機(jī)用來擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)
當(dāng)用戶所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過主機(jī)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，就要加I/O擴(kuò)展機(jī)來擴(kuò)展。
2．其他外圍設(shè)備
根據(jù)系統(tǒng)控制的需要，PLC還可以通過自身的專用通信接口連接一些其他外圍設(shè)備。[12]
4.3 PLC的基本工作原理和工作方式
PLC是采用周期性循環(huán)掃描，集中輸入和集中輸出的工作方式。這種工作方式的顯著特點(diǎn)：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，但響應(yīng)滯后、速度慢，也就是說PLC以降低速度求得高可靠性。PLC處于（停止）工作狀態(tài)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容，一旦進(jìn)入（運(yùn)行）狀態(tài)，就采用周期性循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。在正常情況下，一個(gè)用戶程序掃描周期分為三個(gè)階段組成。1．輸入采樣階段
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PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號(hào)如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。所以一般來說，輸入信號(hào)的寬度要大于一個(gè)少秒周期，否則很可能造成信號(hào)的丟失。2．程序執(zhí)行階段
根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，一般來說，PLC按從左到右，從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)的元件的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對(duì)元件映像寄存器來說，每一個(gè)元件的狀態(tài)會(huì)隨著程序而變化。3．輸出處理階段
在所有程序指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。
4.4 硬件介紹
具體硬件配置如下：西門子S7-300 CPU313一塊，SM321、SM322的數(shù)字量模塊各一臺(tái)，SM331S、M332模擬量模塊各一塊；德國(guó)普羅明特溫度傳感器——變送器兩支，濁度儀、pH儀、余氯儀各一臺(tái)；高溫電動(dòng)伺服閥一臺(tái)；精確計(jì)量泵四臺(tái)；循環(huán)水泵兩臺(tái)；控制柜（定制）一臺(tái)。
CPU313最大數(shù)字量I/O點(diǎn)128個(gè)，最大模擬量I/O點(diǎn)32個(gè)，可連接8塊模板。內(nèi)置20KBRAM最大可擴(kuò)展512KB FLASHEPROM存儲(chǔ)卡，64個(gè)計(jì)數(shù)器128個(gè)定時(shí)器。具有PID控制器。具有MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。4.4.1 數(shù)字量模塊
S7-300有多種型號(hào)的數(shù)字量I/O模塊可供選擇 1．SM321數(shù)字量輸入模塊
SM321數(shù)值量輸入模塊主要有4種模塊可供選擇，即直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入模塊。另外，還提供了直流16點(diǎn)輸入帶過程診斷和
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中斷的模塊、直流8點(diǎn)輸入帶源輸入模板，交流32點(diǎn)輸入模板。2．SM322數(shù)字量輸出模塊
SM322數(shù)值量輸出模塊經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換，信號(hào)可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機(jī)，燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等。按負(fù)載回路使用電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和交支流兩用輸出模塊。按輸出開關(guān)的種類不同又可分為：晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸電輸出方式。
SM322數(shù)字量輸出模塊有7種型號(hào)輸出模板可供選擇，即16點(diǎn)晶體管輸出.、32點(diǎn)晶體管輸出、16點(diǎn)晶閘管輸出、8點(diǎn)晶閘管輸出、8點(diǎn)繼電器輸出和16點(diǎn)繼電器輸出模塊。選擇模塊時(shí)，因每個(gè)模塊的端子共地情況不同，應(yīng)根據(jù)模塊輸出類型和現(xiàn)場(chǎng)輸出信號(hào)負(fù)載回路的供電情況選擇。3．SM323數(shù)字量I/O模塊
此模塊有兩種類型，一種是8個(gè)共地輸入端和8個(gè)共地端，另一種上一帶有16個(gè)共地輸入端和16個(gè)共地輸出端，兩種模塊特性相同。I/O額定負(fù)載電壓DC24V，輸入電壓“1”信號(hào)電平為11V~30V，“0”信號(hào)電平為-3V~+5V。I/O通過光耦合器與背板總線隔離。輸出具有短路保護(hù)。4.4.2 模擬量模塊
1．SM331模擬量輸入模塊
SM331模擬量輸入模塊目前有三種規(guī)格型號(hào)：既8AI×12位模塊、8AI×16位模塊和2AI×12位模塊。其中具有12位的輸入模塊除通道數(shù)不一樣外，其工作原理、性能、參數(shù)設(shè)置等個(gè)方面都完全一樣。
SM331輸入模塊主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路恒流源、光電隔離部件、邏輯電路組成。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可使用STEP7組態(tài)工具屏蔽掉不用的模擬量通道。
SM331的每?jī)蓚€(gè)聽到構(gòu)成一個(gè)通道輸入組，可以按通道輸入組任意選擇測(cè)量方法和測(cè)量范圍。模塊上需要接DC24V的負(fù)載電壓L+，有反接性保護(hù)功能；對(duì)于變送器或熱電偶的輸入具有短路保護(hù)功能。2．模擬量輸出模塊
SM322模擬量輸出模塊目前有三種規(guī)格型號(hào)：既4AO×12位模塊、2AO×12位模塊、4AO×16位模塊。其中具有12位的輸出模塊除通道數(shù)不一樣外，其工作原理、性能、參
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數(shù)、設(shè)置等各方面都完全一樣。
這里4AO×12位模擬量輸出模塊為代表介紹SM332。SM332，4×12位模擬量輸出模塊，上有4個(gè)通道，每個(gè)通道都可以單獨(dú)編程為電壓輸出或電流輸出，輸出精度為12位，模塊對(duì)CPU背板和負(fù)載電壓都有光隔離。在輸出電壓時(shí)，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負(fù)載相連。3．模擬量I/O模塊
模擬量輸入/輸出模塊有兩種規(guī)格：一種是4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為8位：另一種也是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為12位。輸入范圍為0V~10V或0mA~20mA。
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第 22 頁(yè) 操作與軟件部分
5.1 水循環(huán)控制過程
當(dāng)按下按鈕SB0時(shí)，系統(tǒng)開始啟動(dòng)，按下SB1水循環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)，首先1號(hào)泵得電運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)1號(hào)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，PLC內(nèi)部計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)8小時(shí)后將自動(dòng)切換到2號(hào)泵，當(dāng)其中某一個(gè)泵運(yùn)轉(zhuǎn)的期間有故障非正常停泵，PLC內(nèi)部設(shè)有監(jiān)控裝置，比如當(dāng)1號(hào)泵非正常停轉(zhuǎn)，PLC回在10秒鐘后自動(dòng)啟動(dòng)2號(hào)泵，當(dāng)2號(hào)泵非正常停泵時(shí)，其內(nèi)部指令也會(huì)在10秒鐘后自動(dòng)啟動(dòng)1好泵，兩臺(tái)泵互為備用。
總停開關(guān)SB2，當(dāng)想停止運(yùn)轉(zhuǎn)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，可以通過此按鈕停止所有動(dòng)作，當(dāng)按下此鍵后PLC內(nèi)部有個(gè)切斷兩臺(tái)水泵的中間繼電器，當(dāng)其得電時(shí)，兩臺(tái)水泵將失去供電而停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
手動(dòng)加反沖洗部分，當(dāng)按鈕SB3按下后2號(hào)泵會(huì)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)下按鈕SB5時(shí)，可以停止2號(hào)泵，當(dāng)按下按鈕SB4后1號(hào)泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)，如果想停止運(yùn)轉(zhuǎn)可按按鈕SB6，則1號(hào)泵也會(huì)停止下來。按下SB8可以進(jìn)行反沖洗過程，按下SB7結(jié)束反沖洗過程。
整個(gè)水循環(huán)控制過程：水循環(huán)主程序開始，啟動(dòng)準(zhǔn)備，當(dāng)無異常發(fā)生將進(jìn)行自動(dòng)控制，自動(dòng)控制過程中可以切換到手動(dòng)部分，由于手動(dòng)操作直接簡(jiǎn)單就不在這里闡述了，當(dāng)自動(dòng)控制開始后首先啟動(dòng)1號(hào)泵，1號(hào)泵檢測(cè)如果沒有故障則開始進(jìn)行計(jì)時(shí)當(dāng)計(jì)時(shí)8小時(shí)后1號(hào)泵停轉(zhuǎn)，自動(dòng)切換到2號(hào)泵，2號(hào)泵也將進(jìn)行檢測(cè)如果沒有故障也將進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)8小時(shí)后自動(dòng)切回1號(hào)泵，如果1號(hào)泵發(fā)生故障系統(tǒng)將決定是否停泵，如果停泵，經(jīng)過10秒鐘后切換到另一臺(tái)泵繼續(xù)工作，如果不需要停泵，系統(tǒng)將跳回啟動(dòng)泵的位置，重新進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)整個(gè)水循環(huán)過程不需要時(shí)可以停止系統(tǒng)，則水循環(huán)主程序結(jié)束。
根據(jù)第二章水循環(huán)主程序流程圖（2.1），寫出控制梯形圖程序（自動(dòng)程序段），見附錄。
其中T37為定時(shí)器PT為80s，1號(hào)泵和2號(hào)泵8小時(shí)長(zhǎng)延時(shí)計(jì)時(shí)器，前8小時(shí)計(jì)時(shí)器由T37和C20組成： 80×360/3600=8h，Q0.2輸出到1號(hào)泵接觸器，M0.2為1號(hào)泵自動(dòng)中繼，M2.0為反沖洗中繼，M2.2為1號(hào)泵手動(dòng)中繼。Q0.3輸出到2號(hào)泵接觸器，M0.3為2號(hào)泵自動(dòng)中繼，M2.0為反沖洗中繼，M2.3為2號(hào)泵手動(dòng)中繼。
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5.2 恒溫加熱部分控制
當(dāng)水循環(huán)過程開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，可對(duì)水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，當(dāng)按下按鈕SB9后，他通過設(shè)置在PLC內(nèi)部的子程序來完成對(duì)溫度的監(jiān)控與顯示，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水溫發(fā)生過高或者過低時(shí)，可通過按鈕SB10，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)溫度，當(dāng)兩個(gè)按鈕都按下后，系統(tǒng)將很快很穩(wěn)定的把溫度調(diào)節(jié)在規(guī)定范圍以內(nèi)，由于他是不間斷監(jiān)控，所以調(diào)節(jié)速度會(huì)很快，SB10按鈕是通過控制PLC內(nèi)部的一個(gè)繼電器來控制伺服蒸汽閥的，省略了人為調(diào)節(jié)過程，也避免了人為造作的超調(diào)量過高。其中SB9、SB10必須在水循環(huán)系統(tǒng)開始以后才可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
當(dāng)池水溫度過高或者過低時(shí)，通過出池口水溫的測(cè)量，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)是否報(bào)警，此系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)溫度為23.5度，最低為20度，最高45度，如果超過45度或者低于20度，系統(tǒng)將發(fā)出響鈴報(bào)警。
恒溫及加熱系統(tǒng)主程序、子程序及中斷部分梯形圖見附錄。
其中I2.3由控制按鈕操作，M22.3由按鈕操作，開機(jī)運(yùn)行中調(diào)用子程序。溫度設(shè)定值=0.388對(duì)應(yīng)溫度值為23.5度，當(dāng)PIW308≤11520時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)換成溫度值為20度，當(dāng)PIW308≥17920時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)換成溫度值為45度，將這些數(shù)值編入程序，使伺服控制器定量控制蒸汽流量，使進(jìn)水管與出水管溫差不會(huì)過大。
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結(jié) 論
本設(shè)計(jì)通過對(duì)水處理工藝流程的研究，做出了水處理系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的PLC控制程序和引入PID溫度控制對(duì)恒溫及加熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且完成了對(duì)各環(huán)節(jié)控制程序的調(diào)試工作。PLC技術(shù)的應(yīng)用使游泳池水處理的全自動(dòng)可視化控制成為可能，使水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化水平及控制系統(tǒng)的可靠性、智能性和安全性都得到提高，很好地滿足了人們對(duì)現(xiàn)代化游泳場(chǎng)館的需要。同時(shí)也降低了能耗，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了管理效率。本系統(tǒng)采用 S7-300可編程控制器，很好地完成了預(yù)定的控制任務(wù)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有非常好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。
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致 謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里要感謝我的導(dǎo)師李福云老師。李老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是李老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩李老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。最后感謝電信學(xué)院和我的母?！|寧科技大學(xué)四年來對(duì)我的大力栽培。
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附 錄
OB1 游泳池水處理主程序
NETWORK 1 I0.0I0.1I0.4I0.7M0.0M0.0
NETWORK 2 M0.0ENFC100ENOFC101ENENO
NETWORK 3 I1.3M0.2I1.4M0.0M21.4M5.0M5.0M0.3
NETWORK 4 M5.0M5.1Q1.1
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FC100 水循環(huán)系統(tǒng)程序 NETWORK 1 M0.1I0.3M1.0I0.4I0.5M0.3M2.0M0.2M0.2M1.6T40I0.6M1.1I0.7I0.1M0.2M2.0M0.3M0.3M1.5T38
NETWORK 2
Q0.2I0.4M0.1T39M0.4M0.4
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NETWORK 3
T38M0.4Q0.2S_ODTSSQM4.0S5T#10STVBIT39RBCD
NETWORK 4
T39T38S_ODTSSQM4.1S5T#1STVBIT39RBCD
NETWORK 5 T38M1.1M1.5M1.5
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NETWORK 6 Q0.3I0.7M0.1T40M0.5M0.5
NETWORK 7 M0.5Q0.2ST40M4.2S_ODTSQS5T#10STVBIT41RBCD
NETWORK 8
T41T40S_ODTSSQM4.3S5T#1STVBIT41RBCD
NET WORK 9 T40M1.0M1.6M1.6
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NETWORK 10
T37M0.1T37S_ODTSSQM4.4S5T#1H20MTVBIT37RBCD
NETWORK 11
C20T37C21S_CDCDQM4.5M0.1SCVC#360C21PVCV_BCDRI0.0
NETWORK 12 T37C20CDC21S_CDQM4.6M0.1SCVC#360C21PVCV_BCDRI0.0
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NETWORK 13 M0.1C20M1.0C21M1.1
NETWORK 14 M0.1I0.1I1.1I0.4M2.2M0.2I0.2I1.2I0.7M2.3M0.3I1.3I1.4I0.4I0.5M2.0M2.0
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NETWORK 15 M0.2Q0.2M2.0M2.2
NETWORK 16 M0.3Q0.3M2.0M2.3FC101水質(zhì)檢測(cè)及投藥控制系統(tǒng)主程序 NETWORK 1 FC102ENENO
NETWORK 2 M9.0M9.1FC103ENENO
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NETWORK 3 M0.3CMP ≤ IM5.2M0.2MW420IN1
9953IN2CMP ≤ IM5.4MW420IN114377IN2M5.4M5.2M5.5M5.5T44M5.5S_ODTSSQS5T#3STVBIT44RBCDT44M5.6
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NETWORK 4 M5.5Q0.5M8.0
NETWORK 5 M5.6Q0.4M8.1
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FC101 濁度平均值計(jì)算初始化
設(shè)置采樣次數(shù) NETWORK 1 I0.0M0.0PENMOVEENO0INOUTMW400ENMOVEENO256INOUTMW402ENMOVEENO0INOUTMW410ENMOVEENO0INOUTMW414ENMOVEENO0INOUTMW418
FC103 計(jì)算濁度采樣平均值 NETWORK 1
M0.0ENPIW304INMOVEENOOUTMW412
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NETWORK 2 CMP ≥ IENMW4120IN1IN20INMOVEENOOUTMW410
NETWORK 3 M0.0ENADD_DIENOOUTMD414MD410IN1MD414IN2ADD_DIENENOOUTMW400MW400IN11IN2
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NETWORK 4
CMP ≥ IMW400IN1MW402IN2
I_DIENENOMW402INOUTMD402MOVEENENOMD414INOUTMD418DIV_DIENENOMD408IN1OUTMD418MD402IN2MOVEENENO0INOUTMD414MOVEENENO0INOUTMW400
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