基于紫金桥组态软件的净化水处理系统的设计与实现

概述：
近年来，随着工业污染、环境破坏的日益加重，水处理已经越来越受到人们的关注，它成为人们改善生活环境、提高生活质量的重要途径。另外，伴随科学技术的发展，人们对设备自动化程度的要求越来越高，制水系统的自动控制逐渐被接受、推广，并得到了迅速的发展。水处理设施的自动控制，不但可以减轻操作人员的劳动强度，减少所需操作人员，还能大大提高水处理后的水质，确保设备的安全运行，延长设备的使用寿命，从而降低生产成本，提高生产效率，是我国水处理行业的发展方向。
一、项目背景：
为某某企业设计实施的一套生活用水以及饮用水的净化处理系统。
一、水处理原理分析：
本系统所采用的水处理方法及作用分为以下九点：
1)曝气：
作用：去除溶解气体。
2)化学氧化
作用：氧化无机阳离子，破坏有机物。
3)粒子层过滤
作用:去除胶团及微粒悬浮物
4）储存
作用；调节水量，水自净
5）辐照
作用：杀灭病菌、病毒、催化氧化。
6）活性炭吸附
作用：去除溶解的有机物。
7）离子交换
作用： 去除溶解盐分。
8）微滤
作用：去除微细颗粒物
9）反渗透
作用： 去除溶解盐成分。
工艺流程图如下：
二、总体设计：
本系统采用紫金桥监控组态软件作为上位机软件和PLC来进行控制和显示。
1）紫金桥监控组态软件
紫金桥监控组态软件的组态界面可以直接形象模拟、显示、监视现场的工作情况，工作程序，实时的数据以及对意外情况的处理，其具有丰富的I/O接口，以便与方便的与下层的采集设备进行通信。
2）PLC可编程控控制器
PLC（Programmable  Logic  Controller）是为工业控制应用而设计制造的，主要用来代替继电器实现逻辑控制，随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。PLC具有高可靠性、丰富的I /O 接口模块、模化结构等特点。广泛应用在工业、农业、水利工程等领域。
系统整体架构图如下：
  净化水处理的自动控制包括以下几方面的内容：
1）设备自动启停
当位于制水工序后的产水箱液位低时，自动启动制水工序设备运行。当水箱液位高或前工序无水时，可设置为自动停机，或切换系列，或制水工序无法启动。此外，遇报警或其他故障时，也会自动停机并切换设备系列。
2）设备的自动清洗
当制水设备上的定时仪、差压仪、累积流量仪达到设定值，设备自动停止运行并实现清洗反冲工序。
3）自动显示功能
实时显示设备的运行状况，并且在组态界面上进行控制。
4）自动保护功能
无水、发生故障会自动保护。
5）自动恒压供水
主要用于终端出口，水处理中的一些系统要求恒压供水。
三、实现过程：
1．自动控制主要通过PLC来实施的，即便是能自动控制的制水系统，也可以手动控制，根据实际需要可以选择。
1）水罐控制：
控制具有一些共同的特点，一般设置高、中高、中低、低四个液位开关。
2）阀的控制：
本装置使用的是电磁阀，通过自动控制电磁阀的开通或断流来变换制水、清洗反冲的工序。
3）锰砂过滤器的控制：
当需要锰砂过滤器启动运行，PLC发出信号。锰砂过滤器在工作工序切换时，应是定时反洗、反冲。
4）石英砂过滤器的控制：
对石英砂过滤器的控制和锰过滤器的控制相同。就不重复了。
5）对变频恒压供水的控制：
6）泵的制控：
我们这里是采用的变频泵，先介绍一下对变频泵的控制。
一般泵的功率是一定的，流量和压力成反比，流量越大压力越小。但会遇到一些情况，用户的用水量变化大，这时候压力就会变化。用水量大压力小；用水量小压力大。但用户又要求恒压供水，这时候就在泵出口管道内设压力传感器，把信号传给PLC，PLC控制变频器改变泵的转速来调节出水流量，从而保持泵的出水压力稳定，实现恒压供水。另外还会有一种好处，那就是省电节能。
具体的是通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号，送入PLC的端口进行PID调节，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上，当用水量超过一台水泵的供水量时，通过PLC控制切换器进行加减泵。根椐用水量的大小由PLC控制工作泵的数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。此外，系统还设有多种功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时而正常供水。
7）对饮水用净化水的控制：
采用PLC控制，采用智能型微机作数据处理。
控制方式采用手动、自动两种控制方式。
手动方式主要用于各控制阀门的开关、水泵的启停都可由控制盘上的按扭控制。
自动控制用于整条制水线、工艺过程的运行、启停，都由PLC自动控制，不受人为干预。
主要控制输出功能：
系统可根据各种信号和流程，来控制中间水罐、提升泵、活性炭、软化器、反渗透、纯水灌等单元的自动工作和自动程序。
四、上位机监控组态软件实现的功能：
水处理自动控制系统采用紫金桥监控组态软件，通过RS-232串行通讯口使PC机与PLC进行通讯。
   通过紫金桥组态软件可以对工艺过程进行实时监控。紫金桥组态软件的数据库提供了各种类型的点，在整个水处理的工作过程中，方便各个类型点的控制。上位机对电磁阀的控制就必须通过数字数值输出块来进行，每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。因此，上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示，而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令，对现场进行控制。通过模拟块，上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和流量的实时数据，在上位机上实时地显示出来，并对系统出现的故障能及时报警，同时还可以保存历史，绘制历史曲线，自动生成报表等等。
数据的历史曲线如图所示：
结束语：
本文简要的介绍了基于紫金桥组态软件的净化水处理系统的设计与实现，其中涉及到净化水处理的自动控制的内容、自动控制、对变频恒压供水的控制及对饮水用净化水的控制以及上位机监控组态软件实现的功能等控制部分的有关内容，本文所设计的控制方案各指标均能达到工艺要求，希望能为我国的水处理自动控制起到帮助性的作用。