GE FANUC PLC在水处理反渗透机器中的应用.pdf

自 动 化 技 术与 应 用 2 0 1 0 年 第2 9 卷 第1 1 期 经 验 交 流 r e c h ni c a I Comm u nic a t i on s G E F A N U C P L C在水处理反渗透机器中的应用 雷霆 通用电气实业 上海 有限公司， 上海 2 0 1 2 0 3 摘要 戈结 合眨渗透水处删仉器的 【怍流 及特点，讨论了通用 电气 自动化可编程控制器 V E RS A MAX 在反渗透水处理lf 几 器 控制系统中的 刚， 介 l厂 其控制系统组成，软件设计 以7支此控制系统在膨片 J 中的主要功能及其特点． 关键词 J f． ‘ 编俘控制 器； 反渗透饥 器； 控 制系统 中I 冬 】 分类号 TM5 7 1 ． 6 1 戈献怀 码 B 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 0 1 1 0 0 9 2 0 3 Ap p l i c a t i o n o f G E F AN UC PL C i n RO Wa t e r Tr e a t me n t Ma c h i n e LEI Ti ng GE I n f r a s t r u c t u r e S h a n g h a i C o ． ， L t d ， S h a n g h ai 2 0 1 2 0 3 C h i n a Abs t r a c t Th i s p a pe r d i s c u s s e s t h e a p p l i c a t i o n o f GE F ANU C P LC i n c o n t r o l s y s t e m f o r RO W a t e r t r e a t me n t ma c h i n e ， wh i c h c o mbi n e s p r o c e s s a n d s p e c i f i c p r o p e r t y o f t h e RO wa t e r t r e a t me n t m a c h i n e ， i n t r o d u c e s t h e s y s t e m ’ S c o n s t i t u t i o n， s o f t wa r e d e s i g n a n d ma i n f u n c t i o n s a s we l l a s c h a r a c t e r i s t i c s ． Ke y wo r d s P L C ； R O wa t e r t r e a t me n t ma c h i n e R O me a n s r e v e r s e o s mo n i c s ； c o n t r o l s y s t e m 1 引言 反渗透系统是采用强迫水通过半透膜来达到净化水 的原理进 行 的设计 。经过 反渗透 处理 ， 水 中大 约 9 7 9 8 ％的溶解离子和 9 9 ％其他污染物会被去处。反渗透水 处理技术已被广泛的用于工业和商业用途 ， 并用于世界 各地。本项目选用通用电气F ANU C的小型可编程控制 器 VE RS A MAX MI C RO和人机界面触摸屏 QUI C K P AN E L 来作为控制系统的核心。 V E R S A MA X MI C RO 具有结构小巧、速度快、功能强等优点， 能够在恶劣的 工 作环境 下稳定运 行 。 2 控制系统构成 反渗透原理 反渗透是一种在与半透膜相接触的浓 溶液上施加压力所产生的和 自然渗透现象相反的过程。 当用半透膜隔开溶剂和溶液 或不同浓度的溶液 时， 纯溶 剂通过膜 向溶液相 或溶剂从低浓度溶液向高浓度溶液 有一个 自发的流动， 这一现象叫渗透。若在溶液一侧 或 浓溶液～侧 外加一压力来阻碍溶剂流动 ， 则渗透速度将 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 0 5 下降， 当压力增加到使渗透完全停止 ， 渗透的趋向被所加 压力平衡， 这一平衡压力称为渗透压。若在溶液的一侧 进一步增加压力， 引起溶剂由溶液侧向溶剂侧 或高浓度 溶液侧向低浓度溶液侧 流动， 这一现象叫 “ 反渗透” 。 反渗透技术的重要结构是必须构建高压物理环境 ， 通常的高压物理环境 由液体泵建立 ， 因此液体泵是反渗 透系统的重要控制对象 。 当系统准备好后 ， 送水泵开 ， 进水电磁阀打开 ， 高压 泵开启后将水压过反渗透膜产生产品水 溶剂 。图 1为 产水工作流程图。 ． 、 ， 、 进 水 电 磁 阀 开 产 水 高 压 夏 开 _ _ 、 、．． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．．／ 、 - ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ． ． ．． ． 图 1 产水工作流程图 考虑到整个反渗透控制系统所需的输入输 出点的 个数、控制程序的编排及 P L C程序存储器的容量 ， 选用 一 个具有 4 0路数字量输入、2 4路继 电器输出和4个高 速计数器的模块 ， 还有一个4个模拟量输入 ， 2个模拟量 输 出的模拟量模块。此系统采用 了通用 电气 F ANUC的 Q UI C K P ANE L 6 0 触摸屏作为显示、交互设备 ， 它通 经 验 交 流 自 动 化技 术 与 应 用 2 0 1 0 年 第2 9 卷 第1 1 期 过专用电缆与 P L C主机模块相连， 主要用于参数设置、 警报显示 、工作状态指示和系统调试等 ， 触摸屏的使用 为系统创建了一个友好的交互环境。 图 2所示为系统原理 图。机器开关命令 ， 压力开关 保护， 泵的运行状态， P H， ORP和 电导率报警的状态输 人 ， 以及 急停 的状态输入 到 P LC。P L C的输出点控 制进 水阀， 通过控制继 电器对泵进行控制． 直接对警报灯和 警报笛进行控制。 ．●． - L． _ _ - _ _ _ _ _ ● - ● 。 一 ●■ ■． _ n- ‘ 1 t ．- 一 ’ I o - ． _ ● 十 一 一 ■ ． _ r - _．● 一- 一 膏l压囊埽 刊 _ ． ■ 簟 ． _ 鼻 压 囊 螺 一 卜 一 ● 一 - 一 c l 嘲 卜 一 _ ． - _ 一 卜 一 一 ● ． ， ． _ ■■ ， 一 一 卜 一 - ．1 ． ● - 一 加 秘 嘲 _翻 副 卜_ _ ． n 1 勰 - 一 } _ 一 ‘ ● l - ■舅 ■ 剐 翻 一 卜 一 _ ● ’ | 转 罄 囊 鼍 } _ 一 _ ． n ●W O o 一 o_ _ J 蠢 承 删 卜 一 _ n ■ I - 一 卜 一 _ n ● ● ‘ 母 - 一 ．0I 3‘ ●I ．● _n， - - 一 一 ■ 嘏玎 卜 一 - n I l - 一 ●搬■ ● - _ 一 口 ． _ 一 ， 图2 系统原理图 选用的G E F ANUC Ve r s a Ma x Mi c r o 6 4 P L C具 有鲜明的特征， 可扩展至 1 7 6个 I ／O点以实现更短的循 环时间， 强大的指令系统和足够大的内存来实现更灵活 的编程。第二个选用端口可以附加 RS 一 2 3 2 端 口， RS 一 4 8 5， US B或 以太 网。 串行扩展 端 口带有两 路模 拟量输 入通道 。该模块嵌入在坚固的模块化设计中 ， 便于接 触， 耐用性强。此机选用的Mi c r o 6 4 I C 2 0 0 UDR1 6 4有 4 0 个 2 4 VDC开关量输入， 2 4个继电器输出 2 A 。 选用一个模拟量扩展单元 I C 2 0 0 UE X6 3 6 ，它有 4 个 模拟通道输入和 2个模拟通道输出。 采用G E F AN UC Q u i c l ff a ri e l V i e w I C 7 5 4 v S 1 0 6 MT D 触摸屏与P r o f i c y Ma c h i n e E d i t i o n软件集成，可以直 接在屏幕上进行过程控制。Qu i c k P a n e l V i e w在坚固的 硬件平台上具有灵活且可扩展的性能。P r o f i c y Vi e w Ma c h i n e E d i t i o n软件的初始环境有助于缩短应用软件 的开发时间， 一系列串行 ， 以太网和现场总线接 口可以 轻松获得连通性。此软件提供多种静态和动态图， 可以 生动形象的显示系统工作状态和各运行参数。还具有 I P 6 5 保护等级。 3 软件设计 图 3 程序流程图 G E P RO F I C Y MAC HI NE E D I T I O N是一个包含若 干软件产品的环境。其中每个软件产品都是独立的。但 是， 每个产品在相同的环境中运行。这与Of f i c e办公软 件包十分相似。G E P RO F I C Y MAC HI NE E D I T I O N可 以包含文字处理软件， 电子数据表程序 ， 数据库程序和图 下转第 9 7页 经 验 交 流 T e ch nic al Co m mun I c a t ion s 自动化技 术与应用2 0 1 0年第 2 9卷第 1 1期 限但不为 0， 系统发出报警并命令管道加压泵全停。若 出站压力高于上限， 系统 自动停止一台运行时数最长的 工频泵 ， 保持其余机组开机状态不变。压力过低时 ， 系 统发出报警 ， 当压力恢复正常后报警 自动解除。若进站 或出站压力持续为 0， 系统判断为压力传感器信号故障， 发出报警并 自动用备用进站压力传感器读数取代。 ● 爆管故障的判断和处理 若进站或出站总管压 力值在设定 时间内降低幅度 超过设定值 ， 系统判断为爆管故障并发出进站或出站管 道爆管报警信号 ， 同时命令加压泵全停。 ●流量故障 出站流量设置下限报警 。若 出站流量持续低于下 限值但不为零 ， 系统发出流量过低报警 。若出站流量 为零， 系统发出流量计故障报警 ， 并 自动用 6台机组单 机流量计数值之合取代故障流量计的反馈信号进行变 频 控 制 。 4 结束语 变频改造后 ， 旧机场加压站实现高峰和低峰供水时 段 自动变压变量供水 ， 经过 1年多的运行 ， 实践证明效 果非常明显 ， 不仅柳江县城的水压比以往更为稳定 ， 爆 管的次数也大为减少， 延长设备 、管线寿命。同时 ， 由 于夜间不会 由于供水量的减少而产生多余的静扬程 ， 可 以实现节能降耗。与改造前相比， 年平均节 电率在 1 0 ％ 以上， 最大节电率 3 0 ％ 随进站压力不同， 节电比例也不 同 ， 为企业带来了高效益、高 自动化 ， 也为交流变频设 备在供水行业 中的应用方式做了有益的探索 。 参考文献 [ 1 】姜乃昌． Ⅸ 水泵与水泵站 [ M] ． 北京 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 9 8 ． [ 2 】 S I MAT I C S T E P 7 V 5 ． 1 编程使用手册 [ z 】 ． 西门子 股份有限公司， A5 E 0 0 0 6 9 8 7 3 ， 1 9 9 8 ． 【 3 ]陈运珍． 现代水工业 自动化必须走信息控制一体化的道 路⋯． 电气时代 ， 2 0 0 6 ， 8 9 0 - 9 3 ． 作者简介 牟萍 1 9 7 4 一 ， 女， 工程师， 研究方向 水处理行业 自动 化 。 上接第 9 3 页 形显示程序 。每个程序能够单独运行， 但是它们都具有 共同的视觉和感觉界面 。编程可用梯形图和指令表。 PL C上电后 ， 程序开始执行， 若为上电后的第一个 周期， 则调用初始化复位子程序。如果从触摸屏上发复 位指令， 则将各个泵的命令置关闭状态。如没有发复位 指令， 则保持上一次的状态。然后依此执行下列程序 模拟量模块子程序 ； 机器模块子程序 ； 化学加药泵子程 序； 纯水罐子程序 ； 计时和泵状态子程序 ； 警报子程序 ； 触 摸屏子程序 ； 最后执行各种泵的状态输入程序， 这些输入 命令由触摸屏输入 图 3 。 RO高压泵主要有四种状态 关闭； 手动 ； 自动和注 水。手动就是当地控制 RO泵 ， 自动是由外部送来的控 制信号进行起停控制。 有一个进水低压开关保护报警 ； 两个高压保护报警 ； P H， O RP和产水高温报警 ； 泵的故障和急停报警。假如 进水压力低于设定值 ， 则会有报警 ， 警笛响， 警灯亮， 机 器停止运行 ， 触摸屏上有显示 ， 直到故障排除。 4 控制系统主要功能及其特点 这套以G E F ANU C P L C为核心的控制系统可以 实现对反渗透机器的繁琐工作程序 的控制 。G E公司 产品 良好的性能 也使得 此控 制系统具有很高 的稳 定 性 ， 这对反渗透机器是很重要的。同时， P L C的指令 系统丰富 ， 编程操作简单等特点也使开发周期变短 ， 现 场 调 试 方 便 。 5 结束语 选用 P LC控制系统综合了几个方面的考虑， P L C与 单片机相比驱动能力强， 电气结构简单且稳定性要高 ， 工 业控制计算机价格和维修费用都比P LC要高， 选用P LC 控制系统， 不仅能够完全实现所需功能， 又充分利用了系 统资源 ， 降低了整机成本。使用此系统的反渗透机器已 被广泛销往澳大利亚， 新西兰， 菲律宾， 泰国， 越南， 韩国， 台湾， 北美等多个国家和地区， 它们现在都在稳定运行， 验证了G E F ANU C P L C控制系统的良好性能。 参考文献 [ 1 】马纪明， 付永领， 王亮． S 7 2 0 0 P L C在全自动打捆包装 机器人中的应用[ J 】 ． 电气自动化， 2 0 0 4 ， 1 1 2 6 6 7 6 9 ． 【 2 ]G E F A NUC Ve r s a Ma x P LC用户手册【 Z 】 ． 2 0 0 1 作者 简介雷 霆 1 9 6 4 一 ，男，工程 师， 研 究方 向电气 自动化 专 业 。