PLC在压力式过滤器控制系统中的应用

PLC在压力式过滤器控制系统中的应用摘要：本文介绍了可编程控制器S7—300在水处理设备——压力式过滤器控制系统中的应用．以及该控制系统的结构、功能、设计方案及应用结果。关键词：可编程控制器；水处理；压力式过滤器文章编号：1008-0570(2003)12-0015-021.压力式过滤器的作用及控制要求压力式过滤器是当前工业水处理设施中必备的设备，广泛用于钢铁、化工、机械、矿山等行业中。本文中该设备是用于处理轧钢生产过程中的浊水(含有氧化铁皮及油质)，在经过刮油、刮渣处理后，还含有悬浮物的原水，进入压力式过滤器进行处理，在进水水质SS≤100mg／L、油~20mg／L时，出水水质可以达到SS~20mg／L、油~5mg／L。该控制系统共有二十三台压力式过滤器，共分成四组(A、B、C、D)，A组有五台．其他各组分别有六台。每台过滤器每小时过滤水量628m3。由于过滤速度快，滤层厚且有几种规格．随着过滤的进行，会在滤料上形成各种表层过滤膜，亦使压力损失降低。所以在过滤了一定时间后。要求对过滤器进行反冲洗，以便保证过滤质量。过滤和反冲洗对控制系统主要有如下要求：1、每台过滤器在十二小时内要反冲洗一次2、系统每一时刻只能有一台过滤器在进行反洗。3、反洗控制程序要保证出水水质，同时不跑料．反洗涉及到的设备有：阀门、水泵、液位计、流量计等。4、有四种工作模式：时间控制、流量控制、任意反洗、手动控制。5、当某台过滤器的出口流量低于一定值时．该台过滤器自动投入反洗。6、反洗时必须符合如下连锁条件：吸水井水位必须高于某一予置水位：泥浆坑水位必须低于某一予置水位。7、其他各种报警、中断处理要求。六台压力式过滤器控制系统流程图：(略可向作者索取)2.控制系统的构成除了上述控制要求以外．用户还希望用较少的资金，满足控制系统的基本要求，并且运行可靠；操作灵活；维修方便。综合考虑以上各项内容．做出系统控制方案。该方案的设备主要包括．(、控制柜四台，每台控制一组过滤器。(、现场操作箱二十三台，每台过滤器配备一个．在主控室控制柜面板上相应过滤器的转换开关转到手动时，可以在过滤器旁边通过操作箱上的旋钮手动操作各相应阀门。(r1、工艺流程监控模拟盘一台，可以随时监控各被控设备的运行情况和状态。(、其他系统涉及到的有关设备是：阀门用电磁阀、各阀门的开关到位限位开关、各过滤器出口流量变送器、液位开关、二次仪表等。PLC选用西门子S7—300系列．CPU选用6ES7312—5AC00—0AB0。该机型为模块化结构小型机．可以随着所控制的过滤器台数不同，灵活增减I／O模块，采用该型号便于组合；该机负载存储器大，有20K字节RAM，同时有20K字节EEPROM。便于用户随时根据工艺要求来修改某些参数：速度快．执行1000条二进制指令约需0．7ms；有足够的内存标志位．定时器和计数器，还有软件时钟，各种功能模块，使编程人员无需考虑内存资源问题；程序输入、修改和调试可用笔记本PC来进行，梯形图编程语言使工程技术人员得心应手；同时近年来，西门子PLC在国内的售价也一直在下降，大部分用户可以接受。控制柜PLC硬件地址分配如表1：(以B组为例)3.系统原理和功能正常工作时，全部压力式过滤器都为过滤状态过滤进水阀V1、过滤出水阀V2为开状态：反洗排水阀V3、反洗进水阀V4、反洗进气阀V5为关状态．：过滤水泵运行，反洗水泵停止。当主程序开始运行时，先投入运行的那组过滤器排序在前的某个转换开关置于自动位置的过滤器首先开始反洗．反洗结束后按顺序和大循环时间进行逐个的反洗。在自动控制功能中．如果前一台过滤器反洗结束记时时间到，而后一台过滤器的转换开关置于手动位置，那么，为了保持总周期时间不变，系统自动记时一个反洗时间，然后再转入这台过滤器的反洗结束记时中。在按时序图正常运行中，系统还具备流量低优先反洗功能，即装在每台过滤器的过滤出水管道上的电磁流量计检测到出水流量小于某预定值时，该信号送到PLC中，系统立即响应，该台过滤器投入反洗。如果当时正有其他过滤器在反洗．则信号保持记忆，待那台过滤器反洗结束．该流量低过滤器自动投入反洗。这一反洗过程不影响整个系统的运行周期。系统还具备半自动控制功能，即任意反洗功能．若操作人员由于某种原因认为某台过滤器需要反洗．则可直接按一下这台过滤器的强制反洗按钮，使其投入反洗。这一反洗过程也不影响整个系统的运行时间周期。系统的手动控制功能也很灵活．运行中可任意将一台或几台过滤器置于手动状态．此时．该过滤器只执行过滤任务，操作人员可以去现场手动操作各阀门、水泵。当转换开关置于自动位置时，手动控制无效。另外．由于反洗泵公用，任一时刻只能有一台过滤器在反洗，(反洗水流量一定)，所以，当一台过滤器正在反洗时，即使手动操作也不能打开其他过滤器的反洗进水阀。在过滤器开始反洗时．首先检查有关水位情况．相关吸水井水位必须高于某一预定值．调节池水位必须低于某一予置水位，两个条件都满足．方可向下进行．如有一方不满足，即输出水位报警信号(电铃报警，持续5秒)，这时反洗终止，自动置过滤器为过滤状态，进入到反洗时间记时。该系统有两个吸水井，当P1泵运转时．系统检测吸水井1，当P2泵运转时，系统检测吸水井2。如果水位条件满足，系统将检测该过滤器的五个控制阀门开关到位的状况．是否满足VI、V2阀开到位，V3、V4、V5阀关到位，如果是(表示该过滤器为过滤状态)，如果不满足这个条件，则间断音响报警，并停止反洗，自动置过滤器为过滤状态．并进入到相应的反洗时间记时中。图1压式式过滤器反洗时序图反洗过程中，如果某阀门在特定时间范围内(一般略大于开关阀时间最大值．由现场实际检测而定．并输入到PLC中)，开关不到位，说明阀门有故障，系统发出报警，警音长鸣提示值班人员，当值班人员将该过滤器的转换开关转到手动位置时，报警停止．接着自动置过滤器为过滤状态，进入到反洗结束记时中。4.软件设计思想系统中二十三台过滤器分成四组，每组有五六台过滤器．在主程序设计中．主要是解决好各组之间的关系，每组中的几台过滤器的反洗顺序．及考虑自动还是手动，是否有流量反洗，是否有人工强制反洗，反洗时间记时，反洗间隔记时及有故障时的处理等等因素．综合制定出合理的顺序控制方案。另外．考虑到用户操作的更大灵活性．可以允许某一台过滤器或几台过滤器处于手动时，甚至在极端情况下．一组的所有过滤器都处于手动状态时．也不影响主程序的顺序执行时间．这就需要在主程序的编制中．详尽研究各个时间环节．设置的定时器，计数器个数及相互关系等。本系统的主程序圆满地解决好上述问题。由于每台过滤器的反洗时序都一样，(参见图1：反洗时序图)所以设计了反洗子程序．当某台过滤器申请反洗时，都调用该子程序．而外部I／0的取舍则依靠软件和硬件的结合来判断。反洗子程序运行时．首先检查水位是否满足，若满足则向下进行．若不满足．转到执行报警子程序1，然后检测各个阀的位置是否满足过滤状态，这点通过比较IW0是否等于一个输入标志字A502，如是，继续向下进行，若否，(接第16页)执行报警子程序2。接下来，开始按时序图的顺序执行，具体如下：1、先关过滤进水阀V1和过滤出水阀V2；2、两阀都关到位后，开反洗排水阀V3；3、V3开到位，定时T13开反洗进气阀V5；4、V5开到位，定时T14关V5；5、V5关到位，定时T15开反洗水泵：6、定时T38开反洗排水阀V4：7、V4开到位，定时T16开V5；8、V5开到位，定时T17关V5；9、V5关到位，定时T18关水泵；10、定时T39关V4；11、V4关到位，定时T19关V3；12、V3关到位开V1；13、V1开到位，定时T20开V2；14、V2开到位，反洗结束。在上述各项自动操作中，如果某阀门有问题．在约定时间范围内开、关不到位，则转入执行报警子程序3。B组过滤器的软件流程框图(略可向作者索取)，以主程序和反洗子程序的方式分别示出。5.结语该控制系统已于一九九九年六月通过了调试运行验收，现在正在鞍钢公司1780mm热轧钢厂运行，通过近一年的运行，用户反映该控制系统设计合理，功能强大，程序运行稳定，控制可靠。我所十几年来的工作实践证明，这种控制系统不仅适用于压力式过滤器．还完全适用于其他类似设备，如高、中速过滤器、软化器等。近几年来，随着人们环境保护意识的增强．我国环保设备行业发展迅速，该控制系统的正常运行标志着我国国产化水处理设备正在步人国际水处理先进技术行列。