基于PLC水处理控制系统设计

基于PLC水处理控制系统设计

摘要

本文针对传统锅炉水处理工艺过程的继电器控制方式，介绍了一种基于PLC 控制系统的设计，通过阐明化学水处理工艺特点及PLC控制系统的各项功能，介 绍了可编程序控制器在水处理监控系统中的应用，依据PLC的控制原理设计了锅 炉水处理过程的自动监控系统。设计包括系统硬件设计、软件设计以及监控画面 设计。通过PLC程序的编译、仿真和实验模拟系统运行过程，表明设计的可行性。 该系统能够有效地实现对化学水处理过程的自动监控，安全可靠，自动化程度高， 是一种简单、经济、实用的控制系统，能够满足普通锅炉对用水的要求。 关键词：PLC;化学水处理；控制系统；系统画面

Design of water disposal control system

based on PLC

Abstract: A boiler water treatment process on the PLC control system, chemical water treatment process by clarifying the characteristics and the function of PLC control system, introduced in the treatment of PLC control system By comparing the program and eventually gives a detailed design, including the composition, functions of each part to achieve and how to use PLC to automatically travel purposes. The system can effectively achieve the automatic control of chemical water treatment processes, safe, reliable, high degree of automation is a simple, economical and practical control system, can meet the general requirements of the boiler water quality. Keywords: PLC; chemical water treatment; control system; System picture

目录

摘要 .................................................... 1 第1章前言 ................................................................... 3

1.1课题的目的和意义 ....................................................... 3 1.2锅炉水处理的方法 ....................................................... 4 1.3 PLC在水处理中的应用 .................................................. 5 1.4国内外现状 ............................................................. 6

1.4.1中国水处理市场的现状 ............................................. 6 1.4.2国外水处理发展现状 ............................................... 7 1.5需采用的技术 ........................................................... 7 第2章任务分析与方案选择 ....................................................... 8

2.1任务分析 ............................................................... 8 2.2拟解决的主要问题 ....................................................... 8 2.3方案选择 ............................................................... 9

2.3.1 方案！ ........................................................ 9 2.3.2 方案二 ........................................................ 10 2.3.3方案三 .......................................................... 10 2.3.4 结论 ........................................................... 11 2.4设计要求 .............................................................. 11

2.4.1设计技术指标 .................................................... 11 2.4.2执行标准 ........................................................ 11

第3章硬件选择 ............................................................. 12

3.1硬件选型 .............................................................. 12

3.1.1上位机的选择 .................................................... 12 3.1.2 PLC型号的选择 ................................................ 12 3.1.3扩展模块的选择 .................................................. 13 3.1.4水处理设备的选择 ................................................ 14 3.1.5传感器的选择 .................................................... 15 3.2 I/O资源配置 ......................................................... 16

3.2.1数字输入量地址分配 .............................................. 16 3.2.2数字输出量地址分配 .............................................. 16 3.2.3 模拟量输入地址分配 ........................................... 17

第4章系统设计 ............................................................. 17

4.1系统运行过程 .......................................................... 17 4.2硬件设计 .............................................................. 18

4.2.1系统拓扑图 ...................................................... 18 4.2.2硬件框图 ........................................................ 19 4.2.3控制系统硬件连线图 .............................................. 19 4.3软件设计 .............................................................. 21

4.3.1软件介绍 ........................................................ 21 4.3.2 PLC程序设计 .................................................. 21

4.4系统组态设计 .......................................................... 27

4.4.1组态画面设计 .................................................... 27 4.4.2组态软件与PLC的连接 ............................................. 28 4.5 PLC与上位机的通信 .................................................... 28 4.6 PLC控制系统的可靠性措施 .............................................. 29 第5章测试 .................................................................. 31

5.1

PLC 仿真 ......................................................... 31

5.2实验模拟 ............................................................... 35 结论 .......................................................................... 37 致谢 .......................................................................... 38 参考文献 ...................................................................... 38 附录1 ....................................................................... 40

第1章前言

1.1课题的目的和意义

锅炉是工业生产和人们生活中使用广泛的设备之一，锅炉水的处理工作，对 确保锅炉安全、经济运行、节约燃料有着重要的意义，它是锅炉运行中的一项重 要的技术基础工作.

锅炉水质不良会使受热面结垢，大大降低锅炉传热效率，堵塞管子，受热面 金属过热损坏，如鼓包、爆管等。另外还会产生金属腐蚀，减少锅炉寿命。因此， 做好锅炉水处理工作对锅炉安全运行有着及其重要的意义。

水在锅内受热沸腾蒸发后，为水中的杂质提供了化学反应和不断浓缩的条 件。当这些杂质在锅水中达到饱和时，就有固体物质产生。产生的固体物质，如 果悬浮在锅水中就称为水渣；如果附着在受热面上，则称为水垢，主要是CaCO3 和 Mg(OH)2。

炉又是一种热交换设备，水垢的生成会极大的影响锅炉传热。水垢的导热能 力是钢铁的十几分之一到几百分之一。因此锅炉结垢会产生如下几种危害。 (1) 浪费燃料。水垢的导热性很差。它的导热系数只有钢板的1/30?1/50。

也就是说1毫米厚度水垢的热阻相当于30?50毫米钢板的热阻，由此可见， 结垢后会使受热面传热情况恶化，增高排烟温度，降低锅炉热效率，浪费 燃料。 (2) 影响运行安全。锅炉正常运行时，钢板受热后很快将热量传递给炉水，两 者温

度相差30?100°C。有水垢时，钢板的热量受水垢的阻挡，很难传递 给炉水，

要使炉水达到同样的温度，钢板的温度要上升几倍至十几倍。钢 板温度急剧升高，导致强度显著下降，造成钢板受热变形、鼓包、裂缝， 甚至破裂，严重威胁锅炉的运行安全。

(3) 影响水循环。锅炉内结生水垢后，管内水通过的截面积减小，增加了循环 的流

动阻力，造成锅炉出力不足、蒸发量下降。

(4) 缩短锅炉寿命。水垢附在锅炉受热面上，特别是附着在锅炉管内，很难清 除。

为了除垢，需经常清洗锅炉，从而增加了检修费用，不仅仅耗费人力、 物力，而且由于经常采用机械方法与化学法除垢，会使受热面受到损伤， 缩短锅炉的使用寿命。

水处理就是通过采用各种方法将水中所含有的污染物分离出来，或将其转化 为无害和稳定的物质，从而使原水得到净化，以达到预防结垢、使腐蚀和沸腾延 迟减至最小，从而减少能量损失或燃料损耗、延长锅炉寿命、确保最佳热传递以 及减少不必要的停炉或维修.

1.2锅炉水处理的方法

(1) 物理处理方法

主要是利用过滤、沉淀、浮选等方法除去悬浮物。通过PLC可以自动控制水 泵的启停以及加药装置等的投运。 (2) 化学处理方法

主要是锅炉内加药法和锅炉外加药法即离子交换法，锅炉内加药或离子交换 达到水软化的目的。

水的硬度主要是由钙、镁、离子构成的。离子交换软化水的原理，是用软化 器中的钠离子交换树脂吸附水中的钙、镁离子，释放钠离子。

当含有硬度离子的原水通过软水器内树脂层时，水中的钙、镁、离子被树脂 交换吸附，同时等物质量释放出钠离子。从软水器内流出的的水就是去掉了硬度 离子的软化水。当树脂吸收一定量的钙、镁离子后，就必须进行再生。再生过 程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层，把树脂上的硬度离子再置换出来，随再生 废液排出罐外，树脂就又恢