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當(dāng)前位置:磁性翻板液位計 > 液位計相關(guān)文章基于PLC的磁性翻板液位計污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計
日期:2019-10-24 來源: 作者:
摘要:針對磁性翻板液位計膜組件應(yīng)用于污水處理的工藝要求,設(shè)計了一套基于西門子S7-300PLC的磁性翻板液位計污水處理工藝控膜厚度為200μm;zui后,采用白色環(huán)氧底漆(Inter?line925)、無氣噴涂方法進(jìn)行TU0%涂刷。
膜生物反應(yīng)器(Me磁性翻板液位計aneBio-Reactor,磁性翻板液位計)是水資源再利用領(lǐng)域的一種新型污水處理工藝技術(shù)。該工藝將傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)(如活性污泥法)與膜分離技術(shù)相結(jié)合,具有出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定、產(chǎn)泥率低、占地面積小、易于實現(xiàn)等優(yōu)點[1]。在該種工藝中,磁性翻板液位計膜組件是實現(xiàn)產(chǎn)水的關(guān)鍵部分。一方面,膜組件的正常工作涉及產(chǎn)水、清洗等多個工序,設(shè)備操作頻繁、時間控制嚴(yán)格;另一方面,運行過程對膜池水位、跨膜壓差、曝氣量等都有特定要求,必須確保膜組件安全。因此,磁性翻板液位計膜組件工作過程必須實現(xiàn)自動化控制。本文以西門子S7-300PLC為主控制器,討論了磁性翻板液位計污水處理工序控制系統(tǒng)的設(shè)計。
1磁性翻板液位計膜組件系統(tǒng)
磁性翻板液位計膜組件系統(tǒng)包括膜組件及其配套工作設(shè)備,簡化示意圖如圖1所示。一套或多套膜組件浸沒在膜池中,鼓風(fēng)機(jī)P1在產(chǎn)水和在線反洗時對膜組件自底向上曝氣。水流管路按功能劃分為進(jìn)水、產(chǎn)水、反洗/清洗3個部分。
膜組件系統(tǒng)一般運行3種工序:
1)產(chǎn)水。開啟進(jìn)水,打開產(chǎn)水電動閥V1、啟動產(chǎn)水泵P2(恒頻率運行),同時聯(lián)動進(jìn)水加藥泵、消毒加藥泵往加藥點Y1、Y2分別加入絮凝、消毒藥劑。完整的產(chǎn)水周期一般包括產(chǎn)水等待和產(chǎn)水2個階段。
2)在線反洗。在執(zhí)行了若干個產(chǎn)水周期后,需要進(jìn)行在線反洗,以恢復(fù)膜組件的滲透能力[2]。打開反洗閥V2、啟動反洗泵P3,產(chǎn)水泵P2和其他閥門均關(guān)閉,清水就能注入膜組件內(nèi)部實現(xiàn)反洗。也可以聯(lián)動反洗加藥泵往加藥點Y3注入稀硫酸或次氯酸鈉,實現(xiàn)酸/堿反洗。
3)恢復(fù)性清洗。當(dāng)膜組件跨膜壓差小于-50kPa時,必須停止正常的產(chǎn)水流程,啟動恢復(fù)性清洗[2]。首先打開排空電動閥V4至膜池排空,然后關(guān)閉反洗電動閥V2、打開清洗電動閥V3、啟動反洗泵P3,同時啟動加藥泵往加藥點Y3注入稀硫酸或次氯酸鈉,使膜組件被藥水混合液浸沒;浸泡一段時間后再次排空膜池即完成清洗。
在上述工作過程中,須實時監(jiān)測膜池液位、清水池液位、產(chǎn)水壓力(反映跨膜壓差大?。a(chǎn)水流量、反洗流量等過程量參數(shù)。一方面,工序必須在滿足特定參數(shù)條件時才能啟動運行;另一方面,過程量在超過高/低限位時必須發(fā)出報警并進(jìn)行處理[2]。
需要指出的是,在實際的中大型污水處理項目中,一般設(shè)有2個以上膜池,此時須增加產(chǎn)水管道和泵閥,但一般共用反洗管道和設(shè)備,且各工作流程不變。本文僅討論單一膜池情形。
2磁性翻板液位計污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計
2.1總體設(shè)計
控制系統(tǒng)總體設(shè)計如圖2所示。
1)主控制器。使用西門子S7-300PLC314C-2PN/DP。該型CPU自帶數(shù)字量輸入/輸出和模擬量輸入/輸出通道,能夠減少外接模塊的使用,其運算速度和存儲器大小等特性均能滿足本設(shè)計需求[3]。
2)系統(tǒng)輸入。現(xiàn)場開關(guān)量信號(如按鍵動作、機(jī)泵運行信號等)通過3個數(shù)字量輸入模塊SM321輸入。液位、壓力、流量傳感器信號通過8通道模擬量輸入模塊SM331輸入。
3)系統(tǒng)輸出。電動閥門、機(jī)泵及工作與故障指示燈通過1個數(shù)字量輸出模塊SM322控制。膜組件系統(tǒng)要求鼓風(fēng)機(jī)、產(chǎn)水泵、反洗泵及加藥泵恒頻運行,因此利用變頻器輸出定頻;頻率給定通過模擬量輸出模塊SM332輸出4~20mA電流送入變頻器實現(xiàn)。
4)人機(jī)接口。使用西門子KTP700Basic觸摸屏,并通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC通信。
2.2模擬量采集接口設(shè)計
磁性翻板液位計膜組件工作過程中須監(jiān)測膜池液位、清水池液位、加藥罐液位、產(chǎn)水壓力、產(chǎn)水流量、反洗流量等模擬量。本設(shè)計使用壓力傳感器測量膜池液位、清水池液位及產(chǎn)水壓力,使用磁翻板液位計測量加藥罐液位,使用流量計測量產(chǎn)水流量與反洗流量,共計8個傳感器。這些傳感器的輸出信號均為4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號;但壓力傳感器與磁翻板液位計屬于2線制電流傳感器,而流量計屬于4線制電流傳感器,因而它們與模擬量輸入模塊SM331的接口設(shè)計存在一定差異,如圖3所示。2線制傳感器由模塊通道供電,占用通道0~5,須將這些通道硬件組態(tài)為2線制電流輸入模式。4線制傳感器由外部電源供電,占用通道6~7,須將二者通道硬件組態(tài)為4線制電流輸入模式。由于模塊用作電流測量,外部補(bǔ)償輸入引腳COMP+(10)未用,將其與模擬地MANA(11)短接[4]。同時,由于使用的流量計屬于隔離變送器類型,故將通道6~7的負(fù)端與MANA短接,并與模塊電源0V端通過等電位連接的方式一起接入功能性地,從而確保輸入通道負(fù)端、模擬地與供電電源0V端三者等電位,去除共模電壓,可避免出現(xiàn)測量值上溢或下溢的現(xiàn)象[4]。設(shè)計中各傳感器信號傳輸線均采用屏蔽電纜并在兩端可靠接地,避免受到電磁干擾。
2.3軟件設(shè)計
根據(jù)磁性翻板液位計膜組件系統(tǒng)工作過程要求,設(shè)計控制系統(tǒng)工作主流程如圖4所示。PLC上電后,首先執(zhí)行初始化程序;然后依據(jù)工作模式選擇結(jié)果進(jìn)入手動或自動運行模式執(zhí)行相應(yīng)工序過程。在整個流程中,系統(tǒng)不斷地檢測故障信號與(緊急)停機(jī)信號,當(dāng)信號出現(xiàn)時執(zhí)行故障處理或停止系統(tǒng)運行。主流程依靠PLC的循環(huán)掃描機(jī)制不斷循環(huán)執(zhí)行。
控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示。手動運行程序FC1與自動運行程序FC2分別執(zhí)行手動運行與自動運行兩種運行模式。手動運行包括對單獨設(shè)備的手動操作以及單獨工序的手動啟動,一般用于系統(tǒng)調(diào)試和故障排查。自動運行則維持一個“產(chǎn)水+在線反洗”的周期循環(huán),使系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)時間自動地執(zhí)行產(chǎn)水和反洗工序。手動運行和自動運行程序均需要調(diào)用運行條件檢測程序FC9,以檢測運行條件(過程量參數(shù)、設(shè)備準(zhǔn)備、當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài))是否滿足;條件不滿足時不能啟動相應(yīng)工序或設(shè)備。停止程序FC3用于檢測正常停止、緊急停止及故障停機(jī)信號,并在信號出現(xiàn)時執(zhí)行停機(jī)處理。
工序及設(shè)備的啟停分別通過工序啟停程序FC4、設(shè)備啟停程序FC5實現(xiàn)。在FC4中,設(shè)計了產(chǎn)水、在線反洗、恢復(fù)性清洗3種工序的運行功能塊FB1~FB3以及停止功能塊FB4~FB6;調(diào)用這些功能塊可以實現(xiàn)對不同膜池膜組件工作的工序控制,具有擴(kuò)展性。在FC5中,通過多次調(diào)用設(shè)備操作及判斷程序FB7實現(xiàn)對不同設(shè)備的操作;FB7還具有設(shè)備啟停/開關(guān)檢測功能,若超過設(shè)定時間沒有檢測到啟停/開關(guān)信號,則觸發(fā)設(shè)備操作報警。
故障處理程序FC6檢測并處理模擬量、機(jī)泵與閥門三類過程量和設(shè)備故障。故障復(fù)位程序FC7則用于故障復(fù)位。
在主程序OB1循環(huán)執(zhí)行上述程序的同時,循環(huán)中斷組織塊OB35調(diào)用模擬量采集程序FC8以固定周期采集液位、壓力、流量等過程量。信號采集濾波與判斷功能塊FB8將模擬量輸入模塊SM331A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果線性轉(zhuǎn)換為過程量,經(jīng)均值濾波去除干擾后判斷是否超限;若持續(xù)一段時間內(nèi)采樣值均超限,則輸出模擬量超限報警。
磁性翻板液位計膜組件各工序?qū)儆诘湫偷捻樞驁?zhí)行結(jié)構(gòu),因此對功能塊FB1~FB6的設(shè)計采用了順序功能圖(SequentialFunctionChart,SFC)法。限于篇幅,對此不作詳細(xì)討論。
2.4人機(jī)界面設(shè)計
為方便操作,設(shè)計了人機(jī)交互界面,包括自動運行、手動運行、參數(shù)設(shè)置、趨勢圖、報警等多個功能界面。人機(jī)界面既集成了功能操作入口,又能直觀展示磁性翻板液位計膜組件與設(shè)備運行狀態(tài)、過程量等信息。限于篇幅,不作詳細(xì)說明。
3結(jié)束語
磁性翻板液位計膜組件是磁性翻板液位計污水處理工藝的核心與關(guān)鍵,確保其安全、高效、可靠地運行是該工藝自動化控制的基本要求。本文設(shè)計的控制系統(tǒng)基于西門子S7-300PLC實現(xiàn),成本低、可靠性高、擴(kuò)展性強(qiáng),已投入現(xiàn)場運行并得到了驗證,具有應(yīng)用和推廣價值。
3.2.10技術(shù)室
推進(jìn)器室(結(jié)構(gòu)、樓板):采用海浪灰色環(huán)氧底漆(Interline974)、無氣噴涂方法進(jìn)行全涂,干膜厚度為150μm。無蓋鋼甲板:采用海浪灰色環(huán)氧底漆(Inter?line974)進(jìn)行全涂,干膜厚度為100μm。鋁結(jié)構(gòu)VFT:1)采用白色環(huán)氧底漆/過渡漆(Intergard276)進(jìn)行全涂,干膜厚度為50μm;2)采用白色環(huán)氧底漆(Interline974)全涂,干膜厚度為250μm。以上均使用無氣噴涂方法。
3.2.11其他部分
圍堰和干罐:首先,采用白色環(huán)氧底漆(Inter?line974),刷涂、輥涂方法進(jìn)行預(yù)涂;其次,采用白色環(huán)氧底漆(Interline974)、無氣噴涂方法進(jìn)行全涂,干膜厚度為200μm。鎖鏈柜:首先,采用白色環(huán)氧底漆(Interline925),刷涂、輥涂方法進(jìn)行預(yù)涂;然后,采用白色環(huán)氧底漆(Interline925)、無氣噴涂方法進(jìn)行全涂,干膜厚度為200μm;zui后,采用白色環(huán)氧底漆(Inter?line925)、無氣噴涂方法進(jìn)行TU0%涂刷。
4質(zhì)量控制
質(zhì)量控制環(huán)節(jié)中干膜厚度是非常關(guān)鍵的參數(shù)指標(biāo)。按照規(guī)定,需要有90%的干膜厚度達(dá)到或超過規(guī)定膜厚(不超過zui大建議膜厚),另外10%的部分偏差也要低于1/10。檢查人員在施工中使用濕膜厚度計和干膜測厚儀在干燥前后實時檢測,隨時調(diào)整。
5結(jié)束語
本文根據(jù)郵輪客滾船實際工況,通過對現(xiàn)有涂裝工藝操作的詳細(xì)分析,針對郵輪船體不同區(qū)域的特點與性能要求,提出完整的分段涂裝工藝設(shè)計;在原有工藝上優(yōu)化分段操作流程,合理且高效配合郵輪船體建造。高精度的涂裝設(shè)計進(jìn)一步提高了船體整體性能與質(zhì)量,確保郵輪客滾船滿足現(xiàn)有規(guī)范要求,并具有更活躍的市場競爭力。
上一篇文章:某船磁翻柱液位計串洗及試驗實施策劃下一篇文章:廠際磁性翻板液位計伴熱改造分析設(shè)計
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