基于WICC的純水PLC控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

蔣璐琦

摘 要：面對人們生產(chǎn)生活對純水需求量的日益增加，文章基于WICC對純水PLC系統(tǒng)提出提高純水品質(zhì)和實現(xiàn)智能化管理的設計。PLC系統(tǒng)具有高度的可靠性和抗干擾性，在現(xiàn)場的操作安裝上具有一定的優(yōu)勢。用PLC系統(tǒng)能有效地控制純水生產(chǎn)和循環(huán)過程，滿足人們生產(chǎn)生活中對水純度的需求。文章還簡要分析了純水生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程，并且介紹了純水生產(chǎn)系統(tǒng)的設計方案和整體運行，最后概述了系統(tǒng)在實際運用中產(chǎn)生的意義。

關鍵詞：WICC；PLC；純水系統(tǒng)

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，自然和人文環(huán)境遭到破壞，其中水資源作為人類生產(chǎn)生活必不可少的資源，未受到合理的保護與利用，現(xiàn)已面臨了日益短缺的問題。而只有凈化完全純凈的水才符合人類生活的標準，未處理的水源中含有一定的有害物質(zhì)、細菌、微生物等，就算自來水經(jīng)過污水廠的處理，也仍然有一些氯氣或可溶性物質(zhì)包含其中，無法滿足人們對在生產(chǎn)生活中對水純度的需求。因此，本文設計出純水PLC系統(tǒng)來提高產(chǎn)水的效率和品質(zhì)。

1 超純水系統(tǒng)的處理流程

由于自來水中含有多種有機物、微生物等溶解性物質(zhì)，就需要有專業(yè)的設備對其進行分解處理，生產(chǎn)出純水供人們使用。為此，超純水處理系統(tǒng)應運而生。它是一套完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。超純水系統(tǒng)流程如圖1所示，由預處理、RO系統(tǒng)、制成和拋光系統(tǒng)4個系統(tǒng)組成。

（1）預處理系統(tǒng)：由于外網(wǎng)自來水受到其他水點的影響導致壓力不夠和不穩(wěn)定的情況出現(xiàn)，為保證系統(tǒng)供水量，設置了自來水箱來儲存加熱后的原水。由于自來水濁度變化大，為去除水中顆粒物，需要在預處理系統(tǒng)中設置一臺多介質(zhì)過濾器。之后原水再通過過濾水箱，以保證符合進入RO系統(tǒng)的進水條件。（2）RO系統(tǒng)：通過預處理系統(tǒng)中的水，含鹽量還比較高，需要先進行加熱，通過活性炭過濾器過濾，再通過陰床和陽床去除水中的陰離子和陽離子，以及有機物和細菌等物質(zhì)，之后再經(jīng)過安全過濾器進入反滲透裝置，最終流入RO產(chǎn)水箱。（3）制成系統(tǒng)：是將經(jīng)過RO系統(tǒng)中的水先進行混床操作，產(chǎn)生水分子，之后開始膜脫氣處理，清除水中的溶解性氣體，制成系統(tǒng)的最后一個步驟是進入純水箱。（4）拋光系統(tǒng)：將分子較大的溶解性殘留物質(zhì)通過紫外線的殺菌，加熱處理，再進行拋光混床操作，最后進入超濾裝置，從而得到超純水。

2 基于WICC對純水PLC系統(tǒng)的設計

基于WICC對純水PLC系統(tǒng)的設計，本文設計了3個水循環(huán)系統(tǒng)，即原水、中間水、純水循環(huán)系統(tǒng)，這3個水循環(huán)系統(tǒng)相互獨立又有著必不可分的關系，當系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)時，循環(huán)系統(tǒng)會自動工作，并且開啟殺菌器，保證水不受細菌感染。這3個水循環(huán)系統(tǒng)的設計，使生產(chǎn)純水的過程得到了有效控制，并且保證了純水的質(zhì)量。

在設計中，基于3個水循環(huán)系統(tǒng)，還需要設計如下3個聯(lián)鎖設定。

2.1 原水系統(tǒng)中的液位聯(lián)鎖設計

在原水系統(tǒng)中，液位聯(lián)鎖設計是指設計一個進水氣動閥置于原水箱中，PLC系統(tǒng)負責控制其工作，還需要一個液位浮球開關來監(jiān)測水的液位高低，監(jiān)測結果分為4種情況：第一種當檢測到高于高液位時，進水電磁閥會自動關閉；第二種當監(jiān)測到高于中液位時，原水泵和高壓泵會同時開啟；第三種當監(jiān)測到低于中液位時，進水電磁閥將自動開啟；最后當監(jiān)測到低于低液位時，原水泵和高壓泵將停止工作。

2.2 中間水系統(tǒng)中的液位聯(lián)鎖設計

在中間水系統(tǒng)中，液位聯(lián)鎖設計是指設計一個浮球開關于中間水箱內(nèi)，PLC系統(tǒng)負責控制中間水泵及高壓泵。當PLC系統(tǒng)監(jiān)測到高液位時，中間水泵和高壓泵將停止工作，當監(jiān)測到高于中液位時，中間水泵和高壓泵開始工作，當監(jiān)測到低于中液位時，中間水泵和高壓泵開始工作，當監(jiān)測到低于低液位時，初純水泵將停止工作，此時，不得啟動再生服務泵。

2.3 純水系統(tǒng)中的液位聯(lián)鎖設計

在純水系統(tǒng)中，液位聯(lián)鎖設計也是指設計一個浮球開關于純水箱內(nèi)， PLC系統(tǒng)負責控制純水循環(huán)系統(tǒng)的工作。當PLC系統(tǒng)監(jiān)測到高液位時，初純水泵將停止工作，當監(jiān)測到高于中液位時，純水泵開始工作，當監(jiān)測到低于低液位時，純水泵將停止工作，此時，不得啟動再生服務泵。如圖2所示，PLC控制系統(tǒng)由上位機監(jiān)控，液位、流量、壓力模擬量、開關量輸入輸出、開關、閥門等組成部分。

如圖2所示，PLC控制系統(tǒng)結構分為兩大部分：一是開關量的輸入和輸出，其包括上位機監(jiān)控，還有開關、閥門和報警信號的開關。第二部分則是一個擴展模塊，其主要包括液位、流量、壓力模擬量的部分，此信息經(jīng)過PLC系統(tǒng)的變換，通過開關量的輸入及輸出，傳送到上位機監(jiān)控，實現(xiàn)無人監(jiān)控的信息系統(tǒng)。

3 基于WICC對純水PLC系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 控制系統(tǒng)中的硬件

控制系統(tǒng)能否完整地進行工作離不開硬件設施和軟件的配合。本文PLC控制系統(tǒng)中的硬件需要有效地檢測水流量、壓力和液位高度等，其中主要的硬件設施有：溫度變送器、流量計、壓力變送器、液位計和變頻器。

3.2 過濾器的程序設計

基于WICC的純水PLC系統(tǒng)，為實現(xiàn)對各個功能塊的調(diào)用，采用了功能塊直接對應設備控制系統(tǒng)的方式，對應圖1中的系統(tǒng)操作流程可見，一級可嵌套多級，一級功能塊也需要同時對多個信號進行監(jiān)測控制，根據(jù)超純水處理系統(tǒng)的要求，過濾器程序的設計如下，主要分為2種。

（1）多介質(zhì)過濾器。多介質(zhì)過濾器的操作內(nèi)容主要由運行和反洗2個部分組成，流程如圖3所示。在運行過程中，首先過濾水箱液位要小于50%，且原來原水箱液位要大于50%，之后即可啟動原水泵，Naclo加約泵PAC加約泵，再啟動多介質(zhì)過濾預洗61s，運行時間超過12h或者累計流量超過設定值的進入反洗階段，未超過設定值且FWT液位大于80的即可停止工作。在反洗過程中，需要經(jīng)過10min的排水和5min的氣沖，再氣水混合反沖5min，下一步進行小流量水反洗2min，之后大流量水反洗，進入到沉降環(huán)節(jié)2min，最后進行沖洗5min。

（2）活性炭過濾器。活性炭過濾器的操作內(nèi)容也是由運行和反洗2個部分組成，流程如圖3所示。在運行過程中，PWT液位大于45%，達到標準后，預沖洗60s，運行時間超過12h或者累計流量超過設定值的進入反洗階段，未超過設定值且FWT液位大于80的即可停止工作。在反洗過程中，首先小流量反洗900S再反洗120s，沉降120min后沖洗300s，出水電導率小于10M時，再第二次沖洗300s即可完成全部過程。

3.3 上位監(jiān)控層的程序設計

上位監(jiān)控層在車間中控監(jiān)控部分對PLC系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)讀取采用的是ASS方式，這種方式實現(xiàn)了對系統(tǒng)中管道的水流量和壓力，還有在系統(tǒng)的溫度、運行狀態(tài)等方面進行了實時的監(jiān)控設置，達到了對整個設備層的控制。為確保人員對系統(tǒng)的安全操作，還設置了操作、維護、管理的等級制度，有利于系統(tǒng)最大程度地發(fā)揮出作用。

4 結語

本文基于WICC對純水PLC系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，為解決系統(tǒng)信息繁多且成分布式排列的問題，先在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集再通過總線傳送到CPU進行綜合處理。該系統(tǒng)功能十分完善而且設備維護較容易，保證了超純水的生產(chǎn)要求。系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)有利于穩(wěn)定性和可靠性的提高，又便于操作人員的實際操作，也提高了公司管理層對系統(tǒng)的監(jiān)控和管理效率。

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The Design and Implementation of PLC Pure Water System Based on the WICC

Jiang Luqi

（Jiangsu Yuantai Constant Environmental Engineering Co.， Ltd.， Yixing 214200， China）

Abstract： In the face of people production and living， the demand for water is increasing， this article based on WICC for pure water PLC system is put forward to improve water quality and realize the design of the intelligent management. PLC system with high reliability and anti-interference， has certain advantage in the operation of the site. With PLC system can effectively control the pure water production and circulation process， satisfy people to the demand for water purity in the production and living. This paper also briefly analyzes the process of pure water production system， and introduces the design scheme and the overall operation of pure water production system， finally summarizes the system in the practical application of significance.

Key words： WICC； pure water system； PLC system