水廠加氯切換器設(shè)計(jì)及應(yīng)用

鄭喜武

摘 要：在傳統(tǒng)的水廠自來(lái)水凈化操作中，采用的是投放氯氣工藝，但是在投放氯氣時(shí)，必須根據(jù)水質(zhì)環(huán)境調(diào)整氯氣投放量和時(shí)間，需要人工操作，工藝復(fù)雜，耗費(fèi)大量的人力和物力，氯氣投放時(shí)間不夠穩(wěn)定。該文設(shè)計(jì)了一種由可編程控制器與繼電器構(gòu)成的加氯切換器。該切換器價(jià)格低廉，工作可靠，性能齊全，穩(wěn)定性強(qiáng)，使用情況良好。希望可以為水廠加氯功能工作提供幫助。

關(guān)鍵詞：自來(lái)水廠 CCU 切換器 三菱FX

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（c）-0061-02

1 設(shè)計(jì)概述

某水廠是一個(gè)設(shè)計(jì)日供水能力18萬(wàn)m3/d的中型水廠，凈水工藝采用普通濾池過濾，氯氣投加是該廠生產(chǎn)過程一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。該廠自動(dòng)加氯系統(tǒng)采用美國(guó)W&T設(shè)備，包括6臺(tái)V2000系列加氯機(jī)（前加氯2臺(tái)，后加氯4臺(tái)）；自動(dòng)切換系統(tǒng)（過濾器、1個(gè)觸點(diǎn)壓力表、2個(gè)電動(dòng)球閥、加熱器、一臺(tái)CCU自動(dòng)切換器）；真空調(diào)節(jié)器2臺(tái)（一用一備）；4臺(tái)水射器（4個(gè)加氯點(diǎn)）；一臺(tái)漏氯報(bào)警器；3臺(tái)余氯儀和2臺(tái)氯瓶磅秤等。

CCU切換器的功能主要是進(jìn)行液氯的自動(dòng)切換并保證用氯暢通。在整個(gè)加氯系統(tǒng)中，切換器相當(dāng)于指揮員，起著中樞作用。目前該廠加氯系統(tǒng)情況是：CCU切換器控制功能失靈已經(jīng)一段時(shí)間，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制切換，部分切換功能需要手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)操作進(jìn)行，一定程度上影響了水廠的正常生產(chǎn)運(yùn)作。經(jīng)了解，CCU切換器價(jià)格比較昂貴，一臺(tái)需要幾萬(wàn)元人民幣。而CCU采用的是電路板集成模塊，一旦出現(xiàn)故障，就必須更換整塊電路板，不單是維修價(jià)格貴，且返修時(shí)間長(zhǎng)，影響正常的生產(chǎn)運(yùn)作。因此，自主設(shè)計(jì)價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定的切換器代替原有CCU切換器尤為重要，為安全供水生產(chǎn)提供強(qiáng)有力保障。

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 控制要求

首先應(yīng)明確切換器控制功能。在加氯過程中，通過切換器實(shí)現(xiàn)運(yùn)行組與備用組氣路相互切換，切換條件包括運(yùn)行組氣路壓力不足或者該組氯瓶皮重不夠。同時(shí)，切換過程監(jiān)測(cè)電動(dòng)球閥開關(guān)狀態(tài)，開、關(guān)無(wú)法到位時(shí)，提供報(bào)警。另系統(tǒng)漏氯報(bào)警、切斷氣源。

2.2 主件選型

根據(jù)控制要求可知該系統(tǒng)需要的輸入點(diǎn)數(shù)為14點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為14點(diǎn)，總I/O點(diǎn)數(shù)28點(diǎn)，預(yù)留10%～20%擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)。因此，我們選擇三菱公司FX2N-32MR-D產(chǎn)品，其輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)各為16點(diǎn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 編程方法

編程方式采用三菱SFC步進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方式進(jìn)行編程，主要考慮該控制屬于比較簡(jiǎn)單的順序控制，每一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移比較清晰。

3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 軟元件注釋

3.2 程序圖

程序圖如圖1所示。

3.3 程序圖描述

切換器接通電源后，M8002對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，系統(tǒng)進(jìn)入S0狀態(tài)。此時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)需要，選擇X0開A組，選擇X10開B組。當(dāng)X0接通，系統(tǒng)由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)移到S101，此時(shí)，開A閥線圈Y0接通，同時(shí)，開A閥時(shí)間報(bào)警器T0同時(shí)接通，計(jì)時(shí)60 s。在60 s后，若X1尚未接通，則T0觸點(diǎn)閉合，系統(tǒng)由S101轉(zhuǎn)移到S900，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)開A報(bào)警線圈Y13，系統(tǒng)報(bào)警。若在60 s之內(nèi)，X1觸點(diǎn)閉合，則此時(shí)系統(tǒng)將由S101轉(zhuǎn)移到S102，同時(shí)，T0復(fù)位。在S102狀態(tài)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)線圈Y1，A組運(yùn)行。

A組運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)4個(gè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到漏氯X5信號(hào)時(shí)，自動(dòng)由S102轉(zhuǎn)移至S920。此時(shí)，S920驅(qū)動(dòng)A組漏氯報(bào)警線圈Y3，系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)Y2，關(guān)閉A閥。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到強(qiáng)關(guān)A閥X15信號(hào)時(shí)，自動(dòng)由S102轉(zhuǎn)移至S930。此時(shí)，S930驅(qū)動(dòng)Y5，強(qiáng)制關(guān)閉A閥。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到X2或X3信號(hào)時(shí)，自動(dòng)由S102轉(zhuǎn)移至S103。此時(shí)，S103驅(qū)動(dòng)Y2，關(guān)閉A閥，同時(shí)，啟動(dòng)T1，計(jì)時(shí)60s。在60 s后，若X4尚未接通，則T1觸點(diǎn)閉合，系統(tǒng)由S103轉(zhuǎn)移到S901，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)關(guān)A報(bào)警線圈Y14，系統(tǒng)報(bào)警。若在60s之內(nèi)，X4觸點(diǎn)閉合，則此時(shí)系統(tǒng)將由S103轉(zhuǎn)移到S111，同時(shí)，T1復(fù)位。

在S111狀態(tài)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)線圈Y10開B閥，同時(shí)，啟動(dòng)T2，計(jì)時(shí)60 s。在60 s后，若X11尚未接通，則T2觸點(diǎn)閉合，系統(tǒng)由S5111轉(zhuǎn)移到S902，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)開B報(bào)警線圈Y15，系統(tǒng)報(bào)警。若在60 s之內(nèi)，X11觸點(diǎn)閉合，則此時(shí)系統(tǒng)將由S111轉(zhuǎn)移到S5112，同時(shí)，T2復(fù)位。在S112狀態(tài)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)線圈Y11，B組運(yùn)行。

B組運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)4個(gè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到漏氯X6信號(hào)時(shí)，自動(dòng)由S112轉(zhuǎn)移至S921。此時(shí)，S921驅(qū)動(dòng)B組漏氯報(bào)警線圈Y4，系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)Y12，關(guān)閉B閥。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到強(qiáng)關(guān)B閥X16信號(hào)時(shí)，自動(dòng)由S112轉(zhuǎn)移至S931。此時(shí)，S931驅(qū)動(dòng)Y6，強(qiáng)制關(guān)閉B閥。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到X12或X13信號(hào)時(shí)，自動(dòng)由S112轉(zhuǎn)移至S113。此時(shí)，S113驅(qū)動(dòng)Y12，關(guān)閉B閥，同時(shí)，啟動(dòng)T3，計(jì)時(shí)60 s。在60 s后，若X14尚未接通，則T3觸點(diǎn)閉合，系統(tǒng)由S113轉(zhuǎn)移到S903，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)關(guān)B報(bào)警線圈Y16，系統(tǒng)報(bào)警。若在60 s之內(nèi)，X14觸點(diǎn)閉合，則此時(shí)系統(tǒng)將由S113轉(zhuǎn)移到S101，同時(shí)，T3復(fù)位。重新運(yùn)行開A閥程序。

切換器運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)循環(huán)上述過程。對(duì)系統(tǒng)復(fù)位，只需重新啟動(dòng)即可。

4 結(jié)語(yǔ)

該切換器主要由可編程序控制器和中間繼電器構(gòu)成，價(jià)格低廉，總共才幾千塊錢，與原來(lái)CCU切換器好幾萬(wàn)元相比，價(jià)格上是很有競(jìng)爭(zhēng)力的。而且，該設(shè)備用于生產(chǎn)半年來(lái)，工作可靠，性能齊全，穩(wěn)定性強(qiáng)，使用情況良好。這不僅為供水事業(yè)的安全生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保證，同時(shí)也是對(duì)供水一線技術(shù)人員的一種鼓勵(lì)，鼓勵(lì)大家發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，為水廠的安全生產(chǎn)多貢獻(xiàn)一份力。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃志剛.自來(lái)水廠供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015（3）：61-65.

[2] 張帆.城南水廠加氯間自控系統(tǒng)改造[J].科技風(fēng)，2015（18）：72-73.

[3] 王明晗.原水加氯系統(tǒng)分析[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2016（1）：4-6.