基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)，具有由上位計算機、PLC、HMI、固態(tài)繼電器、鹽液計量泵、酸液計量泵、余氯傳感器、流量傳感器構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。上位計算機、HMI與PLC通訊，對裝置的運行參數(shù)和狀態(tài)進行遠程、現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制。PLC作為核心控制器，一方面與上位計算機、HMI交互，上傳運行數(shù)據(jù)和調(diào)整控制參數(shù)；另一方面通過智能控制軟件，調(diào)節(jié)固態(tài)繼電器的輸出頻率。固態(tài)繼電器的一端與PLC相連接，另一端與二氧化氯發(fā)生裝置的鹽液、酸液計量泵連接，控制鹽液、酸液計量泵的工作頻率，使其按照控制值變化，由此控制鹽液和酸液的投加量，進而控制反應(yīng)釜中二氧化氯的產(chǎn)出量，保證水網(wǎng)中余氯值達到設(shè)定值。
【專利說明】基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于環(huán)保工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說涉及一種基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]十多年來二氧化氯在國內(nèi)的飲水消毒處理，生活污水、工業(yè)污水、醫(yī)療污水消毒處理，工業(yè)循環(huán)冷卻水殺菌消毒的應(yīng)用中，已得到廣泛推廣使用。目前國內(nèi)采用氯酸鈉一鹽酸工藝的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生裝置，其安全性、可靠性已相對成熟，成為水處理中殺菌消毒的首選設(shè)備。其中帶壓投加二氧化氯的正壓式二氧化氯發(fā)生裝置不論現(xiàn)場投藥點距離遠近，位置高低，或是具備壓力，都可以直接將二氧化氯消毒液投加到壓力管網(wǎng)、高位水塔、水池中，也可以遠距離投藥。正壓式二氧化氯發(fā)生裝置利用精密計量泵，一是將氯酸鈉溶液和鹽酸按定量加注到反應(yīng)釜中，保證原料按比例完成反應(yīng)；二是提供液體流動的壓力，將原料反應(yīng)后產(chǎn)生的二氧化氯直接加注到帶壓管網(wǎng)水體或高位水池中。二氧化氯發(fā)生裝置根據(jù)最大產(chǎn)藥量的多少，選擇不同型號的計量泵，一般500g/小時以下選用電磁式計量泵。常規(guī)電器控制的二氧化氯發(fā)生裝置在使用中存在以下幾個方面的問題。
[0003]電磁式計量泵利用電磁(透過線圈通電后產(chǎn)生磁場)方式推出活塞，連接于活塞頭上的膜片會加壓泵頭腔內(nèi)的藥液，并將藥液推送出去；當(dāng)訊號停止時，彈簧推回活塞和膜片，此動作使泵頭內(nèi)部形成真空狀態(tài)，同時將藥液吸至泵頭腔內(nèi)，并于下次推送的時候再將藥液推送出去。手動控制方式時活塞沖程的速度(0-120次/分鐘)通過計量泵上的速度旋鈕進行調(diào)節(jié)。這樣，二氧化氯發(fā)生裝置就不能根據(jù)水流量或水中余氯變化，及時控制計量泵調(diào)整加藥量，實現(xiàn)對流量變化或水質(zhì)可能出現(xiàn)變化的水體連續(xù)、穩(wěn)定、定比地投加消毒劑，極易造成水體中余氯的含量過多或缺失，對環(huán)境和人體形成傷害。
[0004]二氧化氯發(fā)生裝置作為水處理中的殺菌消毒設(shè)備，一旦投入使用就會24小時工作，長時間運行。計量泵一旦出現(xiàn)故障，就會出現(xiàn)空打現(xiàn)象或者停機；還有當(dāng)原料槽液位低時，計量泵就不能正常加注原料，不會產(chǎn)生二氧化氯消毒劑。如果沒有監(jiān)測報警機制，會長時間造成水體無消毒殺菌，從而影響水質(zhì)的安全。
[0005]為了提高反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率，二氧化氯發(fā)生裝置都采用電加熱加溫的方式，常規(guī)控制設(shè)定溫度上限和下限，加熱溫度超過上限就斷電，低于下限就通電，溫度只能在一個區(qū)間內(nèi)變化，很難到恒溫，這樣也會影響轉(zhuǎn)化率和得率。
[0006]二氧化氯發(fā)生裝置產(chǎn)生的二氧化氯直接投加到帶壓管網(wǎng)中，或者投加到稀釋水管道中，再引到消毒池。如果帶壓管道、稀釋水管道壓力低不能形成滿管或斷水，設(shè)備不立即停機就會造成管網(wǎng)中二氧化氯的濃度超高，形成二氧化氯的泄漏，也會腐蝕設(shè)備。
[0007]二氧化氯發(fā)生裝置反應(yīng)器出藥管采用聚四氟乙烯材質(zhì)，非常耐腐蝕，但是緊固件無法旋緊，用力過大，容易滑絲，反應(yīng)器壓力太大，或者出藥管道出現(xiàn)堵塞，出藥管道容易脫落，就會造成二氧化氯的泄漏，會嚴(yán)重腐蝕設(shè)備的電器部分，因此就要有漏氯報警儀，并聯(lián)動排風(fēng)扇等。實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的二氧化氯發(fā)生裝置控制技術(shù)的上述問題，提供一種基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)，具有控制精度高、人機交互能力強、抗干擾性強、可靠性高、穩(wěn)定性高等特點。系統(tǒng)包括由上位計算機、PLC、HM1、固態(tài)繼電器、二氧化氯發(fā)生裝置、傳感器構(gòu)成的閉環(huán)控制回路。上位計算機、HMI與PLC通訊，對二氧化氯發(fā)生裝置的運行參數(shù)和狀況進行實時監(jiān)測與控制。PLC作為核心控制器，一方面與上位計算機、HMI通訊，上傳運行數(shù)據(jù)和調(diào)定控制參數(shù)；另一方面不斷接受余氯、流量傳感器傳輸?shù)臋z測信號，控制固態(tài)繼電器的輸出頻率，實現(xiàn)對二氧化氯發(fā)生裝置的產(chǎn)出量進行控制。固態(tài)繼電器輸入端與PLC相連接，另一端與二氧化氯發(fā)生裝置的鹽液計量泵和酸液計量泵的控制端相連接，通過調(diào)節(jié)固態(tài)繼電器的輸出頻率(調(diào)節(jié)范圍0-120次/分鐘)控制鹽液計量泵和酸液計量泵的泵出流量，從而控制裝置的二氧化氯產(chǎn)出量，以保證投加水網(wǎng)中的余氯值達到設(shè)定要求。
[0009]本實用新型的具體技術(shù)方案如下:
[0010]一種基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)，其中所述二氧化氯發(fā)生裝置包括鹽液計量泵、酸液計量泵和反應(yīng)釜，其中反應(yīng)釜與水網(wǎng)相連，鹽液計量泵和酸液計量泵的進料口連接至原料槽，泵頭連接至反應(yīng)釜，鹽液計量泵和酸液計量泵都是電磁隔膜式計量泵，其特征在于，所述智能控制系統(tǒng)具有上位計算機、PLC、HM1、固態(tài)繼電器K1、固態(tài)繼電器K2和傳感器，上位計算機、PLC、HM1、固態(tài)繼電器K1、固態(tài)繼電器K2和傳感器與二氧化氯發(fā)生裝置構(gòu)成閉環(huán)控制回路，其中傳感器包括流量傳感器與余氯傳感器，流量傳感器安裝在進水管道上用于檢測水網(wǎng)中的進水流量，余氯傳感器安裝在位于出水口的取樣水管上用于檢測出水口水體中的余氯值；PLC作為核心控制器，一方面與上位計算機、HMI通訊，上傳運行數(shù)據(jù)和調(diào)定控制參數(shù)，另一方面不斷接受余氯、流量傳感器傳輸?shù)臋z測信號，并且控制固態(tài)繼電器Kl和固態(tài)繼電器K2對其輸出頻率進行調(diào)節(jié)；固態(tài)繼電器KI和固態(tài)繼電器K2的輸入端與PLC相連接，另一端與二氧化氯發(fā)生裝置的鹽液計量泵和酸液計量泵相連接以通過輸出頻率來控制鹽液計量泵和酸液計量泵的泵出流量。
[0011]上位計算機主要與PLC進行串行通訊(RS485接口)，對二氧化氯發(fā)生裝置的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測與控制，對控制參數(shù)進行修改、設(shè)定，對運行數(shù)據(jù)、歷史趨勢曲線、報警記錄進行查詢顯示；也可對PLC進行控制調(diào)整。同時現(xiàn)場的HMI也通過RS485串行通信接口與PLC的一個通訊接口相連接，可對PLC的運行參數(shù)和運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和控制。
[0012]優(yōu)選地，所述固態(tài)繼電器Kl和固態(tài)繼電器K2的輸出頻率的調(diào)節(jié)范圍為0-120次/分鐘。
[0013]余氯、流量傳感器將檢測到的余氯值、流量值轉(zhuǎn)換成信號，并將其傳給PLC。PLC接收余氯、流量傳感器傳回的信號，并計算檢測的數(shù)據(jù)，根據(jù)計算的結(jié)果來調(diào)節(jié)固態(tài)繼電器的輸出頻率(調(diào)節(jié)范圍0-120次/分鐘)。固態(tài)繼電器K1、K2的輸入端分別與PLC的兩個數(shù)字量輸出信號相連接，輸出端分別與二氧化氯發(fā)生裝置的鹽液計量泵、酸液計量泵的控制端相連接，通過智能調(diào)節(jié)固態(tài)繼電器的輸出頻率，使鹽液計量泵和酸液計量泵的工作頻率按照控制值變化，達到對二氧化氯發(fā)生裝置的鹽液與酸液的投加量的控制，從而控制裝置的二氧化氯產(chǎn)出量，以保證水網(wǎng)中的余氯值達到設(shè)定值。[0014]優(yōu)選地，所述HMI是選用觸摸屏。本智能控制系統(tǒng)選用觸摸屏用作現(xiàn)場控制HMI，觸摸屏的RS485串行通信接口與PLC的另一個通訊接口連接，通過內(nèi)置通信驅(qū)動程序和畫面程序讀出和寫入PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從而達到監(jiān)控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)的目的。
[0015]優(yōu)選地，鹽液計量泵和酸液計量泵的類型為電磁隔膜式計量泵。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]本實用新型的基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)具有控制精度高、人機交互能力強、抗干擾性強、可靠性高、穩(wěn)定性高等特點，可以通過上位計算機實時監(jiān)控二氧化氯發(fā)生裝置的運行狀態(tài)，將運行數(shù)據(jù)記錄到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并將其繪制成運行曲線，使用戶更加直觀地監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，保證了裝置的安全、穩(wěn)定、可靠的運行。通過這種閉環(huán)智能控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)正常工作時出水口水體的余氯值始終在系統(tǒng)設(shè)置值誤差范圍內(nèi)上下波動，即說明本實用新型的智能控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確控制二氧化氯發(fā)生裝置向水網(wǎng)中投加的二氧化氯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]參照圖1，一種基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)由上位計算機、HMI> PLC、固態(tài)繼電器K1、固態(tài)繼電器K2、鹽液計量泵、酸液計量泵、余氯傳感器、流量傳感器構(gòu)成，在本實用新型的實施例中=PLC選用西門子S7-224XP可編程控制器，HMI選用臺灣屏通科技PT-080觸摸屏，固態(tài)繼電器選用國產(chǎn)XIMADEN S208，計量泵選用美國米頓羅P系列(P026-P066)電磁隔膜泵，余氯傳感器選用德國普羅名特CLE0-2(自來水)、CLE0-10 (其他污水)，流量傳感器選用國產(chǎn)大連智訊DN200，本新型所述的遠程上位計算機是指人可以直接發(fā)出操控命令的計算機。
[0020]本智能控制系統(tǒng)中上位計算機通過RS232轉(zhuǎn)RS485與PLC的PortO 口連接，上位計算機的站地址為0，PLC的站地址2，通過SIEMENS的PPI協(xié)議通訊。應(yīng)用服務(wù)器直接和PLC進行通訊，客戶端通過應(yīng)用服務(wù)器訪問PLC數(shù)據(jù)?？蛻舳送ㄟ^PLC，實現(xiàn)二氧化氯發(fā)生裝置的控制功能；同時讀取PLC數(shù)據(jù)，通過仿真圖形，實時直觀地監(jiān)控二氧化氯發(fā)生裝置的鹽液位、酸液位、余氯檢測值、流量檢測值、環(huán)境溫度、各種設(shè)備啟停狀態(tài)等各項數(shù)據(jù)，便于管理人員監(jiān)控二氧化氯發(fā)生裝置的運行狀況；記錄裝置的各項參數(shù)和運行數(shù)據(jù)，隨時查詢實時或者歷史數(shù)據(jù)的曲線圖和報表。上位計算機也可通過編程軟件對PLC中的控制程序?qū)崿F(xiàn)編程調(diào)整。
[0021]本智能控制系統(tǒng)選用屏通科技PT-080觸摸屏用作現(xiàn)場控制HMI，HMI通過串行通信接口(RS485接口)與PLC的Portl 口連接，HMI的站地址為1，PLC的站地址3 ；HMI通過實時讀出和寫入PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從而達到監(jiān)控二氧化氯發(fā)生裝置的運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)的目的。
[0022]S7-224XP帶有脈寬調(diào)制PWM輸出功能。電磁式計量泵外部控制方式為脈沖控制，每接收一個脈沖(脈寬300ms)計量泵就泵出一定量的液體。本實用新型采用的計量泵的工作頻率不大于120次/分鐘，即計量泵的脈沖控制周期不小于500ms。固態(tài)繼電器K I輸入端與PLC輸出端Q0.0相連接，輸出端與鹽液計量泵的控制端相連接。固態(tài)繼電器K 2輸入端與PLC輸出端Q0.1相連接，輸出端與酸液計量泵的控制端相連接。調(diào)整PLC輸出端口Q0.0、Q0.1的輸出周期(兩個端口周期一致)，固態(tài)繼電器的輸出頻率(調(diào)節(jié)范圍0-120次/分鐘)會隨之改變，即可對酸液計量泵、鹽液計量泵進行控制。PLC輸出端口 Q0.0、Q0.1每發(fā)出一個脈沖，計量泵就泵出一定量的液體；Q0.0、Q0.1輸出的脈沖信號的頻率越高，計量泵泵出的液體量就越多；Q0.0、Q0.1輸出的脈沖信號的頻率越低，計量泵泵出的液體量就越少。根據(jù)電磁式計量泵的控制要求，PLC輸出端口 Q0.0、Q0.1發(fā)出的脈沖信號的頻率最高不得高于120次/分鐘。余氯傳感器、流量傳感器分別與S7-224XP模擬量輸入端口 A、B連接，S7-224XP通過A、B端口接收余氯、流量傳感器傳回的4_20mA信號，尋址地址為AIWO、AIffl,對應(yīng)的取值范圍為6400-32000?？刂栖浖来擞嬎銠z測值，并將余氯檢測值和設(shè)定數(shù)據(jù)進行比較，通過PID算法調(diào)節(jié)端口 Q0.0,Q0.1輸出信號的頻率，以使計量泵的工作頻率和運行狀態(tài)按照PLC中的設(shè)定值進行變化。
[0023]上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細的說明，但是本實用新型不限于上述實施方式，在所屬【技術(shù)領(lǐng)域】普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)，其中所述二氧化氯發(fā)生裝置包括鹽液計量泵、酸液計量泵和反應(yīng)釜，其中反應(yīng)釜與水網(wǎng)相連，鹽液計量泵和酸液計量泵的進料口連接至原料槽，泵頭連接至反應(yīng)釜，鹽液計量泵和酸液計量泵都是電磁隔膜式計量泵，其特征在于，所述智能控制系統(tǒng)具有上位計算機、PLC、HM1、固態(tài)繼電器K1、固態(tài)繼電器K2和傳感器，上位計算機、PLC、HM1、固態(tài)繼電器K1、固態(tài)繼電器K2和傳感器與二氧化氯發(fā)生裝置構(gòu)成閉環(huán)控制回路，其中傳感器包括流量傳感器與余氯傳感器，流量傳感器安裝在進水管道上用于檢測水網(wǎng)中的進水流量，余氯傳感器安裝在位于出水口的取樣水管上用于檢測出水口水體中的余氯值；PLC作為核心控制器，一方面與上位計算機、HMI通訊，上傳運行數(shù)據(jù)和調(diào)定控制參數(shù)，另一方面不斷接受余氯、流量傳感器傳輸?shù)臋z測信號，并且控制固態(tài)繼電器Kl和固態(tài)繼電器K2對其輸出頻率進行調(diào)節(jié)；固態(tài)繼電器Kl和固態(tài)繼電器K2的輸入端與PLC相連接，另一端與二氧化氯發(fā)生裝置的鹽液計量泵和酸液計量泵相連接以通過輸出頻率來控制鹽液計量泵和酸液計量泵的泵出流量。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述固態(tài)繼電器Kl和固態(tài)繼電器K2的輸出頻率的調(diào)節(jié)范圍為0-120次/分鐘。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于電磁泵的二氧化氯發(fā)生裝置的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述HMI是選用觸摸屏。
【文檔編號】C01B11/02GK203532219SQ201320551600
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】夏明亮 申請人:南京工程學(xué)院