專利名稱：水處理站自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自動控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于水處理站的自動控制系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工業(yè)化和現(xiàn)代化的發(fā)展致使水污染問題日益嚴(yán)重，江、河、湖泊和地下水是人們?nèi)?常生產(chǎn)和生活用水的主要來源。雖然在使用前，水廠會對源水進(jìn)行凈化處理，但是這些水還 是無法滿足某些生產(chǎn)領(lǐng)域的需要，如鍋爐用水等。目前使用的水處理方式通過多個相同或不同設(shè)備串聯(lián)形成的系統(tǒng)，實 現(xiàn)水的凈化 處理。如在水壓差的驅(qū)動下，水流依次通過過濾膜、活性炭、離子交換介質(zhì)或反滲透膜等步 驟得到凈化水，也稱去離子水。但是這些設(shè)備的運行通常需要較多人工的介入，自動化水平 較低，使得水處理質(zhì)量控制困難。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種水處理站自動控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能有效提高 水處理的自動化水平，減少運行人員，節(jié)省水和化學(xué)藥品資源，提高水處理質(zhì)量。為了達(dá)到上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案是提供一種水處理站自動控制系統(tǒng)，包括生水泵，與生水泵相連通的過濾設(shè)備，與過 濾設(shè)備相連通的一級除鹽設(shè)備，與一級除鹽設(shè)備相連通的混床，與混床相連接的輸出水箱， 還包括可編程邏輯控制器，工作站計算機，安裝在過濾設(shè)備中的壓力差檢測器，安裝在一 級除鹽設(shè)備中的除鹽電導(dǎo)儀，安裝在混床中的混床電導(dǎo)儀，安裝在輸出水箱中的液位傳感 器，所述工作站計算機，生水泵，過濾設(shè)備，一級除鹽設(shè)備，混床，壓力差檢測器，除鹽電導(dǎo) 儀，混床電導(dǎo)儀，液位傳感器均分別與可編程邏輯控制器相連接。所述可編程邏輯控制器包括中央處理器，分別與中央處理器相連接的數(shù)字量輸入 模塊，數(shù)字量輸出模塊，模擬量輸入模塊，所述工作站計算機分別與數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字 量輸出模塊相連接，所述壓力差檢測器，除鹽電導(dǎo)儀，混床電導(dǎo)儀和液位傳感器分別與模擬 量輸入模塊相連接，所述生水泵，過濾設(shè)備，一級除鹽設(shè)備和混床分別與數(shù)字量輸出模塊相 連接。所述可編程邏輯控制器還包括與中央處理器相連接的總線網(wǎng)模塊。本實用新型的有益效果是如上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)通過液位傳感器，除鹽電導(dǎo)儀， 混床電導(dǎo)儀，壓力差檢測器等檢測設(shè)備監(jiān)測水處理站設(shè)備的運行狀況，并將測得的信號通 過可編程邏輯控制器的模擬量輸入模塊傳輸至中央處理器，中央處理器根據(jù)監(jiān)測到的運行 情況對相應(yīng)的水處理設(shè)備進(jìn)行實時控制和調(diào)整，并通過數(shù)字量輸出模塊將控制信號分別傳 輸?shù)缴?，過濾設(shè)備，一級除鹽設(shè)備和混床，控制設(shè)備的啟停。能夠?qū)崿F(xiàn)自動根據(jù)水處理 站設(shè)備的運行狀況對相應(yīng)的水處理設(shè)備進(jìn)行實時的控制和調(diào)整，有效提高水處理站的自動化水平，減少運行人員，節(jié)省水和化學(xué)藥品資源，提高水處理質(zhì)量。如上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)的工作站計算機分別與可編程邏輯控制器的數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊相連接。一方面可編程邏輯控制器通過數(shù) 字量輸出模塊將監(jiān)測到的各項運行參數(shù)傳輸?shù)焦ぷ髡居嬎銠C，由工作站計算機實時動態(tài)顯 示系統(tǒng)的運行狀態(tài)及各類重要參數(shù)。工作人員能夠根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場操 作人員的習(xí)慣等因素對顯示界面進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整，從而更準(zhǔn)確、直觀和美觀的在工作站計 算機上反映系統(tǒng)中主要設(shè)備的運行狀態(tài)。另一方面工作站計算機能夠通過數(shù)字量輸入模塊 直接將控制指令或設(shè)備參數(shù)輸入到可編程邏輯控制器，并通過相應(yīng)的數(shù)字量/模擬量輸出 模塊控制設(shè)備的運行，系統(tǒng)能夠在自動控制與手動控制間進(jìn)行自由的切換，以便自由應(yīng)對 水處理站自動控制系統(tǒng)運行中可能出現(xiàn)的各種突發(fā)狀況。如上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制器能夠安裝 總線網(wǎng)模塊，通過總線網(wǎng)模塊實現(xiàn)多個可編程邏輯控制器之間的數(shù)據(jù)交換和通訊，有效提 高對多個水處理站的控制和管理水平。
圖1為本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)中過濾設(shè)備一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)中一級除鹽設(shè)備一實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)描述本實用新型的技術(shù)方案。本實用新型實施例僅用 以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說 明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換， 而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍 中。圖1為本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示， 它包括生水泵1，與生水泵1相連通的過濾設(shè)備8，與過濾設(shè)備8相連通的一級除鹽設(shè)備7， 與一級除鹽設(shè)備7相連通的混床6，與混床6相連接的輸出水箱5，還包括可編程邏輯控制 器2，工作站計算機4，安裝在過濾設(shè)備8中的壓力差檢測器8011、8021，安裝在一級除鹽設(shè) 備7中的除鹽電導(dǎo)儀7021，安裝在混床6中的混床電導(dǎo)儀601，安裝在輸出水箱5中的液位 傳感器501，所述生水泵1，過濾設(shè)備8，一級除鹽設(shè)備7，混床6，壓力差檢測器8011、8021， 除鹽電導(dǎo)儀7021，混床電導(dǎo)儀601，液位傳感器501都分別與可編程邏輯控制器2相連接。所述可編程邏輯控制器通過以太網(wǎng)3與所述工作站計算機4相連接。在本實施例中，所述工作站計算機4采用研華586工控機，軟件采用IFIX軟件。研 華586工控機是當(dāng)今較流行的PC總線工業(yè)控制計算機，具有抗塵埃、抗沖擊震動、耐電壓沖 擊等特點，平均無故障時間超過5萬h。IFIX是一種執(zhí)行數(shù)據(jù)采集及控制、報警、圖形數(shù)據(jù)顯 示等功能的完整工業(yè)自動化軟件。目前的版本是在WindOWS2000或WindowsXP環(huán)境下運行 的，采用了圖形用戶界面，相應(yīng)其內(nèi)部的圖形處理是基于第3代圖形技術(shù)。IFIX軟件是一個 高精度模塊化的軟件系統(tǒng)，主要包括如下模塊(1)系統(tǒng)配置模塊；(2)網(wǎng)絡(luò)管理模塊；(3) 安全保護(hù)管理模塊；(4)實時數(shù)據(jù)庫管理模塊；(5)數(shù)據(jù)掃描、報警和控制模塊；(6)報警管理模塊；(7)繪圖模塊；(8)歷史趨勢分析模塊；(9)顯示模塊；(10)統(tǒng)計處理控制模塊。所述可編程邏輯控制器2進(jìn)一步包括中央處理器201，分別與中央處理器201相連接的數(shù)字量輸入模塊204，數(shù)字量輸出模塊205和模擬量輸入模塊202。本實施例中，所述 工作站計算機4通過以太網(wǎng)8分別與數(shù)字量輸入模塊204和數(shù)字量輸出模塊205相連接， 所述壓力差檢測器8011、8021，除鹽電導(dǎo)儀7021，混床電導(dǎo)儀601和分別與模擬量輸入模塊 202相連接，所述生水泵1，過濾設(shè)備8，一級除鹽設(shè)備7和混床6分別與數(shù)字量輸出模塊205 相連接。在本實施例中，所述可編程邏輯控制器2采用西門子S7-300可編程邏輯控制器。 西門子S7-300可編程邏輯控制器適用于中、小規(guī)模的自動化控制，標(biāo)準(zhǔn)化的硬件技術(shù)，模 塊式的結(jié)構(gòu)和功能較強的編程器使其在實際應(yīng)用中具有如下特點(1)裝配和連接簡單， 容易使用；(2)采用插件式模板，更換容易；(3)通過各種不同的輸入輸出電壓，以及對輸 入點、輸出點和存儲器的精細(xì)分級，使得該裝置具有較強的配置適應(yīng)能力；(4)在所有符合 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用中，不需要通風(fēng)冷卻裝置；(5)因程序在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了分塊，以及標(biāo)準(zhǔn)程序塊的 應(yīng)用，使得編程工作大大簡化；(6)通過它自己帶有的總線網(wǎng)模塊，可方便地同其他自動 化裝置及計算機進(jìn)行通訊。S7-300可編程邏輯控制器的中央處理器存儲器最大容量可達(dá) 384kbit，具有128個計時器，計時范圍0.01 9990s ；128個計數(shù)器，計數(shù)范圍0 999 ；最 大輸入輸出點數(shù)為4096，其中模擬量輸入輸出點數(shù)最大為256。另外，本實施例中可編程邏輯控制器2包括總線網(wǎng)模塊203，所述總線網(wǎng)模塊采用 3SINECL2-DP局部地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的總線網(wǎng)，SINECL2是一個通訊系統(tǒng)，它把SIMATIC系列可編程 邏輯控制器和工作站計算機連成網(wǎng)絡(luò)。L2是令牌總線網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是雙絞線或光纜。每 個水處理站通過總線接頭或總線連接器件連到總線網(wǎng)上。每段網(wǎng)可掛32個站，各段網(wǎng)可通 過中繼器來連接，如果使用中繼器，總線網(wǎng)可掛125個站。L2網(wǎng)絡(luò)最大傳輸速率是12Mbps， 如果使用CP5431和CP5412(A2)通訊處理器，則數(shù)據(jù)傳輸速率為1. 5Mbps，每段網(wǎng)絡(luò)最大傳 輸距離為1. 5km。圖2是本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)中過濾設(shè)備一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如 圖2所示，所述過濾設(shè)備8進(jìn)一步包括與生水泵1相連通的機械過濾器801，與機械過濾器 801相連通的活性炭過濾器802，所述機械過濾器801和活性炭過濾器802分別在進(jìn)水口和 出水口安裝有壓力差檢測器8011、8021。圖3為本實用新型水處理站自動控制系統(tǒng)中一級除鹽設(shè)備一實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖。如圖3所示，所述一級除鹽設(shè)備7進(jìn)一步包括與過濾設(shè)備8相連通的陽床701，與陽床 701相連通的陰床702，與陰床702相連通的除碳器703，所述除碳器703的出水口與混床6 相連通，所述除鹽電導(dǎo)儀7021安裝在陰床702的出水口。水處理站運行時，生水泵1將未經(jīng)處理的水輸送到與生水泵1相連通的過濾設(shè)備 8，依次由過濾設(shè)備8中機械過濾器801和活性炭過濾器802進(jìn)行過濾，將過濾后的水輸送 至與活性炭過與一級除鹽設(shè)備7相連通的混床6，由一級除鹽設(shè)備7中的陽床701、陰床702 和除碳器703分別對水中的陽離子、陰離子和含碳雜質(zhì)進(jìn)行初步的除鹽處理，再進(jìn)入混床6 進(jìn)行進(jìn)一步的除鹽及水處理，并貯存在輸出水箱5，需要時輸送到相應(yīng)的用水設(shè)備中?，F(xiàn)結(jié)合結(jié)構(gòu)和實施例，對自動控制系統(tǒng)的主要控制過程作簡要說明。1.過濾設(shè)備的啟停和反洗控制[0030]機械過濾器801和活性炭過濾器802主要是對生水泵1中送來的水進(jìn)行初步的過 濾處理，并送至一級除鹽設(shè)備7。所述機械過濾器801和活性炭過濾器802的進(jìn)水口和出 水口都分別裝有壓力差檢測器2011、2012，壓力差檢測器2011、2012分別檢測到機械過濾 器801和活性炭過濾器802出水口和入水口之間的壓力差，并將壓力差信號傳輸給可編程 邏輯控制器2的模擬量輸入模塊202，通過模擬量輸入模塊202輸入中央處理器201中，如 果檢測到的壓力差大于中央處理器中的壓力差設(shè)定值，則中央處理器201通過數(shù)字量輸出 模塊205發(fā)出反洗信號，控制機械過濾器801或活性炭過濾器802執(zhí)行反洗操作，對生水進(jìn) 行進(jìn)一步的充分過濾。2. 一級除鹽設(shè)備的再生控制一級除鹽設(shè)備7通過陽床701、陰床702和除碳器703分別對經(jīng)過濾設(shè)備1過濾的 水進(jìn)行除鹽處理，除鹽電導(dǎo)儀7021對陰床702出口的電導(dǎo)率進(jìn)行實時檢測并通過模擬量輸 入模塊202傳輸給可編程邏輯控制器2，當(dāng)除鹽電導(dǎo)儀7021測得陰床出口的電導(dǎo)率大于設(shè) 定值時，則說明水中殘余的離子雜質(zhì)比較多，可編程邏輯控制器2通過數(shù)字量輸出模塊205 發(fā)出再生信號給一級除鹽設(shè)備7，一級除鹽設(shè)備7將進(jìn)入再生程序，以進(jìn)一步提高一級除鹽 設(shè)備7過濾離子雜質(zhì)的能力。再生過程完成后，當(dāng)除鹽電導(dǎo)儀7021測得的電導(dǎo)率合格(低 于設(shè)定值)，則可編程邏輯控制器2控制一級除鹽設(shè)備7重新投入正常運行。3.混床的再生控制及與一級除鹽設(shè)備間的聯(lián)鎖控制當(dāng)除鹽電導(dǎo)儀7021測得的電導(dǎo)率合格后，可編程邏輯控制器2發(fā)出信號啟動混床 6，對經(jīng)過一級除鹽設(shè)備7初步除鹽的水進(jìn)行進(jìn)一步清洗和處理，混床電導(dǎo)儀601對混床6 出口的電導(dǎo)率進(jìn)行實時檢測并通過模擬量輸入模塊202傳輸給可編程邏輯控制器2，當(dāng)混 床電導(dǎo)儀601測得混床6出口的電導(dǎo)率大于設(shè)定值時，則可編程邏輯控制器2通過數(shù)字量 輸出模塊205發(fā)出再生信號給混床6，混床6進(jìn)入再生程序。若再生一定時間(本實施例中 取5分鐘)后混床出口的電導(dǎo)率仍不合格，則可編程邏輯控制器2同時啟動一級除鹽設(shè)備 7的再生程序，直至混床電導(dǎo)儀601檢測到混床6的電導(dǎo)率合格后，可編程邏輯控制器2控 制混床6和一級除鹽設(shè)備7停止再生，重新投入正常運行。4.輸出水箱的水位控制經(jīng)過混床清洗處理的水貯存在輸出水箱5，并輸出到需要用水的設(shè)備中，在輸出水 箱5中安裝有液位傳感器501，對輸出水箱5的貯水液位進(jìn)行檢測并通過模擬量輸入模塊 202傳輸給可編程邏輯控制器2。當(dāng)液位傳感器501檢測到的液位高于可編程邏輯控制器 2中的設(shè)定的上限值時，可編程邏輯控制器2按照預(yù)先設(shè)定的時間順序依次關(guān)閉生水泵1、 過濾設(shè)備8、一級除鹽設(shè)備7和混床6，輸出水箱5的水補給中斷，液位降低；當(dāng)液位傳感器 501檢測到的液位低于可編程邏輯控制器2中的設(shè)定的下限值時，可編程邏輯控制器2再按 照預(yù)先設(shè)定的時間順序依次啟動生水泵1、過濾設(shè)備8、一級除鹽設(shè)備7和混床6，重新向輸 出水箱5中補水。
權(quán)利要求一種水處理站自動控制系統(tǒng)，包括生水泵，與生水泵相連通的過濾設(shè)備，與過濾設(shè)備相連通的一級除鹽設(shè)備，與一級除鹽設(shè)備相連通的混床，與混床相連接的輸出水箱，其特征在于包括可編程邏輯控制器，工作站計算機，安裝在過濾設(shè)備中的壓力差檢測器，安裝在一級除鹽設(shè)備中的除鹽電導(dǎo)儀，安裝在混床中的混床電導(dǎo)儀，安裝在輸出水箱中的液位傳感器，所述工作站計算機，生水泵，過濾設(shè)備，一級除鹽設(shè)備，混床，壓力差檢測器，除鹽電導(dǎo)儀，混床電導(dǎo)儀，液位傳感器均分別與可編程邏輯控制器相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的水處理站自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述可編程邏輯控制器包 括中央處理器，分別與中央處理器相連接的數(shù)字量輸入模塊，數(shù)字量輸出模塊，模擬量輸入 模塊，所述工作站計算機分別與數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊相連接，所述壓力差檢 測器，除鹽電導(dǎo)儀，混床電導(dǎo)儀和液位傳感器分別與模擬量輸入模塊相連接，所述生水泵， 過濾設(shè)備，一級除鹽設(shè)備和混床分別與數(shù)字量輸出模塊相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的水處理站自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述可編程邏輯控制器還 包括與中央處理器相連接的總線網(wǎng)模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的水處理站自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述過濾設(shè)備包括與生水 泵相連通的機械過濾器，與機械過濾器相連通的活性炭過濾器，所述機械過濾器和活性炭 過濾器分別在進(jìn)水口和出水口安裝有壓力差檢測器。
5.如權(quán)利要求1所述的水處理站自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述一級除鹽設(shè)備包括與 過濾設(shè)備相連通的陽床，與陽床相連通的陰床，與陰床相連通的除碳器，所述除碳器的出水 口與混床相連通，所述除鹽電導(dǎo)儀安裝在陰床的出水口。
6.如權(quán)利要求1所述的水處理站自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述可編程邏輯控制器通 過以太網(wǎng)與所述工作站計算機相連接。
專利摘要一種水處理站自動控制系統(tǒng)，包括水處理設(shè)備生水泵，與生水泵相連通的過濾設(shè)備，與過濾設(shè)備相連通的一級除鹽設(shè)備，與一級除鹽設(shè)備相連通的混床，與混床相連接的輸出水箱；安裝在水處理設(shè)備上的檢測設(shè)備壓力差檢測器，除鹽電導(dǎo)儀，混床電導(dǎo)儀和液位傳感器，分別將檢測設(shè)備和水處理設(shè)備連接到可編程邏輯控制器(PLC)的相應(yīng)輸入/輸出接口，通過可編程邏輯控制器實現(xiàn)自動根據(jù)水處理站設(shè)備的運行狀況實時控制和調(diào)整水處理設(shè)備的運行，有效提高水處理站的自動化水平，減少運行人員。并且可以通過與可編程邏輯控制器相連接的工作站計算機準(zhǔn)確、直觀的反映水處理站的運行狀態(tài)，便于監(jiān)控和操作。
文檔編號C02F1/42GK201562157SQ200920075020
公開日2010年8月25日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者朱平山, 林立斌, 汪榮發(fā), 黃建國 申請人:上海欣匯電器儀表成套有限公司