PLC、人机界面结合变频器在纯净水再生装置中自动恒压控制的设计

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1、PLC、人机界面结合变频器在纯净水再生装置中自动恒压控制的设计1 引言   随着变频调速技术的发展和生活小区对纯净水品质要求的不断提高，在生活小区已逐渐安装了纯净饮用水再生装置，因为纯水再生装置要求单位时间内的压力变化量为0.02kg/cm2，目前，生活小区的纯水装置因进水压力变化量不均、压力冲击太大、水压水量不稳等原因，所再生的可饮用水质量不稳定，达不到人们的生活要求。为此，本人针对调查发现的普遍情况，对变频恒压控制采用PLC及线性传感控制模块、人机界面进行外部设定PID参数，用标度指令SCL进行压力、频率补正，达到高精度自动闭环恒压

2、恒量供水，保证纯水再生装置制造出放心的饮用水，高精度自动恒压控制系统有如下优点：   (1)保证进水压力恒压供水自动调节，保证可饮用水的质量；   (2)通过自动控制技术的应用，既节能又可节省人工进行自动监控；   (3)充分发挥人机界面的科学监控管理。2 纯水再生装置简介2.1纯水再生装置基本原理   生活小区用水系统接入纯水再生装置，通过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂时，含有Ca+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Pl2+等阳离子和SO2-、Cl-等阴离子被吸附，从而使自来水中的杂质清除，达到软化水的目的，制出纯净水，

3、其工作原理最重要的是保证阴、阳离子交换树脂入水时的恒压恒量，才能保证纯水的电导率稳定，因而保证进水的恒压控制是保证质量的关健，通常的纯水装置是依靠值班人员根据电导率的变化进行人工调节进水量和压力来控制纯水的质量。2.2技术要求   采用水位传感器和压力传感器，当水位及压力变化超过下限值时，通过线性控制模块，经过PLC功能指令PID、SCL进行调节控制，并通讯到人机界面，达到智能化监控。2.3系统工作原理   通俗地讲，可编程控制实质上就是一台超微型计算机，其硬件结构基本上与微机相同，（CPU）、存储器(EPROM、ROM)、输入输出(I

4、/O)模块、外设I/O接口、电源等组成，通过各部分控制线（控制总线、地址总线、数据总线）连接而成。   可编程控制器的工作方式与微机有较大的不同，可编程控制器不是采用微机的中断方式，而是对程序进行反复的循环扫描，并对其逐条解释执行。如一个输出线圈被接通或断开，不会像电气继电控制中的继电器立即动作，而必须等到扫描到该触点时才动作，运作时间只有几十ms，其速度远高于继电器动作时间(100ms以让)。   可编程控制器投入运行后，要完成一系列的操作，大致分为三类：   （1）以故障诊断和处理为主的操作；   （2）联系现场状况的数据I/O操作

5、；   （3）执行用户程序和服务与外部设备的命令操作。   PLC在纯净水再生装置中自动恒压控制中的应用，就是充分利用了可编程控制器的众多优点满足恒压控制要求，其工作原理详见图1。图1 工作原理图3 硬件设计方案   (1)根据要求，在进水池内设置OMRON61F-G2PH高低水位检测传感器检测水位，避免水位过低时水泵空运转损坏，在水泵出水口安装一个压力传感器SMCISE5B-02-27L自动检测压力传感器，采集现在压力并转变为1～5V的模拟电压反馈至CQM1的线性传感控制模块LSE，LSE将反馈信号处理，处理结果通过LSE模块转变为模

6、拟电压去控制变频器的工作频率，从而达到恒压供水，保证再生水装置的压力。   为使对系统有一个形象的说明，用系统控制框图表示。如图2。图2 系统控制框图   (2)所需硬件明细表如表1所示。表1 硬件明细表4 软件设计方案   可编程控制器是扫描工作方式，能同时对多个块进行控制，在整个程序扫描时间里可使程序按所测信号判断进入不同的分支程序。主程序包含有多个分支程序，这样既提高了速度又不必要的代码重复，同时也方便以后系统扩展对软件的修改。为了避免控制设备的误动作，有上电后对运行设备开关状态逻辑错误的检查功能。   系统控制程序流程图，如图3

7、所示。图3 系统控制程序图5 初步验证   因本系统只有数字量开关输入无模拟量的输入，凭可编程控制器本身的抗干扰已能满足，无需增加其它抗干扰措施。   本系统对开关控制量的速度要求不高，选用OMRON公司的CQM1系列可编程控制器以及OMRON扩展线性控制单元LSE1，利用功能指令和采用的循环扫描工作方式完全能满足要求。   本系统输入端有自动/手动选择开关，自动工作时有总开、总停按钮，还有自动检测传感器输入。输出只需控制1台水泵和报警控制器。可选取用CQM1系列10点可编程控制器（6个信号输入，4个继电器输出点）和线性控制单元LSE1

8、可以完全满足容量的要求。6 硬件设计6.1PLC的容量估算   PLC容量包括两个方面：I/O点数、用户存储器的容量。   （1）I/O点数估算   ●  输入信号：   自动/手动选择开关，需要1个输入端