PLC在水处理控制系统中的应用
１系统的工作过程
某露天游泳池的水处理工艺过程如图１所示，游泳池溢出的水通过溢水回流槽进入均衡水池，并通过均衡水池底部的出水口进入毛发过滤器，截留去除水中的毛发及较长的纤维，以免影响过滤，然后进入水泵组，在过滤沙缸中进行过滤，在臭氧发生器，臭氧反应器所组成的臭氧消毒设备中进行消毒，再进行余氯消毒，水质的ＰＨ值控制，最终从池底均匀的流入泳池中。由于是露天泳池，所以省去了温度控制部分。
图１露天游泳池的水处理工艺过程Ｆｉｇ．１ＬｉｄｏＷａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓ
２砂缸组的反冲洗
当系统运行一段时间之后，在砂缸的砂层表面就会积累大量的污物，使砂缸对水的阻力增大，流速减缓，过滤效果随即下降。因此，必须定期对砂缸进行反冲洗，以消除污物。砂缸的反冲洗有多种方法，例如水冲洗，气冲洗等，在系统中采用的是气－水发冲洗法，此过程可用图２来进行说明。
在正常的过滤状态下，阀门Ｆ１、Ｆ５打开，其余的阀门处于关闭状态，水流从阀门Ｆ１流入，从阀门Ｆ５流出。
当进行反冲洗时，首先，所有阀门全部关闭，通过空压机往砂缸里面送入空气，以使滤料反复的碰撞，将黏附在滤料上的污物搓下，经过一段时间后，停止供气，打开阀门Ｆ２、Ｆ３，水流从
Ｆ２流入，从Ｆ３流出，污物被反向流动的水流冲走。供气时间和
水冲洗时间需要根据实际情况进行反复的调整。
图２反冲洗过程示意图
Ｆｉｇ．２ＴｈｅＳｋｅｔｃｈＭａｐｏｆＲｅｖｅｒｓｅＷａｓｈ
＊来稿日期：２００６－１１－１０
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【摘要】介绍了泳池水处理系统的组成及其工作过程，系统采用Ｓ７－２００可编程控制器进行过程控制，重点分析了砂缸气－水反冲洗的具体过程，最后简单介绍了简单介绍了系统ＰＬＣ程序设计和上位机监控软件设计。
关键词：泳池；水处理；ＰＬＣ；控制系统；反冲洗
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍｏｆｎａｔａｔｏｒｉｕｍａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｆｗｏｒｋｉｎｇａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｔｏａｄｏｐｔＳ７－２００ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＰＬＣ）ａｒｅｇｉｖｅｎ，ｍａｉｎｌｙａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｉｒ－ｗａｔｅｒｒｅｖｅｒｓｅｗａｓｈ，ｆｉｎａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｐｌｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｐｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎａｔａｔｏｒｉｕｍ；Ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；Ｐｌｃ；Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；Ｒｅｖｅｒｓｅｗａｓｈ
中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ
ＰＬＣ在水处理控制系统中的应用
韩庆瑶王建英袁兴华（华北电力大学机械工程学院，保定０７１００３）
ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＬＣｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＨＡＮＱｉｎｇ－ｙａｏ，ＷＡＮＧＪｉａｎ－ｙｉｎｇ，ＹＵＡＮＸｉｎｇ－ｈｕａ
（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）
文章编号：１００１－３９９７（２００７）０９－０１５７－０２
第９期２００７年９月
－１５７－
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
机械设计与制造
水冲洗结束之后，还不能立即进入正常的过滤状态，因为此时可能还有残余的污物存在，需要一个过渡时间，期间的水也视为污水处理。此时，应改把Ｆ２、Ｆ３阀门先关闭，再打开Ｆ１、Ｆ４阀门，经过一段时间之后，再关闭法阀门Ｆ４，打开阀门Ｆ５，进入正常的过滤状态，至此，反冲洗过程全部结束。
砂缸反冲洗的冲洗强度、冲洗时间、冲洗周期应该按照实际情况来确定，一般常按泳池的水质报告或过滤砂缸的进出口压力差确定。本系统共有３个过滤砂缸，在反冲洗时，应该一个一个的进行，绝不允许两个或三个过滤砂缸同时进行反冲洗。
３控制系统的硬件组成
可供选择的ＰＬＣ的生产厂家很多，根据水处理工艺、华电泳池的实际情况、以及价格性能比等因素，最终选择了西门子Ｓ７－２００ＰＬＣ，它具有模块化结构，同时也是系统的核心，由它实现逻辑运算、数字运算以及协调控制系统内部各部分工作，图３为游泳池输入输出信号简图。
图３为游泳池输入输出信号简图
Ｆｉｇ．３ＴｈｅＳｋｅｔｃｈｏｆＮａｔａｔｏｒｉｕｍＩｎ－ＯｕｔＳｉｇｎａｌ
在本系统中，硬件具体配置如下：ＣＰＵ２２６，模拟量输入模块选择４入／１出ＥＭ２３５，数字量输入模块选择ＥＭ２２１，浊度仪、ＰＨ仪、余氯仪各一台，循环水泵３台，精确剂量泵３台，电动伺服阀一台，显示屏一台，上位机ＰＣ一台。
４控制系统的软件设计简介
控制系统软件设计主要完成模拟量、数字量信息的采集与处理，预规定的过程控制，及其监控功能。
４．１ＰＬＣ程序简介
ＰＬＣ系统的组态和编程都采用ＳＴＥＰ７－Ｍｉｃｒｏ／ＷＩＮ３２软件平台完成，本系统采用模块化程序设计，将系统中相对独立的功能编成功能模块，然后在主程序中进行调用，这样既增加了程序的可读性，又减少了编写重复部分的工作量［４］。简单介绍主程序和反冲洗功能模块子程序流程图，图４为主程序流程框图，图５为反冲洗功能模块子程序流程框图。
系统根据需要设计了手动、自动、定时反冲洗３种控制方式，其管理人员可根据现场情况灵活采用。
（１）手动控制
系统在手动控制下，管理员可在现场或控制室灵活、方便地控制每个阀门的开关情况，使多路阀运行在正常过滤、反冲洗、过渡状态、正常过滤的任何一个位置，
同时可实时监视返回的状态。
（２）自动控制
系统在自动控制方式下，根据
模式设定（现场水质报告控制模式、
砂缸进出口压力控制模式）自动判
断进行系统的控制，在砂缸进出口
压力控制模式下，当管理员设定了
进出口压力差，ＰＬＣ将根据设定的
程序，向伺服阀和多路阀发出指令，
自动完成各个阀门的开关，从而实
现正常过滤、反冲洗、过渡状态、正
常过滤等各个工作过程。
（３）定时反冲洗
在此种控制方式下，可根据实
际情况，定时设置进行一次反冲洗
的时间间隔。
４．２上位机监控软件简介
上位机监控软件采用，采用当
今世界通用的工控组态软件
ＩｎｔｅｌｌｕｔｉｏｎＩＦＩＸ２．６组态而成该软件
功能强大，基于ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓ
界面，具有ＶＢＡ脚本编辑功能。管
理员可以利用ＨＭＩ做出丰满、动
感、色彩绚烂的图形和操作界面［２］。
当上位监控机ＰＣ启动后，首先
进入了管理员登陆界面，输入正确
的登陆码，进入泳池水处理工艺监
控界面，其中包含过程工艺监控画
面，控制操作画面，实时曲线画面，
参数设定画面，报警画面等。这些画
面之间可以随意的切换。在退出系
统之前，系统会询问你是否确定退出，以防止误操作。
５结论
系统自运行以来，其控制效果基本达到了学生对泳池的要求，运行也比较稳定。但是也有需要改进的地方，例如无法控制尿素的含量。
参考文献
１闫宝瑞．Ｓ７－３００可编程控制器和组态王软件在游泳池水处理系统中的应用［Ｊ］．微计算机信息，２００５，２１（８－１）：３２￣３３．
２黄杭昌．基于ＰＬＣ的软水处理控制系统改造的设计［Ｊ］．自动化技术与应用，２００５，２４（４）：３１￣３３．
３董诗存，杨振坤，郭雪景．基于ＰＬＣ的游泳池水处理控制系统［Ｊ］．自动化技术与应用，２００６，２５（２）：２０￣２１．
４吴中俊，黄永红．可编程控制器原理及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３：１２０￣１２５．
图５反冲洗流程图
Ｆｉｇ．５ＲｅｖｅｒｓｅＷａｓｈＦｌｏｗＣｈａｒｔ
－１５８－第９期
韩庆瑶等：ＰＬＣ在水处理控制系统中的应用