zyfm型油水分离器控制系统设计(附件)【字数：17230】
摘 要摘 要ZYFM型油水分离器是一种结合真空分离和微滤分离的设备，分离精度较高，处理效率高，用途广泛。部分功能具有手动和自动两种控制方式，操作方便。但由于采用传统的继电器控制，存在功耗大、安装复杂、功能单一等问题。本文提出采用PLC控制，从而解决了上述问题。本文主要研究了该设备的工作原理，对其一二级处理过程进行了详细分析。深入了解原本的继电器控制原理，在其原理的基础上利用plc控制的优势进行改进和优化，并加入组态控制系统使控制过程更加方便和直观。在理论的基础上进行了流程图制作、梯形图绘制、组态控制的编写。通过plc和组态各个元器件的选型及接线图的绘制，将各个元件连接成一个整体，来具体实现所需的控制功能。实现了全自动控制和以处理方式（一级或二级处理）为基础的手动控制，使控制过程变得更加智能。关键词流程分析；控制方案；PLC控制；组态控制；
目 录
第一章 绪论 1
1.1 油水分离器的发展与分类 1
1.1.1 分离器的发展过程 1
1.1.2 油水分离器的分类 1
1.2 目前分离器存在的问题 3
1.3 本文主要内容 4
第二章 ZYFM型分离器基本工作原理 5
2.1 ZYFM型油水分离器组成 5
2.2 分离器的工作流程 5
2.3 基于继电器控制系统分析 6
第三章 基于PLC的油水分离器硬件设计 9
3.1 控制方案设计 9
3.2 PLC选型 10
3.3 各元器件选型 12
3.4 控制原理图及PLC接线图设计 17
第四章 基于PLC的油水分离器软件设计 20
4.1 油水分离器流程图设计 20
4.2 编写PLC程序 22
第五章 基于touchwin的组态程序设计 30
5.1 touchwin组态软件介绍 30
5.2 油水分离器组态界面设计 30
5.3 组态控制过程分析 33
第六章 控制系统连接及程序调试 35
6.1 触屏与PLC及电脑连接 35 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
6.2 程序调试 35
结论 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 油水分离器的发展与分类
1.1.1 分离器的发展过程
随着航运事业的发展,排入海洋的污染问题日益严峻,严重影响了海洋的生态和环境。油脂是一种常见的污染物,广泛存在于污水中。于是国际组织要求,小型的船舶必须设有油水分离装置,大型的船舶必须装有相关机构认证的油水分离器,并配有相应设备使得排出污水的含油量过高时(超过15ppm)可以发出报警信号并停止污水排放,要求船舶将舱底污水处理到一定标准才可排放,于是油水分离器就应运而生,大大降低了污染。油水分离器组成包括电力控制箱、分离设备、贮油箱、阀门、水泵、过滤设备、电加热器、温度/压力仪表等。油水分离器应用范围广,不仅在船舶行业,在汽车制造,金属冶炼,采矿,清洗等领域都有很大用途,在厂矿、码头港口、油库等污水的处理效果也完全满足国内排放需求。这几年,国内油水分离器制造行业迅速发展,企业规模越来越大,数量也直线上升。目前来看,餐饮行业含油废水处理需求量很大，国内很多区域开始推广油水分离器,国内含油废水处理效果已经有了很大提升。国内油水分离设备行业产值已经接近150亿元,而仍然满足不了国内巨大的需求空缺,其需求规模大约是目前行业规模的两倍,主要市场是工业污水处理,费用超过200亿元[1]。
传统的船舶油水分离器采用继电接触器控制,体积大,安装过程繁琐，控制的可靠性差,维护保养工作量大，这些问题一直存在并影响了生产效率，在如今讲求效率的年代，这些问题必须得到解决。此文结合当前工业控制发展方向,提出用西门子s7200系列可编程控制器(PLC)实现对船舶油水分离器的自动控制及手动控制,不仅可以大大减少维护工作量,并且可以明显提高废水处理效率,提高效益。
1.1.2 油水分离器的分类
根据分离方式不同分类:化学分离法、物理分离法 、生物化学分离法、物理化学分离法。化学分离方法通过在含油废水中加入相应的化学药品来破坏油水乳化物的界面稳定性(常用破乳药剂、聚并药剂等),使得含油废水的乳化态变成游离态,实现含油废水除油。
物理分离的依据是导电率、密度、声速等属性差别来进行分离的方式。常用方式(1)重力分离法通过油、气、水的密度差异,在一定压力和温度下含油废水系统达到平衡,油、气、水相的比例一定。密度小的组分达到层流状态时,密度大的成分依据斯托克斯规律运动沉了下来,重力分离装置就是采用这个原则设计而成的。根据斯托克斯原则可得,下降速率跟含油废水中水滴半径平方和水油的密度差成正比例关系,成反比例关系的是油的粘度。提高分离效率可以采用加大水密度,加大油水的密度差,降低油水粘度能使下降分离速率变快,从而使效率变高(2)离心法是利用油和水密度的差异以快速转动来使油水混合液产生大小不同的离心力,使油与水分离开来。离心器产生极高的转速(有些离心力达到重力几百倍),因此离心器能较为彻底将油和水分离,而且需要的时间很短和装置体积也很小。但是唯一不足就是离心器维护费用较高(因离心器的运动原件维护麻烦),所以现在只用作试验室的设备和对占地面积有很高要求的地方。水力旋流器就是典型利用离心原理分离连续相的液体和分散相的固粒、液滴或气泡的装置。相比密度差异越大的分散相和连续分离, 那么它们的分离就越容易。在两相密度差确定的情形中,分散相的粒子较大会使达到平衡时在重力场中两相之间反向运行的速度差也较大,使得分离越容易。(3)电分离法油水分离的最后步骤是电蒸发(油田采油和炼油过程中这种方法使用较为频繁), 电分离法油水分离的依据是:油水乳化液在高压的交流或直流电场中,废水液滴受到电场的影响使其乳化液的表面膜强度变弱,液滴碰撞变得更加频繁并合成直径较大的液滴，从而油和水实现分离。但采用这种分离法分离含油量很低的油水乳化物时,因为在电击作用的影响下，无法形成极间必须的电场。由于这个原因电分离法一般无法单独起作用,只可用在其它分离方法的后序步骤中。(4)油水乳化物粗粒化蒸发法典型蒸发装置，使用亲水憎油的固态物体(应选用湿润性较好的固态物体,木屑、陶瓷、纤维材料、核桃壳等都是常用的材料)制作而成,这是根据油对固体的亲和性和对水的亲和性差异实现的。比如大港油田的陶粒蒸发器,固态物体选用陶粒,使油水乳化物经过陶粒层时不停的改变流动状态,使得液滴的碰撞急剧增加,结合成大的液滴并沉降了下来。 (5)气浮分离法的原理是利用小气泡来将絮粒送至废水表面实现分离的方法。但是需要气泡吸附在油滴上形成油气颗粒。吸附在油滴上的气泡数量越多那么相应的上升速率越快,这种方法可以除掉直径很小的油滴。这是因为形成的油气颗粒跟水的密度差异更大,并且直径也比之前大得多,因而可以使速率提升很多[2]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 油水分离器的发展与分类 1
1.1.1 分离器的发展过程 1
1.1.2 油水分离器的分类 1
1.2 目前分离器存在的问题 3
1.3 本文主要内容 4
第二章 ZYFM型分离器基本工作原理 5
2.1 ZYFM型油水分离器组成 5
2.2 分离器的工作流程 5
2.3 基于继电器控制系统分析 6
第三章 基于PLC的油水分离器硬件设计 9
3.1 控制方案设计 9
3.2 PLC选型 10
3.3 各元器件选型 12
3.4 控制原理图及PLC接线图设计 17
第四章 基于PLC的油水分离器软件设计 20
4.1 油水分离器流程图设计 20
4.2 编写PLC程序 22
第五章 基于touchwin的组态程序设计 30
5.1 touchwin组态软件介绍 30
5.2 油水分离器组态界面设计 30
5.3 组态控制过程分析 33
第六章 控制系统连接及程序调试 35
6.1 触屏与PLC及电脑连接 35 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
6.2 程序调试 35
结论 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 油水分离器的发展与分类
1.1.1 分离器的发展过程
随着航运事业的发展,排入海洋的污染问题日益严峻,严重影响了海洋的生态和环境。油脂是一种常见的污染物,广泛存在于污水中。于是国际组织要求,小型的船舶必须设有油水分离装置,大型的船舶必须装有相关机构认证的油水分离器,并配有相应设备使得排出污水的含油量过高时(超过15ppm)可以发出报警信号并停止污水排放,要求船舶将舱底污水处理到一定标准才可排放,于是油水分离器就应运而生,大大降低了污染。油水分离器组成包括电力控制箱、分离设备、贮油箱、阀门、水泵、过滤设备、电加热器、温度/压力仪表等。油水分离器应用范围广,不仅在船舶行业,在汽车制造,金属冶炼,采矿,清洗等领域都有很大用途,在厂矿、码头港口、油库等污水的处理效果也完全满足国内排放需求。这几年,国内油水分离器制造行业迅速发展,企业规模越来越大,数量也直线上升。目前来看,餐饮行业含油废水处理需求量很大，国内很多区域开始推广油水分离器,国内含油废水处理效果已经有了很大提升。国内油水分离设备行业产值已经接近150亿元,而仍然满足不了国内巨大的需求空缺,其需求规模大约是目前行业规模的两倍,主要市场是工业污水处理,费用超过200亿元[1]。
传统的船舶油水分离器采用继电接触器控制,体积大,安装过程繁琐，控制的可靠性差,维护保养工作量大，这些问题一直存在并影响了生产效率，在如今讲求效率的年代，这些问题必须得到解决。此文结合当前工业控制发展方向,提出用西门子s7200系列可编程控制器(PLC)实现对船舶油水分离器的自动控制及手动控制,不仅可以大大减少维护工作量,并且可以明显提高废水处理效率,提高效益。
1.1.2 油水分离器的分类
根据分离方式不同分类:化学分离法、物理分离法 、生物化学分离法、物理化学分离法。化学分离方法通过在含油废水中加入相应的化学药品来破坏油水乳化物的界面稳定性(常用破乳药剂、聚并药剂等),使得含油废水的乳化态变成游离态,实现含油废水除油。
物理分离的依据是导电率、密度、声速等属性差别来进行分离的方式。常用方式(1)重力分离法通过油、气、水的密度差异,在一定压力和温度下含油废水系统达到平衡,油、气、水相的比例一定。密度小的组分达到层流状态时,密度大的成分依据斯托克斯规律运动沉了下来,重力分离装置就是采用这个原则设计而成的。根据斯托克斯原则可得,下降速率跟含油废水中水滴半径平方和水油的密度差成正比例关系,成反比例关系的是油的粘度。提高分离效率可以采用加大水密度,加大油水的密度差,降低油水粘度能使下降分离速率变快,从而使效率变高(2)离心法是利用油和水密度的差异以快速转动来使油水混合液产生大小不同的离心力,使油与水分离开来。离心器产生极高的转速(有些离心力达到重力几百倍),因此离心器能较为彻底将油和水分离,而且需要的时间很短和装置体积也很小。但是唯一不足就是离心器维护费用较高(因离心器的运动原件维护麻烦),所以现在只用作试验室的设备和对占地面积有很高要求的地方。水力旋流器就是典型利用离心原理分离连续相的液体和分散相的固粒、液滴或气泡的装置。相比密度差异越大的分散相和连续分离, 那么它们的分离就越容易。在两相密度差确定的情形中,分散相的粒子较大会使达到平衡时在重力场中两相之间反向运行的速度差也较大,使得分离越容易。(3)电分离法油水分离的最后步骤是电蒸发(油田采油和炼油过程中这种方法使用较为频繁), 电分离法油水分离的依据是:油水乳化液在高压的交流或直流电场中,废水液滴受到电场的影响使其乳化液的表面膜强度变弱,液滴碰撞变得更加频繁并合成直径较大的液滴，从而油和水实现分离。但采用这种分离法分离含油量很低的油水乳化物时,因为在电击作用的影响下，无法形成极间必须的电场。由于这个原因电分离法一般无法单独起作用,只可用在其它分离方法的后序步骤中。(4)油水乳化物粗粒化蒸发法典型蒸发装置，使用亲水憎油的固态物体(应选用湿润性较好的固态物体,木屑、陶瓷、纤维材料、核桃壳等都是常用的材料)制作而成,这是根据油对固体的亲和性和对水的亲和性差异实现的。比如大港油田的陶粒蒸发器,固态物体选用陶粒,使油水乳化物经过陶粒层时不停的改变流动状态,使得液滴的碰撞急剧增加,结合成大的液滴并沉降了下来。 (5)气浮分离法的原理是利用小气泡来将絮粒送至废水表面实现分离的方法。但是需要气泡吸附在油滴上形成油气颗粒。吸附在油滴上的气泡数量越多那么相应的上升速率越快,这种方法可以除掉直径很小的油滴。这是因为形成的油气颗粒跟水的密度差异更大,并且直径也比之前大得多,因而可以使速率提升很多[2]。
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