某化工企业井水除盐过程监控系统plc控制子系统(附件)
本文是基于PLC设计的某化工企业井水除盐过程监控系统。论文在分析除盐水控制要求的基础上，确定I/O点的数量，完成相应的硬件配置，在此基础上根据除盐水的工艺流程编制系统运行的控制程序，实现了除盐水生产过程中的过滤器、弱强阳床、阴床、混床等设备的控制，主要是其中的各个阀门、相关水泵、流量的控制，与WINCC监控的同学，搭建好变量连接，从而实现整个系统的运行监控。关键词 井水除盐，PLC，过程控制目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 水除盐方法的选择 1
1.3 任务要求与工作安排 2
2 系统介绍和器件选择 2
2.1除盐系统框图 2
2.2除盐系统主要器件选择 3
3 除盐系统的硬件设计 5
3.1 PLC型号选择 6
3.2 PLC硬件配置 7
3.3 地址分配表 7
3.4 I/O接线图 10
4 除盐系统的PLC控制程序设计 10
4.1除盐系统总体流程设计 10
4.2 阴床运行再生流程图 11
4.3 操作模式切换 12
4.4 参数值预置 13
4.5 水泵的程序控制 13
4.6 过滤器控制程序 18
5 PLC与WINCC连接调试 27
5.1除盐系统变量连接 27
5.2除盐系统运行调试 28
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
附录 A:位地址分配 35
附录 B:PLC程序 37
1 绪论
1.1 研究背景和意义
面对水总量变少、水污染越来越重以及对水的需要变多，人们不断的开发新的花费能量低、污染小、花钱少、使用维护简单的水除盐技术，以满足对海水变成淡水、污水变成可以利用水的要求，将有限的水资源运用的更加合理更加有效以满足人们对淡水和除盐水的需求。
我们在工业生产过程和我们自己的生活中，都有一些明确严肃的规定或者要求在其水质中水的含盐总量或总共溶解固体的量。之所以有这样严格的要求是因
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
/> 面对水总量变少、水污染越来越重以及对水的需要变多，人们不断的开发新的花费能量低、污染小、花钱少、使用维护简单的水除盐技术，以满足对海水变成淡水、污水变成可以利用水的要求，将有限的水资源运用的更加合理更加有效以满足人们对淡水和除盐水的需求。
我们在工业生产过程和我们自己的生活中，都有一些明确严肃的规定或者要求在其水质中水的含盐总量或总共溶解固体的量。之所以有这样严格的要求是因为它对工业生产出来的东西的质量和生产的速度以及人的健康水平有重要影响。水的除盐处理，即通过一些方法减少或者消灭水中能够溶在水中的盐类物质的数量，它在一些医药、轻纺的一些化工企业和石油、电力、冶炼等重工业生产中（经过脱盐后产生的水可用作生产原料用水、生产的过程中可能使用的水以及一些工艺过程种可能用到的水），在海里的咸水淡化处理、污水处理变成可以利用的水等方面，均有一些比较有意义的影响。
1.2 水除盐方法的选择
在如今的生活中，许多地区和国家都面临水资源不够用短缺的问题。所以水处理技术越来越得到大家的重视，包括水的管理和水处理两方面。根据一些资料显示水处理规模将达到3500亿美元。目前比较好的方法例如反渗透海水淡化，由于渗透膜价格回落并且处理效率提高，很多大型应用这种方法的淡化厂陆续出现。澳大利亚在污水处理方面还提出了旋转生物电化学接触器，这种方法取得了很好的收益。
我国在水短缺的情况下，也投入很多的资金和技术。至2009年，有近2000座污水处理厂建立完成。水除盐的方法有很多种，常用的有蒸馏法，离子交换法，电渗析法等很多方法。除盐水使用离子交换树脂技术具有生产水的质量好、技术发展成熟了、生产花费成本较低等突出优点比较适用于工业上的生产，所以本次课题的使用的方法是离子交换树脂技术。这种方法为了完成去除水中盐的目的，通过把离子交换树脂上可用来交换的氢氧根离子、氢离子，与水中溶解盐发生离子的交换。[1]然而离子交换树脂能够交换容量是一个定值，并且离子交换反应可以通过加强酸或者去加强碱实现反方向的反应，离子交换树脂通常在失效后通过一些方法再生利用，其过程通常可以分为5个阶段：
在溶液里面交换离子慢慢的扩散到树脂颗粒表面；
交换离子在树脂颗粒内部扩散；
存在于在树脂活性基团中的可交换离子与交换离子发生反应；
存在在树脂颗粒内部通过反应换下来的离子慢慢扩散开来；
被交换下来的离子在溶液中扩散。
离子交换反应从反应前到反应结束时间很短，离子交换树脂吸附的数值达到饱和值时，接着使用强的酸碱进行交换，达到再生的效果。
1.3 任务要求与工作安排
任务要求：课题采用PLC实现除盐过程控制，采用WINCC监控软件实现过程监控。要求实现过滤器、阳床、阴床、混床等设备的运行控制。完成程序设计后与同组同学设计的WINCC监控部分一起进行系统联调并且完成毕业论文的撰写与相关外文资料的翻译工作。
工作安排：查阅相关资料，了解除盐水系统的结构组成和生产工艺流程。根据操作规程设计切实可行的系统方案工作流程，确定阴阳床、过滤器、混床使用到的阀门、水泵等。确定好器件后分配合理的地址，做好硬件配置。当器件工作的物理地址确定好后，就可以根据工艺要求，使用确定的地址做相应的程序设计。程序设计好了后与WINCC做好变量连接，观察监控效果，通过调试修改直至完成规定的功能。
2 系统介绍和器件选择
2.1除盐系统框图
本系统采用二级除盐系统，整个工艺包含阴阳离子交换器，混合离子交换器，加酸碱系统，除二氧化碳系统，介质过滤器等。该系统由PLC和WINCC组成，PLC主要完成控制设计，WINCC主要完成监管控制的操作。泵站有水处理设备操作，仪表检测，开关状态等参数采集功能。为了能够完成水箱液位、进出水流量、水质检测，并通过检测值，进行工艺自动控制与调节，同时在管路上装设了流量计、液位计、导电度检测仪等仪表。
图2-1 除盐系统框图
2.2除盐系统主要器件选择
1) 流量计
流量计是一种用于测量流体流量多少的仪表，工程上我们常用单位m3/h。本次选用罗斯蒙特生产的规格是输出4-20Ma的流量计。
流量计在工业使用中有很重要的地位。一般选择可以从几个方面进行考虑，几个方面的因素经济相关，流体性质，安装条件，环境影响方面。[6]此种流量计特点是压力损失跟以前比非常小，性能稳定出错可能性低，读数比较方便、直观，结构不复杂，价格不贵，使用简单。
2）电导仪
电导率仪是适用于精确的测量液体介质电导的仪器设备，通过某些方法完成规定的要求。大范围的适用于化学，饮水，食品，电子等一些工业。本次采用罗斯蒙特生产的4-20mA的电导仪。
该仪器投运快速、方便，产生故障的可能性低。传感器在用户买到手时，电导池常数已经被很好地设置，从而简化我们使用时的标定工作。传感器选用经久耐用的材料，并且它的抗腐蚀性能好，这一点保证了电导仪的使用周期长，维护它工作量比较小，运行成本低。由于其外形设计坚固耐用，材料良好的抗腐蚀较好的特点，因此它可以在较长的时间内保持稳定。
3) 电磁阀
电磁阀是一种电磁控制的工业器件，是用于控制流体的设备，它是一种执行器。本次选用日本生产的SMC电磁阀。SMC电磁阀的主要特点电磁阀使用安全。电磁阀系统结构简单，所以价
1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 水除盐方法的选择 1
1.3 任务要求与工作安排 2
2 系统介绍和器件选择 2
2.1除盐系统框图 2
2.2除盐系统主要器件选择 3
3 除盐系统的硬件设计 5
3.1 PLC型号选择 6
3.2 PLC硬件配置 7
3.3 地址分配表 7
3.4 I/O接线图 10
4 除盐系统的PLC控制程序设计 10
4.1除盐系统总体流程设计 10
4.2 阴床运行再生流程图 11
4.3 操作模式切换 12
4.4 参数值预置 13
4.5 水泵的程序控制 13
4.6 过滤器控制程序 18
5 PLC与WINCC连接调试 27
5.1除盐系统变量连接 27
5.2除盐系统运行调试 28
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
附录 A:位地址分配 35
附录 B:PLC程序 37
1 绪论
1.1 研究背景和意义
面对水总量变少、水污染越来越重以及对水的需要变多，人们不断的开发新的花费能量低、污染小、花钱少、使用维护简单的水除盐技术，以满足对海水变成淡水、污水变成可以利用水的要求，将有限的水资源运用的更加合理更加有效以满足人们对淡水和除盐水的需求。
我们在工业生产过程和我们自己的生活中，都有一些明确严肃的规定或者要求在其水质中水的含盐总量或总共溶解固体的量。之所以有这样严格的要求是因
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
/> 面对水总量变少、水污染越来越重以及对水的需要变多，人们不断的开发新的花费能量低、污染小、花钱少、使用维护简单的水除盐技术，以满足对海水变成淡水、污水变成可以利用水的要求，将有限的水资源运用的更加合理更加有效以满足人们对淡水和除盐水的需求。
我们在工业生产过程和我们自己的生活中，都有一些明确严肃的规定或者要求在其水质中水的含盐总量或总共溶解固体的量。之所以有这样严格的要求是因为它对工业生产出来的东西的质量和生产的速度以及人的健康水平有重要影响。水的除盐处理，即通过一些方法减少或者消灭水中能够溶在水中的盐类物质的数量，它在一些医药、轻纺的一些化工企业和石油、电力、冶炼等重工业生产中（经过脱盐后产生的水可用作生产原料用水、生产的过程中可能使用的水以及一些工艺过程种可能用到的水），在海里的咸水淡化处理、污水处理变成可以利用的水等方面，均有一些比较有意义的影响。
1.2 水除盐方法的选择
在如今的生活中，许多地区和国家都面临水资源不够用短缺的问题。所以水处理技术越来越得到大家的重视，包括水的管理和水处理两方面。根据一些资料显示水处理规模将达到3500亿美元。目前比较好的方法例如反渗透海水淡化，由于渗透膜价格回落并且处理效率提高，很多大型应用这种方法的淡化厂陆续出现。澳大利亚在污水处理方面还提出了旋转生物电化学接触器，这种方法取得了很好的收益。
我国在水短缺的情况下，也投入很多的资金和技术。至2009年，有近2000座污水处理厂建立完成。水除盐的方法有很多种，常用的有蒸馏法，离子交换法，电渗析法等很多方法。除盐水使用离子交换树脂技术具有生产水的质量好、技术发展成熟了、生产花费成本较低等突出优点比较适用于工业上的生产，所以本次课题的使用的方法是离子交换树脂技术。这种方法为了完成去除水中盐的目的，通过把离子交换树脂上可用来交换的氢氧根离子、氢离子，与水中溶解盐发生离子的交换。[1]然而离子交换树脂能够交换容量是一个定值，并且离子交换反应可以通过加强酸或者去加强碱实现反方向的反应，离子交换树脂通常在失效后通过一些方法再生利用，其过程通常可以分为5个阶段：
在溶液里面交换离子慢慢的扩散到树脂颗粒表面；
交换离子在树脂颗粒内部扩散；
存在于在树脂活性基团中的可交换离子与交换离子发生反应；
存在在树脂颗粒内部通过反应换下来的离子慢慢扩散开来；
被交换下来的离子在溶液中扩散。
离子交换反应从反应前到反应结束时间很短，离子交换树脂吸附的数值达到饱和值时，接着使用强的酸碱进行交换，达到再生的效果。
1.3 任务要求与工作安排
任务要求：课题采用PLC实现除盐过程控制，采用WINCC监控软件实现过程监控。要求实现过滤器、阳床、阴床、混床等设备的运行控制。完成程序设计后与同组同学设计的WINCC监控部分一起进行系统联调并且完成毕业论文的撰写与相关外文资料的翻译工作。
工作安排：查阅相关资料，了解除盐水系统的结构组成和生产工艺流程。根据操作规程设计切实可行的系统方案工作流程，确定阴阳床、过滤器、混床使用到的阀门、水泵等。确定好器件后分配合理的地址，做好硬件配置。当器件工作的物理地址确定好后，就可以根据工艺要求，使用确定的地址做相应的程序设计。程序设计好了后与WINCC做好变量连接，观察监控效果，通过调试修改直至完成规定的功能。
2 系统介绍和器件选择
2.1除盐系统框图
本系统采用二级除盐系统，整个工艺包含阴阳离子交换器，混合离子交换器，加酸碱系统，除二氧化碳系统，介质过滤器等。该系统由PLC和WINCC组成，PLC主要完成控制设计，WINCC主要完成监管控制的操作。泵站有水处理设备操作，仪表检测，开关状态等参数采集功能。为了能够完成水箱液位、进出水流量、水质检测，并通过检测值，进行工艺自动控制与调节，同时在管路上装设了流量计、液位计、导电度检测仪等仪表。
图2-1 除盐系统框图
2.2除盐系统主要器件选择
1) 流量计
流量计是一种用于测量流体流量多少的仪表，工程上我们常用单位m3/h。本次选用罗斯蒙特生产的规格是输出4-20Ma的流量计。
流量计在工业使用中有很重要的地位。一般选择可以从几个方面进行考虑，几个方面的因素经济相关，流体性质，安装条件，环境影响方面。[6]此种流量计特点是压力损失跟以前比非常小，性能稳定出错可能性低，读数比较方便、直观，结构不复杂，价格不贵，使用简单。
2）电导仪
电导率仪是适用于精确的测量液体介质电导的仪器设备，通过某些方法完成规定的要求。大范围的适用于化学，饮水，食品，电子等一些工业。本次采用罗斯蒙特生产的4-20mA的电导仪。
该仪器投运快速、方便，产生故障的可能性低。传感器在用户买到手时，电导池常数已经被很好地设置，从而简化我们使用时的标定工作。传感器选用经久耐用的材料，并且它的抗腐蚀性能好，这一点保证了电导仪的使用周期长，维护它工作量比较小，运行成本低。由于其外形设计坚固耐用，材料良好的抗腐蚀较好的特点，因此它可以在较长的时间内保持稳定。
3) 电磁阀
电磁阀是一种电磁控制的工业器件，是用于控制流体的设备，它是一种执行器。本次选用日本生产的SMC电磁阀。SMC电磁阀的主要特点电磁阀使用安全。电磁阀系统结构简单，所以价
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