梁亞秋

廣州開發(fā)區(qū)水質(zhì)凈化管理中心

微探PLC變頻控制系統(tǒng)在大型水處理裝備上的應(yīng)用

梁亞秋

廣州開發(fā)區(qū)水質(zhì)凈化管理中心

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，我國各個(gè)領(lǐng)域均得到了很好的發(fā)展，尤其在PLC技術(shù)得以廣泛應(yīng)用后，其所獨(dú)有的優(yōu)勢使得工業(yè)生產(chǎn)方面得到了更大的提升。該技術(shù)在應(yīng)用的過程中一直在完善和優(yōu)化，如今在大型水處理裝備方面的應(yīng)用最為廣泛。本文通過查閱相關(guān)資料，簡要介紹了工藝、變頻控制系統(tǒng)工作原理、變頻控制系統(tǒng)集成，以及變頻控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，以期能夠?yàn)橥卣筆LC變頻控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍與質(zhì)量方面提供有價(jià)值的參考。

PLC變頻控制系統(tǒng)；大型水處理裝備；工藝；工作原理；系統(tǒng)集成；軟件設(shè)計(jì)

前言

PLC在我國已經(jīng)存在多年，其經(jīng)過多年發(fā)展不僅實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的突破，也完成了應(yīng)用范圍的拓展，如今其已經(jīng)擁有門類齊全的各種功能模塊，同時(shí)也具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，最大的應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)領(lǐng)域，在應(yīng)用過程中其可以通過調(diào)節(jié)自身性能來滿足不同的控制要求。大型水處理裝備是工業(yè)生產(chǎn)中極為重要的組成部分，然而其中很多傳統(tǒng)功能已經(jīng)難以滿足社會(huì)發(fā)展要求和發(fā)展趨勢，將PLC變頻控制系統(tǒng)應(yīng)用其中后恰恰可以很好的解決此方面問題，然而不可否認(rèn)的是在實(shí)際應(yīng)用中依然會(huì)暴露出些許問題。

一、工藝介紹

水處理裝備主要由兩個(gè)系統(tǒng)組成，一是預(yù)處理系統(tǒng)；二是反滲透除鹽系統(tǒng)，其中預(yù)處理部分又可以劃分為多個(gè)方面：一，取水泵；二，增壓泵；三，旋流過濾器；四，計(jì)量泵；五，自清洗預(yù)過濾器；六，超濾系統(tǒng)；七，加藥裝置。而反滲透系統(tǒng)則是由：一，超濾水泵；二，保安過濾器；三，計(jì)量泵；四，高壓泵；五，反滲透膜組；六，反滲透低壓沖洗泵；七，加藥裝置。根據(jù)分析可知，其中高壓泵變頻控制是最為核心的部分，本文也將圍繞其展開論述，該系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用中能夠滿足不同水質(zhì)的要求，并且保證水速的穩(wěn)定性[1]。

二、變頻控制系統(tǒng)工作原理

反滲透水處理變頻控制系統(tǒng)中是大型水處理裝備的重要組成部分，而整個(gè)系統(tǒng)控制后，水流量調(diào)節(jié)往往起著十分重要的作用，只有充分做好調(diào)節(jié)工作，才能夠有效提升系統(tǒng)生產(chǎn)效益，以及設(shè)備的安全、穩(wěn)定性，在此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，水泵電機(jī)作為輸出環(huán)節(jié)，而轉(zhuǎn)速效果則由變頻器來完成，將兩者進(jìn)行綜合后才可以更好的實(shí)現(xiàn)變流量的調(diào)節(jié)工作。變頻器在開展工作之前，其需要接收到控制器發(fā)出的信號(hào)，否則其不會(huì)對(duì)水泵電機(jī)產(chǎn)生任何作用，另外，控制器綜合流量設(shè)定參考值與現(xiàn)場反饋的實(shí)際流量值信號(hào)后，其需要經(jīng)過PID的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)后方可發(fā)送正確的指令。在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換是十分重要的，另外，在流量設(shè)定值方面也要進(jìn)行完善，鑒于其容易受到其他因素影響，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境來進(jìn)行設(shè)定，如溫度或是氣壓等方面，均是影響因素。

三、變頻控制系統(tǒng)集成

在此方面應(yīng)做好系統(tǒng)硬件的選擇工作，如系統(tǒng)控制核心，其往往會(huì)選擇西門子S7-400PLC；變頻器則會(huì)選擇MM420。變頻器在接收到相關(guān)指令后，其會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)頻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得到變化，從而滿足應(yīng)用要求，使管道的進(jìn)水量、出水量能夠得到控制，而感應(yīng)器則會(huì)根據(jù)實(shí)際的管道運(yùn)輸量進(jìn)行信息傳遞，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)，而最終的反饋結(jié)果也會(huì)由相應(yīng)的模塊進(jìn)行輸出，如此一來也就能夠完成電磁閥和指示燈等器件的控制[2]。

四、變頻控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（一）主程序?qū)崿F(xiàn)

主程序是最為關(guān)鍵的部分，若主程序的設(shè)計(jì)不夠完善，則會(huì)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果，因各個(gè)子系統(tǒng)的管理調(diào)用以及應(yīng)用均需要通過主程序的調(diào)度，由此可見其重要性。另外，故障處理子程序是其中十分重要的部分，其主要可以分為：一，執(zhí)行器故障檢測處理報(bào)警；二，安全保護(hù)程序。在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分完善此兩個(gè)方面，否則很難保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（二）水處理流量調(diào)節(jié)PID算法實(shí)現(xiàn)

為了能夠優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前進(jìn)行了一定的市場調(diào)查，以便于能夠?qū)ふ业礁鼮楹线m的器件、核心元件等，在本次設(shè)計(jì)中，SIEMENS公司PLC的集成開發(fā)環(huán)境STEP7是最為合適的，其所提供的PID控制功能也十分完善，對(duì)于大型水處理設(shè)備而言也較為契合，用其來實(shí)現(xiàn)PID控制能夠很好的提升質(zhì)量，具體如下：當(dāng)控制器輸出上限報(bào)警為1時(shí)，往往代表水的流量較小，而控制器發(fā)送的信號(hào)數(shù)值也相對(duì)較低，若出現(xiàn)相反情況時(shí)，輸出下限報(bào)警則會(huì)變?yōu)?，此時(shí)其水流量會(huì)變大，控制器所發(fā)送的水量信號(hào)數(shù)值也會(huì)隨著增加，此種情況下應(yīng)對(duì)水泵進(jìn)行檢查和確認(rèn)，以便于及時(shí)對(duì)其進(jìn)行速度調(diào)整，或是直接停止運(yùn)行[3]。

為了可以使PID調(diào)節(jié)工作質(zhì)量得以提升，在進(jìn)行此方面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，充分提升監(jiān)控畫面的質(zhì)量，另外要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)觸屏功能，以便于能夠在畫面中根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)節(jié)，或是手動(dòng)輸入相應(yīng)的值。自動(dòng)調(diào)節(jié)也是較為重要的，在進(jìn)行此方面時(shí)，應(yīng)關(guān)注柱狀圖，在圖中確定設(shè)定值的百分比，和PID調(diào)節(jié)輸出值，另外，在此方面還可以利用實(shí)時(shí)曲線的作用來達(dá)到目的，主要是觀察各個(gè)變量，以便于能夠找到其中的關(guān)系，并對(duì)其進(jìn)行深入調(diào)節(jié)。

結(jié)語

綜上所述，研究關(guān)于PLC變頻控制系統(tǒng)在大型水處理裝備上的應(yīng)用方面的內(nèi)容具有十分重要的意義，其不僅關(guān)系到我國大型水處理裝備的優(yōu)化和應(yīng)用，也關(guān)系到PLC變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展，甚至與水處理質(zhì)量方面息息相關(guān)。如今人們對(duì)各個(gè)方面的要求越來越高，行業(yè)之間的競爭也越來越大，為了能夠?yàn)槿藗儎?chuàng)造更好的生活環(huán)境，我國一直在優(yōu)化水處理裝備和技術(shù)，在PLC變頻控制系統(tǒng)得以應(yīng)用后，此方面的發(fā)展態(tài)勢十分良好，但依然有些待完善之處，因此相關(guān)機(jī)構(gòu)和人員應(yīng)加強(qiáng)此方面的研究。

[1]薄關(guān)鋒.基于PLC的橋式抓斗起重機(jī)變頻控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2011,01:40-41+46.

[2]董有祥.PLC變頻控制技術(shù)在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友,2011,23:52-53.

[3]楊力千.基于Profibus-DP的PLC變頻控制系統(tǒng)通信故障分析與改進(jìn)[J].電工技術(shù),2014,10:38-39+46.