基于PLC的游泳池水处理系统(3)

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图4 水处理主程序流程图

4. 2 水质检测及加投部分

水质检测都是通过各种检测仪器送来的模拟量检测信息,输入到模拟量扩展模块进行处理,处理后根据水质标准确定控制量,分别控制各药剂精确计量泵,加投水处理药剂。各模拟量输入的处理及控制都基本相同,本文仅以PH值———硝酸盐为例说明模拟量输入及控制的基本方法。PH值———硝酸盐流程图如图5 所示。

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图5 ＰＨ控制检测及加投部分

根据国家水质标准，PH值定为6.5～8.5之间。这是水的中性范围，饮用水的标准也是在这一个范围。在这个范围之内的水对人的身体无害，对皮肤也无刺激。如果低于或高于这一个范围，则需要用碳酸纳或氢氧化纳等来调节酸碱性。在这里选择硝酸盐做为中合物质。

在加投硝酸盐的前提是循环水泵开启,若循环水泵未开启, 硝酸盐加投后,也只是在局部起作用,不仅浪费资源,更使水质变差。从图6 所示PH控制曲线看出,要求浊度控制值6.5～8.5之 间 ,6.5为PH值酸性报警值,8.5为碱性报警器。即当小于6.5或小于8.5时开计量泵加投硝酸盐,报警器报警。

图6 PH控制曲线

根据水质检测部分的运行，系统应用了子程序0、子程序1、子程序4三个子程序。在系统中，对系

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统加了一个报警器，作为扩展模块检测不正常和PH控制不正常时报警，下面则对水质检测部分的子程序作以介绍。如图7所示。

图7 PH控制子程序流程图

4．3 加热及恒温控制部分

该部分将介绍自动控制部分,如图８ 所示。当环境温度及水温较低时,就还需对池水进行加温,恒温及加热控制主要采用PID 调节,输出控制信号由AQW0 输出控制伺服控制器来控制蒸汽调节阀的开启度[3 ] ,定量地给汽水管道混合器通以蒸汽,使池水按要求保持恒温.

SM0.1调用子程序0 紧急停止？ Y N Y

N

调用子程序6 恒温加热子程序结束 报警 扩展模块是否有错？ 起动伺服蒸气驱动电源 SM0.0调用子程序1 调用子程序5 恒温加热主程序开始 间隔相应的时间设置中断0传回显示屏 图8 恒温及加热系统流程图

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4.3.1 恒温及加热系统的工作原理

根据恒温加热系统的主程序的开始，SM0.1就调用子程序0进行对系统的初始化、预置采样和清零。当子程序0结束以后，SM为0.0就调用子程序1进行对模块进行检测。如果出现错误就进行报警，如果没有错就调用子程序6对水温进行计算平均值。 水池温度的检测通过两个途径获得:一是水池温度;二是蒸汽调节阀进水池布水口的温度。检测蒸汽进水池的温度目的是为了与水池温度相比较,不致两者温差过大,以免造成人员短时间内不适应或受伤。水池温度控制规律由AQW0 输出,控制蒸汽阀的开启;蒸汽进口温度控制规律由AQW1 输出,控制蒸汽阀的开启度。中断程序0显示的温度为水池温度。每隔一定的时间设置中断0，送到显示屏，时间可以根据自己所需设定。然后根据传送回来的数据进行判断是否要急停。如 果不需要，就进行下一步，调用子程序5，启动PID调节水温，由于水池容积较大,滞后现象严重,故在PID 控制中加入前馈控制算法,但试验调试时,发现控制效果依然很迟缓。因此,去掉前馈控制,给系统增加一个补偿,尝试采用Smith 补偿。 4．3．2 Smith补偿原理

其补偿原理是:与PID 控制器并接一补偿环节,即Smith 预估器,其传递函数为(1 - eτs) G( s) ( G( s) 为水池对象传递函数;τ为纯滞后时间,取265s) 。补偿后控制甚好。根据经验及现场实际调试,设定温度为23. 5 ℃;进水口与水池温差为8. 5 ℃(控制刻度为10752) ;PID 控制采用PI 控制,其中比例常数取1 ,积分时间常数取10min。当进池口温度低于20 ℃(16640) 时,设置最大值(32000) 输出; 当进池口温度高于45 ℃(29440) 时,设置0 (6400) 输出。再启动伺服蒸气驱动电源。当伺服蒸气驱动电源结束后，恒温及加热系统的主程序就结束了。

结束语

通过检验,控制系统控制效果比较满意,系统运行稳定,延长了设备的使用寿命，以使水质得到了很大的改善。但也有需要改进的地方:

(1) 在方案中,没有对水池水位的控制要求,准确保证水池水位,杜绝水溢出,以免浪费资源。 (2) 增加尿素的检测,保证水质的安全。采用尿素遇周围水变红的化学方案,控制迅速、可靠。

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参考文献:

[1 ] 廖常初. PLC 编程及应用[M] . 北京,机械工业出版社,2002 ,9. [2 ] 马国华. 监控组态软件及其应用[M] . 北京,清华大学出版社,2001 ,3.

[3 ] 姚福来,等. 水泵变频调速的节电量计算及系统设计[M] . 北京,科学出版社,1998.0 [4 ] 谢丽萍 PLC快速入门与实践[M].人民邮电出版社，2010,5

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致谢语：

在学校的生活快要结束了，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种充实和如释重负的感觉。首先在此我要诚挚的感谢我的论文指导老师尹金尹老师。他在忙碌的教学工作中挤时间来审查、修改我的论文。还有教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风是我以后工作、学习中的榜样。感谢同学们的帮助给我提供了资料，使我才能在那么短的时间内把论文给写出来。感谢这三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三年的学习生活。在这里我忠心的感谢我的老师、同学、朋友,以及所有帮助我的人。

董长辉 2010年10月

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