基于PLC的电厂化学水处理程控系统设计

摘要PLC计摘要化学水处理控制系统是电厂中非常重要的一部分，自然水中含有大量对电厂设备有腐蚀性的成分，直接使用会对设备造成极大的破坏，因此必须经过严格的处理才能使用。本课题先分析了传统控制方式和现代控制方式的优缺点，然后分析自然水的成分及其对化学水处理的影响，再分析选择化学水处理工艺，并完成此次设计的系统硬件配置和软件设计。根据分析，本次设计选择的工艺为反渗透（RO）—混床工艺流程，选择双滤料过滤器、反渗透装置以及混床等为主体装置，进行了PLC输入/输出分配、外部接线图的设计及控制系统的流程图的设计，并用STEP7编译软件编制了控制系统的梯形图并转换为指令语句。该系统经过模拟调试，可有效实现过滤器的运行与反洗，反渗透的运行和混床的运行、反洗和再生功能。关键词工艺，PLC，梯形图，模拟调试I攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACTThesystemofchemicalwatertreatmentisanimportantauxiliarysystem ofpowerplant，naturalwatercontainscorrosiveingredientsinalargenumberofpowerplantequipment.usingitdirectlycancauseagreatdamagetotheequipment,soitmusttobetreatedbeforeusingit.First，theprojectanalysesthequalityofnaturalwaterandtheinfluenceofimpurityonchemicalwatertreatment,andthenchoosesthechemicalwater treatment technics of power plant. On the basis, it completes hardwareconfiguration and software design of chemical water treatment control system.Accordingtotheanalysis,theprojectchoosesthecraftofreverseosmosis(RO)-mixedbed,usingdual-mediafilters,reverseosmosisdevicesandmixedbedsandsoon.AfterthedesignofPLCI/Oassignmentandtheexteriordiagramsandtheflowchartsofthecontrolsystem,itcompilersLadderDiagramofcontrolsystemwithSTEP7transformsitintodirectivestatements.Throughsimulativedebugging,Thissystemcanefficientlyrealizetheoperationandbackwashingoffilters,therunningofreverseosmosisandtheoperation,backwashingandregenerationofmixedbeds.Keywords Craft,PLC,Ladderdiagram,SimulationdebuggingII攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录目 录摘要 IABSTRACT II绪论 1课题研究的背景和意义 1研究现状 1传统控制方式 1现代控制方式 2存在的问题 2本文设计内容 3电厂化学水水质分析及处理 4天然水中的杂质 4悬浮物 4胶体 4溶解物质 4电厂化学水除杂 5工艺流程选择 5系统硬件配置 7PLC的介绍 7PLC的特点 7PLC的选择 8PLC程序的I/O地址分配 8PLC外部接线图 10双料过滤器 13双料过滤器的概述 13双料过滤器的工作原理 13双料过滤器的优点 13反渗透装置 13反渗透装置的概述 13反渗透的工作原理 143.8混床 153.8.1混床 153.8.2除碳器 15除盐水箱 16其它检测仪器 18电导率变送仪 18压差变送器 18液位变送器 18系统的软件设计及调试 19程序设计流程 19攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录双滤料过滤器运行流程 19反渗透运行流程 21混床运行流程 21程序设计 23STEP7软件介绍 23梯形图介绍 23程序调试 23长时间定时 23双滤料过滤器运行 26混床反洗再生 27结论 31参考文献 32附录A：系统控制程序梯形图 33附录B：系统控制程序指令语句 51致谢 60攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1绪论1绪论本章主要讨论电厂化学水处理控制系统存在的必要性和研究该课题的意义，并总结对于化学水控制系统传统的研究方式和现代研究方式两种研究方式的优缺点和其中存在的问题。课题研究的背景和意义随着我国工业的快速发展，对电力能源的需求也急剧增加，电力行业作为经济发展的动力部门，有着良好的发展前景，而就目前我国的电力技术水平而言，火力发电仍然处于重要的位置，因此，提高火力发电厂的自动化水平是提高热电力经济效益的重要发展途径。化学水处理系统是火力发电厂中非常重要的部分，自然水中含有非常多对设备有害的物质，直接使用会对电力设备产生腐蚀性地破坏。天然水经过混凝沉淀可以除掉大部分悬浮物，看起来是干净透明的，但是仍然残留细小的悬浮物，会在离子交换时污染交换剂，影响整个出水水质。且水质硬度并未改变，加上水中含有盐，根本达不到电厂化学水处理要求。整个水处理系统操作步骤繁多、对水质地要求极高、工艺繁多而且复杂，加上大多是阀门，如果各阀门的操作都由人控制不但会增加运行人员的劳动强度，还可能增加误操作的可能性，很难保证系统的安全及运行稳定性，如果采用传统的常规仪表盘控制方式也很难满足系统的PLC高，易于使用，没有太多的环境条件限制，而且与其他装置连接方便。其广泛应用于汽车，轻工业造纸厂，石油化工，电厂等污染领域，其无论是在硬件系统还PLC研究现状传统控制方式传统的化学水处理控制系统大多采用常规仪表盘控制和一些落后的继电器控70801攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1绪论投产的电厂，由于当时技术和经济条件的限制，各化学水处理子系统使用继电器控制设计顺控功能单一，基本上以小型模拟屏指示灯报警光字排监视，用仪器的开关按钮操作，通过各仪表检测数据变化。依靠时间和中间继电器来控制启动、暂停、步进、正反洗、再生、停止的等功能。这种方式监测到的数据极少，设备非常容易损坏，维修比较复杂而且消耗时间。现代控制方式PLCPLCPLCPLCPLC存在的问题或者继电器控制都保留有运行值班岗位，且系统中各部分位置较分散，运行工作量很大，需要巡检的地方过多。化学仪表不一致，质量得不到保证，易老化，购置开支过大。控制设备繁多复杂，同时使得资金积压问题严重，技术水平差异也很大。水处理过程中药品成本大，控制工艺不够完善，自动化水平低。PLCPLC统中的良好发展前景，纷纷抢入这块市场。随之而来的问题也增加了，他们的技术水平差异大，生产的产品质量差异也就大了。在竞争激烈的现代社会，很多企业以较低的价格赢得竞标项目，由于经济的限制，系统往往会出现独立性，维护也会出现相应的难度，系统的兼容性变差，开放性能变差，甚至导致信息资源无法向外传达，导致水处理系统成为整个厂房的死区。电能需求的急剧增加导致机I/O会随之增加，各类模件增加，机柜数量巨大，系统也就复杂起来了。可以直接想PLC2攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1绪论本文设计内容本文首先讨论电厂化学水处理程控系统的背景和研究意义，然后分析传统控制方式和现代控制方式的优缺点，接着分析自然水和电厂化学水的成分及其对化学水处理的影响，再分析选择化学水处理工艺，然后完成此次设计的系统硬件配置和软件设计。本次设计选择的工艺为反渗透（RO）—混床工艺流程，在此选择PLCI/OSTEP7的梯形图并转换为指令语句。最后进行程序的模拟调试，经过调试，该系统可有效实现过滤器的运行与反洗，反渗透的运行和混床的运行、反洗和再生功能。3攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2电厂化学水水质分析及处理2电厂化学水水质分析及处理热力系统中水质是影响热力设备安全可靠运行的一个重要因素，由于没有经过严格净化处理的天然水含有很多对设备有害的杂质，直接进入系统会产生较为严重的危害。最为明显的就是热力设备结垢，如果使用的水没有经过处理或者处理不完善就进入系统，长此以往，设备与水接触的地方会出现一些明显的固体附鼓包甚至引起爆炸。还会产生热力设备腐蚀的严重后果，水质达不到要求就会使催化了结垢的过程，结垢又让腐蚀加剧，从而形成恶性循环。故电厂使用的水必须经过严格净化，所以我们必须先对天然水电厂化学水进行水质分析，然后根据水质情况采取相应的净化措施进行处理，达到电厂用水要求。本章主要对天然水水质和电厂化学水进行分析，针对会损害系统设备的成分进行了相应地处理方法选择。对目前的四种主要处理工艺进行分析对比，选出本次设计的方案。天然水中的杂质悬浮物100nm1μm是需要除去的物质。胶体1nm100nm体和动植物有机胶体的分解产物、蛋白质、脂肪、腐殖质的有机胶体，往往是分子或离子的集合体。悬浮物和胶体是造成天然水浑浊的重要因素，故采用混凝、沉淀和过滤的方法进行首先清除。溶解物质体系。这类杂质只能采用蒸馏、膜分离和离子交换的方法除去。4攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2电厂化学水水质分析及处理电厂化学水除杂经过对天然水的成分分析，电厂化学水除杂首先应该对天然水进行预处理，若该过程不达标，后面的处理不能完成。然后就是进行有害溶解物质的除去，该Ca2+、Mg2+，主要HCO-；二，溶解气体CO3 2合物，碳酸化合物，是锅炉水必须除去的物质，是造成结垢和腐蚀的重要因素。工艺流程选择经过对天然水和化学水的分析，选择工艺流程。目前存在的工艺流程主要有以下几种：①复床-混床工艺：主体设备包括过滤器、阴床、阳床、混床。②电渗析（ED）-混床工艺：主体设备包括过滤器、电渗析、混床。③电渗析（ED）-反渗透（RO）工艺：主体设备包括过滤器、电渗析、反渗透。④反渗透（RO）-混床工艺：主体设备包括过滤器、反渗透混床。其中，第一种工艺是比较传统的工艺，是目前电厂中使用较普遍的工艺，该工艺设备中树脂利用率过低，反洗再生工序特别麻烦，所花时间长，尤其对环境污染很严重。所以现在部分电厂已经在改造，新建的电厂不再采用此工艺。第二种工艺采用电渗析法，以直流电能为动力，利用离子交换膜的选择透过性，将水中的溶质分离出来的一种膜分离法。这种方法在我国一小部分电厂作为离子交换化学除盐系统的欲脱盐系统得到应用。该工艺对水的预处理要求极高，实现有相当程度的难度。所以本课题不采用此方案。第三种方法同样也涉及到电渗析法，同理不采用该方案。2060艺，利用压差为动力进行膜分离过滤，对锅炉等工业用水采用膜分离和离子交换组合，已经在工业废水处理，城市用水和海水淡化等方面取得显著成效，我国新建电厂锅炉补给水系统大多采用这种工艺，故本课题采用这种工艺。随着世界经济的快速发展，环境受到的破坏也日益严重，地表水和地下水都受到不同程度的污染，使得这些水含盐量增高。我国的淡水资源稀缺，要减少工业用水量就必须提高水的循环利用率，对废水进行处理利用。火力发电厂要要压缩实际工业用水量就可以将电厂循环水系统的排水转为锅炉补给水。但是循环水排污废水的含盐量比循环补充水的含盐量高很多，若将循环水排污废水作为锅炉5攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2电厂化学水水质分析及处理补充水，工艺上仍采用传统的离子交换，就需要大量的酸碱药剂，长此以往，购买酸碱药剂师一笔非常庞大的开支，同时大量酸碱药水的使用会对环境造成极大的污染。这个过程再生频繁，程序较多，操作管理也多有不便，故不能单纯使用离子交换除盐。国内化学水处理系统在一级除盐过程中多数都采用弱阳离子交换器、强阳离子交换器、弱阴离子交换器和强阴离子交换器进行分别除盐。相比而言，反渗透技术就更加先进和方便，本课题设计的系统采用反渗透技术，采用双料过滤器、反渗透和混床系统对锅炉用水进行处理。该系统投资较少、运行费用较低、运行操作简单、环境污染极小，具有很大的可行性。工艺流程图如下图2.1所示：清水清水双滤料过滤器中间水箱反渗透装置除碳装置混床除盐水箱6攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置3系统硬件配置在此拟用双料过滤器五台、反渗透装置两套、除碳器一套、混床两台以及其他一些辅助装置。本章主要介绍可编程序控制器（PLC）PLC，并对其进行输入输出地址分配，做出外部接线图。还介绍了双滤料过滤器，反渗透装置和混床等装置的结构、工作原理以及在本系统中的应用以及几种常用的除盐水箱密封技术及其优缺点比较和其它的一些检测装置。PLC可编程序控制器（ProgrammableController）简称PLC为基础的通用工业自动控制装置，综合了自动控制技术、通信网络技术、计算机技术、半导体集成技术和数字技术，面向控制过程和用户，适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制最重要的支柱之一。PLC数，算数操作等。是面向用户的指令，通过数字或模拟式输入输出的方式控制各种机器和生产过程。可编程序控制器的出现迅速替代了传统的继电器控制，提高了工厂自动化水平。PLC目前世界上生产PLC的厂家很多，他们生产的产品也不尽相同，但是产品的基本特征大致相同：①机型系列化②采用多个处理器③存储能力强④输入输出接口强大⑤采用智能外围接口，功能强大⑥编程语言通俗化⑦便于实现网络化7攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置PLCS7-300PLC。PLC小规模和中等性能要求控制任务中比较方便和经济的解决方案，在各类型专用机床、机械制造、汽车工业、食品和烟草工业、楼宇工程等过程控制工程、生产制S7—300具有以下特点:①循环周期很短，处理速度快②指令集功能强大，可用在功能复杂的场合③产品设计紧凑，可用在有限空间里④具有模块化结构，适合密集安装⑤有各种不同的CPU和各种各样的功能模块和I/O模块可供选择⑥免维护根据上一章硬件设计，化学水处理系统中有很多阀门、泵、风机等开关量控/120I/O1/5CPU1/2CPUCPU3123.1：过滤泵过滤泵反渗电导率变送器混床电导率变送器反洗电导率变送器PLC双滤料过滤器压差变送器液位传感器图3.1系统总图PLCI/OI/O地址表如下表3.1和表3.2表3.1输入地址分配表编程元件输入8攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置I/O端口电路器件作用I/O端口电路器件作用I0.0S1系统总启动I2.5S15备用泵启动I0.1S2系统总关闭I2.6S16备用风机启动I0.2S3清水泵启动I3.0D11#反洗电导率高I0.3S4清水泵关闭I3.1D22#反洗电导率高I0.4S51#双滤器启动I3.2D33#反洗电导率高I0.5S61#双滤器关闭I3.3D44#反洗电导率高I0.6Y11#压差高I3.4D55#反洗电导率高I1.0S72#双滤启动I3.5FD11#反渗电导率高I1.1S82#双滤关闭I3.6FD22#反渗电导率高I1.2Y22#压差高I4.0S171#高压泵停I1.3S93#双滤器启动I4.1S182#高压泵停I1.4S103#双滤关闭I4.2W11#保安水位高I1.5Y33#压差高I4.3S193#高压泵停I1.6S114#双滤器启动I4.4W22#保安水位高I2.0S124#双滤器关闭I4.5S204#高压泵停I2.1Y44#压差高I4.6S21冲洗泵停I2.2S135#双滤器启动I5.0H11#混电率<0.5I2.3S145#双滤器关闭I5.1H22#混电率<0.5I2.4Y55#压差高表3.2输出地址分配表编程元件输出I/O端口电路器件作用I/O端口电路器件作用Q8.0GB过滤泵Q13.4CQ55#反洗出气阀Q8.1BG备用过滤泵Q13.5FP55#反洗排水阀Q8.2JF11#过滤器进水阀Q13.6HF11组高压水泵后阀Q8.3CF11#过滤器出水阀Q14.0QF11#保安前阀Q8.4JF22#过滤器进水阀Q14.1BH11#保安后阀Q8.5CF22#过滤器出水阀Q14.2YB11#高压泵Q8.6JF33#过滤器进水阀Q14.3YB22#高压泵Q9.0CF33#过滤器出水阀Q14.4BP11#保安水箱排水阀Q9.1JF44#过滤器进水阀Q14.5HF22组高压水泵后阀Q9.2CF44#过滤器出水阀Q14.6QF22#保安前阀Q9.3JF55#过滤器进水阀Q15.0BH22#保安后阀9攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置Q9.4CF55#过滤器出水阀Q15.1YB33#高压泵Q9.5CB冲洗泵Q15.2YB44#高压泵Q9.6BC备用泵Q15.3BP22#保安水箱排水阀Q10.0GF风机Q15.4CX11#冲洗阀Q10.1BF备用风机Q15.5CX22#冲洗阀Q10.2FJ11#反洗进水阀Q15.6CQ2冲洗前阀Q10.3FC11#反洗出水阀Q16.0CXB冲洗泵Q10.4JQ11#反洗进气阀Q16.1HJ11#混床进水阀Q10.5CQ11#反洗出气阀Q16.2HC11#混床出水阀Q10.6FP11#反洗排水阀Q16.3HR11#反洗入水阀Q11.0FJ22#反洗进水阀Q16.4HC11#反洗出水阀Q11.1FC22#反洗出水阀Q16.5HP11#排水阀Q11.2JQ22#反洗进气阀Q16.6JJ11#进碱阀Q11.3CQ22#反洗出气阀Q17.0JS11#进酸阀Q11.4FP22#反洗排水阀Q17.1PF11#排废液阀Q11.5FJ33#反洗进水阀Q17.2HX11#冲洗阀Q11.6FC33#反洗出水阀Q17.3HB冲洗泵Q12.0JQ33#反洗进气阀Q17.4HF风机Q12.1CQ33#反洗出气阀Q17.5HJ22#混床进水阀Q12.2FP33#反洗排水阀Q17.6HC22#混床出水阀Q12.3FJ44#反洗进水阀Q18.0HR22#反洗入水阀Q12.4FC44#反洗出水阀Q18.1HC22#反洗出水阀Q12.5JQ44#反洗进气阀Q18.2HP22#排水阀Q12.6CQ44#反洗出气阀Q18.3JJ22#进碱阀Q13.0FP44#反洗排水阀Q18.4JS22#进酸阀Q13.1FJ55#反洗进水阀Q18.5PF22#排废液阀Q13.2Q13.3FC5JQ5Q18.6HX22#冲洗阀PLC外部接线图3.2PLC10攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置图3.2PLC外部接线图11攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置（续）图3.2 PLC外部接线图12攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置双料过滤器双料过滤器的概述双料过滤器含有石英砂和无烟煤两种过滤介质，所以叫双料过滤器，采用雨淋式过滤结构，过滤设备里的滤料在水的作用下呈现分层排列状态，大颗粒在下面，小颗粒在上面。当水从上向下流过过滤层时，滤料颗粒表面吸附水中的微小悬浮颗粒，被截留下来的微小悬浮颗粒在滤料颗粒表面相互重合，形成另外一层过滤膜。小于滤料颗粒间间隙的悬浮物则进入排列紧密的滤层内部，水在这样的通道内流动，就有更多机会与滤料颗粒碰撞，这样水中的凝絮和悬浮物就能与滤料相互粘合，被滤料截留吸附，称为渗透过滤。双料过滤器的工作原理双料过滤器以较大粒径的无烟煤和较小粒径的石英砂为滤料，使滤层分布接近最理想的分布情况，就可以达到最佳截污效果。滤料比重的不同可以使反洗时滤层不混合。过滤器的运行是周期性的，每次过滤之后都要反洗，反洗可以清除掉滤层中累积的污物，使得滤料恢复，再次具备截污能力。反洗常用压缩空气搅拌。该设备广泛应用于油田、化工、冶金、纺织等行业的工业废水处理中。双料过滤器的优点①结构较紧凑、运行平稳、操作方便②设备滤速大、过滤精度高、截污能力强③反洗比较彻底、维护很方便、自动化程度极高适用于水的深度处理，能较精细地处理水中的悬浮物胶体等物质。本课题选用双料过滤器作为本系统的预处理装置，除去水中的悬浮物和胶体余下的一台作为紧急备用。反渗透装置反渗透装置的概述反渗透也成为逆渗透（RO2060其孔径≤10nm，可以去除滤液中的离子和分子直径小的物质，比如病毒、热源、13攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置细菌等。能量消耗比值低，不产生化学废水，可以降低成本。广泛应用于生物和医药工程，还应用于饮用纯净水、医药用纯水、电子、海水淡化等。本系统还为反渗透装置配备了配套装置中间水箱，从过滤器出来的水进入中反渗透的工作原理反渗透技术是利用压力将溶液中的溶剂（水）通过反渗透膜分离出来的一种技术。他和自然渗透的方向相反，故称为反渗透。根据每种材料各自的渗透压就可以达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。当纯水和盐水被理想半透膜隔开时，理想半透膜只让水通过而阻止盐通过，半透膜纯水侧的水就会自发地通过半透膜流入盐水侧，这种现象称为渗透，如果在膜的盐水侧加压力，水的自发流动就会受到抑制而减慢，当外加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量为零，这个压力称为渗透压力，但如果施加在膜盐水侧的压力比渗透压力大，水的流向会发生逆转，盐水中的水将流入纯水侧，从而形成水的反渗透3.33.4：渗透压盐水半透膜盐水渗透压盐水半透膜盐水清水图3.3渗透原理3.4反渗透原理97%单、占地面积小，便于操作管理，出水水质稳定，制水成本低。反渗透装置使用1%--2%，但是漏过的含盐量会增加到原来的两倍，严重影响出水。由于本课题设计的系统采用两套反渗透装置，一套使用，另一套备用。所以启动备用装置，对使用过的装置进行清洗。14攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置混床混床混合离子交换器简称混床，是针对离子交换技术设计的设备。混床就是把一定比例的阴阳离子交换树脂混合装在相同的交换装置中，将流体中的离子进行交换和脱除。实际上，阴树脂的比重比阳树脂小，故一般混床内阴树脂在上阳树脂不同选择适当的比例。目前我国火力发电厂使用的混床有凝结水处理混床和锅炉补给水处理混床两种混床，混床用于处理反渗透出水时，进水的含盐量都高于凝结水处理混床和锅炉补给水处理混床，在反渗透（RO）-混床系统中,反渗透进水含盐量和组件的脱盐率决定了混床进水的含盐量。为保证出水水质和周期制水量，混床的设计容量阴阳离子交换树脂反洗分层后才能进行再生。混床还分为体内同步再生式和体外再生式混床，因为同步再生式混床在整个运行和再生过程都在混床内发生，再生时树脂不会移出设备外，并且阴阳树脂是同时再生的，所以不需要很多附属设备，操作简单方便；出水水质稳定，短时间进水水质、运行流速等运行条件变化对混床出水水质影响小；间断运行对出水水质的影响不大，恢复到停运前水质所需的时间非常短；出水PH接近中性，水质优异。1-进水口；2-进碱口；3-排废液口；4-进酸口；5-出水口；6-进酸装置；7-下部配水装置；8-中间排液装置；9-树脂层；10-进碱装置；11-进水装置除碳器

图3.5 混床的结构由于混床中会出现周期制水等比下降，我们可以在反渗透装置和混床中间的水箱上安装除碳器，除碳器装置大大减小了混床进水的二氧化碳含量,还大大提高15攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置了混床的周期制水量。本课题设计的系统选用大气式除碳器。大气式除碳器用木质格栅、鲍尔环、瓷环、阶梯环或多面空心球等作为填料。除碳风机使用高效离心风机。除碳器工作时，水从上部进入，经布水装置流下，因为填料有阻挡作用，所以水通过填料层是时被分散成许多小股水流、水滴或水膜，增大了空气与水的接触面积。空气中的CO2

分压约为大气压的0.03%，含量较少，当空气与水接触时,水中的CO2

会析出并被空气带走，排到大气中。1-排气口;2-进水口;3-风室；4-出水口；5-进风口；6-填料支撑；7-填料层；8-布水装置图3.6大气式除碳器的结构除盐水箱随着火力发电厂装机容量的逐步增大增大，水汽质量的要求也越来越严格，2和灰尘极污染，直接导致其品质急剧下降，造成热力设备的结垢和腐蚀，因此必须对除盐水箱实行密封。空气中的CO2

进入除盐水后与水结合生成碳酸,碳酸是化合物,不能用物理的方法清除。真空除气器、凝汽器和热力式除氧器都能将水中氧含量降到10ug/L以下，却不能将水中的CO2

含量降到2ug/L以下。考虑碳酸的酸性往水中加氨使pHCOCO（NH）CO2 2 4 2 3出来,仍会腐蚀热力系统,导致水中的Fe、Cu等含量只增不减。为了解决水质劣化问题，必须在最短时间内解决除盐水箱密封问题，隔绝空气，保证补给水水质。国内外有关水箱密封的方法很多，常用的密封法如下：1把水和空气隔开，达到密封保持水质的效果。为了防止密封液随箱内水流出，应该在水箱出水管上插倒虹吸管。但是空气与密封液接触，密封液内会进入空气中尘埃，所以必须定期更换密封液。采用密封液密封法工艺简单，而且不受容器形16攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置状限制，密封效果优异；但是对密封液要求很高，要求密封液具有良好的化学稳定性，不含能溶于水或影响水质的任何物质，该方法比较少见。②吸收法：根据CO的化学特性考虑使用碱性物质吸收空气中的CO，不让CO进入2 2 2除盐水箱，常用的碱性物质有碱石棉与液体工业碱。具体是在水箱溢流管和通空要求水箱运行时溢流管不能溢流，防冻问题易出现在冬季，应该加以考虑。吸收法可以防止CO2

进入水箱；但是水箱运行状态要求严格，维护量大，特别是冬季，碱性物质要及时进行更换以避免引起水质波动。③浮顶密封法：在水箱内加一套浮顶，使得箱内水面与空气隔开，浮顶就像活塞一样，随着水箱水位的上升下降而浮动，从而达到防止箱内水质劣化的效果，浮盐水箱不能从上部进水,可从底侧部、底部进水。④氮气密封法：把除盐水箱内水面上空气全部更换为干净的氮气，使除盐水箱内水与外界空气隔绝，进而达到保持水质保持优异的要求。该方法从根本上达到了所以氮气密封法运行费用过高。⑤蒸汽密封法：该方法的原理与“氮气密封法”基本一致。使用效果和对安全装置、容器制造要求也都同于“氮气密封法代了氮气，蒸汽在箱内会不断凝结，所以蒸汽运行消耗量大大高于氮气密封法中的氮气消耗量。除此，蒸汽的品质不能比箱内纯水水质低，否则会使纯水水质下降。⑥塑料球密封法：把特制塑料球放在水箱内浮在水面上，隔绝箱内水面与空气的接触，以保持水质。该方法工艺简单，便于清扫；但是密封效果不够理想。由于水箱只对进出水流量差值起一个补充作用，所以箱底部管流量非常小，箱中液位变化也比较小，箱中的存水起缓冲隔离的作用，使箱内最上部易被空气污染的一点纯水不会立即流出，在一定程度上抑制了箱中出水水质变坏。缓冲水隔离法在系统平稳运行时，能控制对出水水质变坏。但是水箱存水就是考虑进出水量不平衡而进行调节。使用缓冲水隔离法不需要增加额外的装置，减少设备成本；但是此种工艺作用非常有限，无法从根本上解决问题，只能在设计阶段考虑，不能应用于运行电厂中，而且底部进水涉及基础结构。17攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3系统硬件配置其实与除盐水接触的大气对水质的污染还和电厂所在地区的气候条件、大气成分有关，所以相同的设备在不同的地区和不同的季节污染的程度也不同，各地区考虑各地气候及设备结构不同也会采取不同的密封方法。本课题设计的系统对于除盐水箱进水点没有特别要求，从上部进水、底部侧和底部进水都可以，所以本系统使用软浮顶来密封水箱。其它检测仪器电导率变送仪本系统在水质检测时主要应用电导率变送仪，在过滤过程中，反洗检测、反渗以及混床检测中都要用到电导率变送仪。因此选择良好的电导率变送仪用于检测是至关重要的。电导率变送仪的原理：溶解在水中的酸碱盐等电解质，在溶液中解离成正、负离子，使电解液具有导电能力，电导率就是用来表示电解液导电能力的大小。1cm，1cm2率，溶液的电导率大小和电解质的浓度、温度、性质等因素有关，一般说的溶液25℃时的电导率。压差变送器压差变送器又称为差压变送器，主要分为气动差压变送器和电动差压变送器0～10mA4～20mA本系统在过滤过程中使用压差控制作为辅助控制。液位变送器液位变送器利用液体静压力的测量原理工作，选用硅压力测压传感器把测量4～20毫安电流方式输出。本系统中在中间水箱上安装液位变送器，通过测水箱的液位控制水箱，控制水位使其低于高压泵能承受的最高水位。18攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试4系统的软件设计及调试本章主要根据上一章的硬件系统配置进行软件设计以及调试，是本课题设计的重点。设计本系统的控制流程，做出详细设计流程图。重点设计了PLC程序的及进行调试，并摘出重点部分的程序和仿真图程序设计流程双滤料过滤器运行流程系统总启动（S1)双滤器启动系统总启动（S1)双滤器启动S9)清水泵启动(S3)开始过滤Y时间到？NY压差过大？备用(S7S11)反洗N过滤保安水箱图4.1双滤料过滤器运行流程图系统采用五台过滤器，每两台一组，每次只启动其中一台，剩下的一台作为19攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试紧急备用装置，平时不启动使用，运行的过滤器故障时手动启用。系统采用两种控制方案，以时间控制为主压差控制为辅。到一定时间时自动停止运行，启动备用，如果时间没到但是压差变化较大，达到反洗条件，也自动停止运行，启动备用。停运的设备自动进行反洗。过滤所得到的滤水进入中间水箱进行反渗。双滤料过滤器的反洗流程图如下图4.2。流程说明：反洗的过程中要通入压缩空气，冲洗泵和风机都有备用的。如果双滤料过滤器运行达到反洗条件则自动反洗并启动启动另外一套装置，这样可以保证制水的连续性，用电导率来判断反洗是否合格，如果反洗水的电导率合格就自动停止反洗，进行排水，作为下一周期的备用。反洗开始反洗开始反洗泵风机（S15正常？正常？备用(S16)反洗电导率合格？停反洗泵，风机排水备用图4.2双滤料过滤器反洗流程图20攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试反渗透运行流程本系统给每套反渗透装置配两台高压泵，一台备用。利用电导率控制两台反渗透装置的替换，当电导率有明显升高时必须停止运行启动备用，反渗透装置每次运行结束后需要对其进行冲洗，但反渗透装置运行大约一年后，必须对其进行彻底清洗，清洗一般需要九十天左右，因为清洗工作流程复杂，需要专门的清洗控制系统，所以本次设计不对其进行详细设计。系统总启动反渗装置阀门开1#高压泵启动系统总启动反渗装置阀门开1#高压泵启动N2#高压泵启动正常？Y反渗N电导率高？Y启动备用冲洗混床运行流程

图4.3反渗透运行流程图本系统准备了两套混床，一套备用，利用电导率控制两套混床的轮流运行，21攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试混床每次运行结束后需对其内的树脂进行反洗并再生，反洗再生操作复杂，难以控制，因此采用自动控制方式进行控制。图4.4为混床的运行、反洗和再生的流程图混床除盐混床除盐N电导率高？启动备用反洗T>15树脂再生上下同时进酸、碱T>40分钟Y30再生结束作为备用图4.4混床的运行、反洗和再生的流程图22攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试程序设计STEP7对S7-300进行编程可以使用基本的STEP7软件包。根据前面对系统设计的流程图进行PLC程序设计，该设计编程使用梯形图，编程软件用STEP7,STEP7的功能有：硬件配置、参数设置、通信组态、编程、测试、启动、维护、文档编辑、运行和诊断等。STEP7能够完成一些大型的或者复杂的应用：用高级语言或者图形设计语言进行程序设计，需要使用功能或通讯模块。STEP7还可以与附加的SIMATIC软件包比如工程工具一起使用。梯形图介绍PLC言。本程序设计采用梯形图编程语言编程。梯形图编程语言是在继电器-接触器控制系统电路图基础上简化符号演变而来的，是一种简单直观的编程语言。可以认为是传统控制电路图的演变成果，不仅简化了，还增添了很多功能强大使用灵活的指令，结合微机的特点，使得编程更加容易，功能却远远超过传统的控制电路，是目前使用得最广泛的编程语言。本系统的PLC梯形图见附录A;指令语句见附录B。程序调试长时间定时经过前面的探索与学习，双滤料过滤器运行过程中是以时间控制为主要控制12S7-300PLC1ms～2H46M308S,不符合本系统的设计要求，所以必须寻找其他方法实现长时间定时。可以考虑在本程序设12h，3～44.5：23攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试T2T2T1图4.5脉冲时序图图4.6长时间定时程序24攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试图4.7减计数器梯形图符号SPVR“1”，计数器复位，计数值复位为“0”CD0”时，Q输出Q一般同一个计数器不出现在多个程序中。当产生的脉冲每来一个上升沿计数器减1010，4.6T,T=T1+(T1+T2)×C1=20+(15+20)×20=720M，即十二小时，这样通过更改TIT2C14.8所示：图4.7减计数器梯形图符号图4.8长时间定时仿真图25攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试双滤料过滤器运行由前面设计的内容可知在本系统中双滤料过滤器分成三组，常用的两组中每组中的两台不能同时运行，当运行的过滤器达到反洗条件时自动反洗，并自动启动同组的另一台过滤器，部分程序如图4.9：图4.9双滤料运行程序在网络7中，有自锁现象，常闭的手动开关按钮，辅助控制的压差输入，和2#过滤器形成反锁的常闭触点。仿真图4.10264.10双滤料运行4.3.3混床反洗再生攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试4.10双滤料运行4.3.3混床反洗再生图混床反洗再生是个非常复杂的过程，使用手动方式不容易控制，因此混床的反洗再生只采用自动控制方式，中间用多个定时器控制。反洗梯形图如图4.11，仿真结果图4.12，混床再生梯形图4.13，混床再生仿真图4.14：27攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试图4.11混床反洗梯形图28攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试4.12混床反洗仿真图4.13混床再生梯形图29攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4系统的软件设计及调试图4.14混床再生仿真图30攀枝花学院本科毕业设计（论文） 结论结论本次设计中，首先研究了本课题存在的的意义，分析比较了传统控制方式和现代控制方式的优缺点，分析现代控制方式中仍然存在的问题。然后对天然水和电厂化学水水质进行分析并确定除杂方法，选定工艺流程。紧接着对本次设计的系统进行硬件的设计，然后根据硬件配置进行软件设计与调试，本系统重难点是软件方面的设计，选用的西门子公司的PLC，用STEP7PLCPLCI/O外部接线图。混床、除碳器等等工业常用的设备装置。在此过程中了解了这些硬件设备的结构和工作原理、应用范围等等知识。这些都没有出现在课本上，但是却是日常工业中必不可少的知识。上学期学习了可编程序控制器原理及应用，但是却几乎不能自主应用，了解的知识面也很少，经过本次的学习和应用，更加深入的了解了西PLC虽然本次设计已经完成，各方面也达到了预期目的，但其中还有很多地方需要改进，还有更高的晋升空间，对于程序的设计与调试方面，虽然说在老师的指导下做出了预期目标应该达到的效果，但是实际工程中的应用是非常复杂和庞大的，我们能做的还只是实现简单的逻辑关系。但是这次设计却培养了我独立思考的能力，自主学习的能力，为我以后的学习与应用打下了良好的基础。31攀枝花学院本科毕业设计（论文） 参考文献参考文献可编程序控制器原理及应用/吴中俊，黄永红主编.2版.--北京：机械工业出版社，2004.4(2011.5重印)刘书凯.基于PLC,2007,4:40～43..PLC[4]廖常初.S7-300/400PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2005.34～3718（9）：40～43.赵海斌，麻红昭，张华.基于PLC的化学中和池PH设,2005,26(9):9～11.2001，4：14～16..ft23.孙宾.火电厂辅助车间PLC2001，22（3）：51～53.2007.1～8.,2001.56.S7-300/300C.32攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图附录A：系统控制程序梯形图33攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图34攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图35攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图36攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图37攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图38攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图39攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图40攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图41攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图42攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图43攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图44攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图45攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图46攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图47攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图48攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图49攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录A系统控制程序梯形图50攀枝花学院本科毕业设（论文） 附录B系统控制程序指令语句附录B：系统控制程序指令语句Network1Network5A(AM24.0OI0.0CDC1OM20.0BLD101)AI0.4ANI0.1LC#20=M20.0SC1Network2AI0.0AM20.0RC1A(NOP0OI0.2NOP0OQ8.0AC1OQ8.1=M24.1)Network6ANI0.3ANM24.1=L20.0=M24.2AL20.0Network7ANQ8.1AM20.0=Q8.0A(AL20.0OI0.4ANQ8.0O=Q8.1ANM20.2Network3AI1.2AM20.1OM20.1ANT2)LS5T#20MANM20.2SDT 1ANI0.5Network4ANI0.6AT 1ANM24.2LS5T#15M=M20.1SDT 2=M 24.051Network8A==M 20.1Q 8.2Q 8.3Network8A==M 20.1Q 8.2Q 8.3O)ANANM 20.2M 20.1I 1.1Network9ANI 1.2AM 20.2AN M24.5ANT 5=M 20.2LS5T#20MNetwork14SDT 4AM 20.2Network10=Q 8.4AT 4=Q 8.5LS5T#15MNetwork15SDT 5AM 20.3=M 24.3ANT 7Network11LS5T#20MAM 24.3SDT 6CDC 2Network16BLD101AT 6AI 1.0LS5T#15MLC#20SDT 7SC 2=M 24.6AI 0.0Network17RC2AM24.6NOP0CDC3NOP0BLD101AC2AI1.3=M24.4LC#20Network12SC3AN M24.4AI0.0= M24.5RC3Network13NOP0A M20.0NOP0A(AC3O I1.0=M24.7ONetwork18AN M20.4ANM24.7A I0.6=M25.052攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录B系统控制程序指令语句Network19A M 20.0A(O I 1.3

NOP 0NOP 0A C 4= M 25.2ONetwork24ONetwork24ANM20.4 AN MAI2.1 = MOM20.3 Network25)A MANM20.4A(ANI1.4OIANI1.5OANM25.0ANM25.320.01.6=Network20A==Network21AANLSDNetwork22ALSD=Network23ACDBLDALSAR

M 20.3M 0.3Q 8.6Q 9.0M 20.4T 9S5T#20MT T 8S5T#15MT M 25.1M 25.1C 4101I 1.6C#20C 4I 0.0C 4

AO)ANANANAN=NetworkA==NetworkAANLSDNetworkALSD=

20.3I 1.5M 20.4M 20.3I 2.0I 2.1M 25.3M 20.4M 20.4Q 9.1Q 9.2M 20.5T 11S5T#20MT T 10S5T#15MT M 25.453Network29AM25.4AA(L20.0Network29AM25.4AA(L20.0CDC5OI0.7BLD101OQ9.5AI2.2)LC#20=Q9.5SC5AL20.0AI0.0A(RC5OI1.7NOP0OQ10.0NOP0)AC5=Q10.0=M25.5Network34Network30A(ANM25.5OI2.5=M25.6OQ9.6Network31)AM20.0A(A(ONI3.0OI2.2ONI3.1OM20.5ONI3.2)ONI3.3ANI2.3ONI3.4ANI2.4)ANM25.6=Q9.6=M20.5Network35Network32A(AM20.5OI2.6=Q9.3OQ10.1=Q9.4)Network33A(ONI3.0ONI3.0ONI3.1ONI3.1ONI3.2ONI3.2ONI3.3ONI3.3ONI3.4ONI3.4=L20.054)攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录B系统控制程序指令语句= Q 10.1Network36

Network45A I 1.0AI3.0RM21.1SM20.6RM21.2Network37Network46AI0.6AI3.2SM21.0SM21.3Network38Network47AM21.0AI1.5ANM20.6SM21.4=Q10.2Network48=Q10.3AM21.4=