6ES7222-1HF22-0XA8原装库存

目前，由于水环境的越来越恶劣，在人们增强环保意识，尽量减轻污染物排放的同时，水处理技术及效率就愈加重要。膜法工艺被认为是当前先进、的水处理工艺。下面结合日处理360吨，采用MF+NF工艺的移动集装箱水车的PLC控制应用。

一、 膜法水处理工艺简介

膜过滤是指液体在透过膜状物时，其中的部分物质被截留的现象。水处理行业通常所指的膜是指过滤孔径0.0001微米到10微米的固体膜。

从制造材料上，膜可分为有机膜和无机膜；从几何形状上，可分为平板膜、卷式膜、管式膜、中空纤维膜；从构成结构上，可分为单皮层膜和复合膜；从过滤流向上，可分为均向（对称）膜和非均向（非对称）膜。

由若干单位的膜组成的一个过滤单元，被成为膜组件。

由于切割分子量的区别，膜被分成反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）。其大约如下图所示：

一直以来，混凝沉淀过滤法和混凝过滤法作为前处理，被广泛用于自来水、工业用纯化水、半导体电力的超纯水、医药食品用的精制水、海水淡化等领域。上述处理方法是经过多年技术累积确立起来的，可以去除河水、井水、湖泊沼泽水和海水等原水中的悬浮物质。但是同时也逐渐产生了很多问题，例如：雨天水质的变动增加了絮状凝剂添加的复杂化；处理水中因使用絮状凝剂增加了铝、铁离子和污泥的产生量；絮状沉淀槽，沉淀池、沙过滤设备等设备占地面积大等等。

针对上述问题，膜法水处理工艺应运而生。大型MF膜组件不仅可以代替混凝沉淀过滤法和混凝过滤法，而且还可以通过过滤（除菌、清澈）工业用水，使取代一直以来使用纯化水作为工序用水的作法成为可能，工序水的成本也由此有望得到降低。

与传统水处理工艺相比，膜法工艺具有以下优势：

1）、可以得到高品质的产水

不管进水水质如何变动都可过滤出浊度小于NTU的高品质水。

2）、可自动运行、运行简单

3）、不用絮凝剂、即使使用也只需要少量絮凝剂

4）、装置面积小

5）、建设工期短

6）、使用寿命长

在通常使用中，无需考虑化学药品腐蚀或生物分解等产生的膜破裂。

图一、膜过滤法与传统砂滤方法比较

二、膜处理系统流程

膜处理系统流程分为过滤、反洗及空气擦洗及冲洗三个过程。

图二显示了膜处理系统的过滤工艺流程。本系统为外压式循环过滤系统，原水无需混凝前处理（但是，要去除单独使用膜处理无法去除的成分例如色度等，需要依靠添加混凝剂达到目标去除率的情况，也可以添加混凝剂。），可以通过预过滤去除原水中所含的大块垃圾（特别是容易纠缠住中空纤维难以排出的纤维状垃圾）供给膜组件。

图二、过滤工艺流程

为了运行的长期性和安定性，加入次氯酸钠（NaClO）溶液进行反洗和同时进行空气擦洗的设备也需要同时备好。见图三。

图三、反洗及空气擦洗工艺流程

图四显示了膜处理系统的冲洗工艺流程。

图四、冲洗工艺流程

三、PLC控制系统

应外方要求，PLC采用MITSUBISHI FX2N M80R CPU，及4个4AD和1个4DA扩展模块。触摸屏采用PRO-FACE GP2500T 10.4寸彩屏（带TCP/IP接口）。变频器采用ABB ACS350系列。采用SCHNEIDER低压电器。实际使用过程中觉得用SIEMENS S7-200 PLC加TP270触摸屏更有技术及功能优势。

PLC的控制功能

1）、采用步进程序编写过滤、反洗及空气擦洗及冲洗流程的逻辑顺序控制

2）、PID功能。利用FX2N内置PID功能块通过4DA控制变频器的输入给定，调节过滤泵的频率，从而达到恒liuliang控制。

3）、各设备的运行、故障状态信号及温度、压力、liuliang和液位信号的采集及各种泵、空压机和气动阀的控制。

触摸屏的控制功能

1）、通过触摸屏实现手/自动控制

2）、工艺流程显示

3）、手动操作

4）、工艺参数显示和设置

5）、PID参数设置

6）、膜泄露检查操作

7）、手动CIP清洗操作

8）、报警显示、存储及查询、打印功能

9）、模拟量趋势显示，查询、打印功能

10）、数据记录，显示，查询、打印功能

11）、可选的通过TCP/IP远程监控

图五、工艺流程主画面

图六、工艺参数设置画面

图七、趋势曲线画面

图八、膜处理系统

一、原系统分析

株洲硬质合金厂空调系统共有溴化锂机组两台，其中冷冻水泵2台功率为200KW，采用自耦降压启动。操作工根据负荷情况开1台或2台。单台水泵大输出liuliang为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小liuliang需求为200m3/h，大liuliang需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵liuliang不能根据负载变化调节，一旦后级工段冷冻水量减少水泵出口压力就会急剧上升。冷冻水在管路里快速循环未充分换热就回水，造成回水温度低。水泵和主机都白白消耗能量。

当1#机组开起后，1#liuliang必须满足低liuliang值200 m3/h，如果用户liuliang没有达到低liuliang值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200 m3/h以上的liuliang。2#也如此。

二、改造控制要求：

分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下：

Ø机组冷水出口liuliang不得低于200 m3/h;

Ø当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵;

Ø选择1#或2#泵为变频运行泵。

Ø当需求liuliang为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300 m3/h的总liuliang输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的liuliang;

Ø当需求liuliang为300 m3/h～600 m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，同时旁通阀门全关;

Ø当需求liuliang为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的liuliang;2#泵工频运行，输出600 m3/h的liuliang;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力;

Ø当需求liuliang为900 m3/h～1200 m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。

变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水liuliang。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出liuliang送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。

同时PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限liuliang值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。

三、设备的配置

（1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口liuliang、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、liuliang值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、liuliang值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。

（2）PLC：

PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09 ~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz 的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus 通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20 的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。

（3）PLC的配置

主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。

（4）输入输出设备配置

输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。

输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。

（5）模拟输入输出设备配置

利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口liuliang、2#泵出口liuliang；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。

四．工作原理 

系统采用工变频互备，另外可以灵活的选择需变频的电机是1#还是2#由KM3、KM4来完成。

五．程序要点 

EC20的COM0与EVIEW人机界面通过MODBUS协议进行通讯，COM1通讯口与艾默生的EV2000变频器进行自由协议通讯，PLC软件设置。

COM1的自由口协议中的波特率、数据位、停止位、效验位必须与变频器中设置一样才能通讯上。EC20时刻检测着变频器的频率、电流、故障再反映到人机界面上。

系统需恒压、恒流，所以做成双PID对变频器和旁通阀进行控制，控制的压力和liuliang在EVIEW人机界面上进行设置

在现场调试过程中，发现现场的负载在每天下午五点下班时会突变，由于负载500m3/h的liuliang突变成几十的liuliang，这个突变的时间只有两三秒的时间，而旁通阀动作的速度很慢，一个行程38mm需2分钟的时间，这样会造成空调机组保护停机，为了解决这一问题，采用实时时钟定时开度旁通阀，也就是每天在五点之前就给旁通阀一个开度，当设定的时间到达后，系统又恢复PID调节。

六．结束语 

本系统已完成，已正式投入使用。由于采用艾默生的EC20系列的PLC进行控制，性能稳定，运行可靠，系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。变频器的频率在40HZ左右稳定压力，节能率达到48%。因此不但大大的tigao了产品的技术含量和自动化水平，而且还极大地tigao了企业的经济效率，非常具有推广价值。