反渗透纯化水控制系统的设计

本溪市机电工程学校 郝 爽

1 反渗透纯化水控制系统的组成

随着科学技术的不断进步，工业生产中的自动控制早已深入人心。自动控制可以提高效率，节省人力、物力，所以本系统在设计时同样也涉及到自动控制，以起到锦上添花的作用。

反渗透纯化水控制系统由昆仑通态触摸屏、PLC、原水罐液位开关（4组）、一级淡水罐液位开关（4组）、纯水罐液位变送器、电导率检测仪和各级泵等组成，如图1所示。

图1 反渗透纯化水控制系统的组成图

本系统的控制器件为原水进水阀、泵、液位开关、液位变送器、流量计、PLC和人机界面等，而PLC和人机界面更是实现控制过程的核心。

2 反渗透纯化水控制系统的电路设计

2.1 泵的接线

泵在整个反渗透纯化水系统中起到了决定性的作用。它主要是为输送水提供压力，使水能够通过RO膜，实现反渗透；其次是为防止RO膜结垢，定量给加药箱中添加阻垢剂。

2.2 阀的连接

阀是用于控制系统各管路的开启与关闭的。系统中各控制阀均连接一个继电器，通过对继电器线圈供电使其触点动作，从而决定阀的启闭。

2.3 PLC控制电路

PLC的控制电路是控制各级泵与阀的通断，其控制电路图，如图2所示。

3 反渗透纯化水控制系统的控制流程

3.1 原水阀的控制流程

原水阀是原水罐进水的控制阀，它的开启和关闭是由原水罐1号液位和2号液位决定的。当进水达到原水罐2号液位时，原水进水阀开启；当进水达到原水罐1号液位时，原水进水阀关闭。

3.2 原水泵及一级高压泵的联动控制流程

原水泵为进入预处理的原水提供压力，一级高压泵为一级反渗透系统的RO膜进水提供压力。它的开启与关闭是由原水罐3号液位和4号液位、一级淡水罐1号液位和2号液位联合控制的。当水位达到原水罐3号液位及一级淡水罐2号液位时，原水泵和一级泵联动开启；当水位达到原水罐4号液位计一级淡水罐1号液位时，原水泵和一级泵联动关闭。

图2 PLC的控制电路图

3.3 二级高压泵的控制流程

二级高压泵为二级反渗透系统的RO膜进水提供压力，它的开启与关闭是由一级淡水罐3号液位和4号液位、纯水罐的高低液位及二级高低压开关联合控制的。当水位达到纯水罐下液位及一级淡水罐3号液位且二级高压开关闭点、二级低压开关开点时，二级泵开启；当水位达到纯水罐上液位及一级淡水罐4号液位且二级高压开关开点、二级低压开关闭点时，二级泵关闭。

3.4 二位三通阀的控制流程

两位三通阀是用来控制反渗透产水流向的，当产水水质合格时（电导率≤1.8μs/cm），产水流入纯水罐，二位三通阀关闭；当产水水质不合格时（电导率≥2.0μs/cm），产水流回至原水罐，二位三通阀开启。

3.5 冲洗阀的控制流程

反渗透制水时，由于渗透压的作用会使RO膜表面沉淀大量的难溶盐，从而降低了反渗透系统的脱盐率，所以要定时对RO膜进行清洗。制水开始起，PLC延时60min后，一级或二级冲洗阀开启；PLC延时10s后，一级或二级冲洗阀关闭。

4 反渗透纯化水控制系统的画面设计

为了使管理人员和操作人员有一个良好的系统监视界面，本系统选用昆仑通态MCGSE7.6版组态软件进行画面设计，其具有可视性、高处理性、多媒体画面、安全机制、网络、报警、支持多种硬件等功能。

其设计步骤为：

（1）在MCGSE7.6版组态环境中，新建一个项目，并在“新建工程设置”对话框中，对触摸屏类型进行设置（选用TPC1062K）。

（2）定义设备和变量。

PLC是MCGSE7.6版组态所支持的硬件之一，MCGSE7.6版组态在定义设备时可直接调用西门子S7-200驱动的默认通讯参数。在MCGSE7.6版组态运行时，变量是作为中介环节出现的。工作人员在计算机前发布的指令要快速送至生产现场，生产现场的状况也要以动画的形式反应在屏幕上，这些都是需要由变量进行转换的。变量的名称和数据类型是和PLC一一对应的。

（3）设计组态画面。

画面设计可以显示反渗透纯化水系统的整个工艺流程。本系统的画面分为主画面和手动画面，如图3、图4所示。

图3 反渗透纯化水系统的主画面

图4 反渗透纯化水系统的手动画面

5 结语

上述控制系统为反渗透纯化水系统的一个组成部分，其成品已投入使用。按照用户要求，本系统可加以改进，以期达到更好的实用性。

[1]冯逸仙.反渗透水处理系统工程[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2]李向东.电气控制与PLC[M].北京:机械工业出版社,2010.144-147.

[3]曹金福.电气控制与PLC[M].北京:化学工业出版社,2010.

[4]西门子公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册[Z].北京:西门子公司,2000.

[5]西门子公司.西门子S7-200选型手册[Z].北京:西门子公司,2013.

[6]昆仑通态公司.昆仑通态(MCGSE7.6版组态软件)教程[Z].北京: 昆仑通态公司,2013.

[7]金文兵.由组态软件、智能仪表及PLC等组成的工业控制系统[J].电力自动化设备,2005.