自動化控制直飲水變頻恒壓分質(zhì)供水工程創(chuàng)新系統(tǒng)

趙樹軍

（黑龍江工程學院電氣與信息工程學院，黑龍江 哈爾濱150050）

隨著人們對生活質(zhì)量要求的漸漸提高，對“生命之源”也提出了相對于以往更高的要求，為了使水純凈更加健康，人們通過各種不同的途徑改善它，于是直接飲用水設備這種即方便又利于人體健康的家電走入了人們的視線。直接飲用水設備通過執(zhí)行多級且方式不同的凈化，使自來水達到人們對水的飲用要求。直飲水機看似簡單卻納入了極其先進的技術，一般會將水“打碎”成為小分子且弱堿化，解決人體吸收和酸堿平衡的2個重要問題[1]。

1 直飲水設備特點

1）方便。使用直飲水機飲水具有不需要人工繁瑣的操作、飲水前不需等待、干凈衛(wèi)生、操作簡單、飲水時尚等優(yōu)點。

2）實用。具有噪音低、安全可靠、耐用省電、經(jīng)濟實惠、價廉物美的特點。

3）美觀。作為一種新興的實用家電，它外形優(yōu)雅美觀、可以隨意選擇放置位置、不俗的實用價值和優(yōu)雅的外觀能使家居“蓬蓽生輝”。

2 直飲水處理工藝

UF超濾工藝 （TDS≤500mg／L；硬度 ≤500mg／L；硫酸鹽≤100mg／L自來水）是膜分離技術中較先進的一種[2]。超濾器能夠極為有效地清除水中的微粒、膠體、細菌、熱源有機物，在各種生產(chǎn)工藝中特別是以分離、濃縮、凈化為目的的工藝中有著核心的應用[3]?；静挥糜谳p紡、化工、醫(yī)藥、食品、環(huán)保電子、純凈水處理等行業(yè)[4]。自來水至用戶直飲水線路流程如下：

設備經(jīng)過原水泵打入各個處理罐、膜，以去除水中的有害分子、色度、濁度，最終純水箱儲存設備產(chǎn)出的純水，經(jīng)由純水泵根據(jù)用戶需求攻入用水點。

3 系統(tǒng)工作原理

3.1 系統(tǒng)設計基本方案

較為簡單地講，可編程控制與1臺超微型計算機的結(jié)構和功能基本類似，由CPU、存儲器、輸入輸出模塊、外設接口、電源等組成，通過各部分控制線（控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線）連接而成。

但是可編程控制器的工作方式與微機有很多的不同，微機采用的是中斷方式，而控制器則是運用對程序進行反復的循環(huán)掃描方式以完成預定的工作，并對其依次逐條解釋執(zhí)行。這樣做最大的優(yōu)點是節(jié)省時間，若某個輸出線圈被斷開，不會像電氣繼電控制中的繼電器立即動作，而必須等掃描到該觸點時才動作，具體的運作時間大概只有幾十毫秒，其速度遠高于繼電器動作時間兩倍左右（100ms以上）[5]。

可編程控制器投入工作以后，要完成一系列的操作，基本可以分為3類：①以故障診斷和處理為主的操作；②聯(lián)系現(xiàn)場狀況的數(shù)據(jù)I／O操作；③執(zhí)行用戶程序和服務與外部設備的命令操作。

PLC在純凈水再生裝置中自動恒壓控制的應用，充分利用了可編程控制器的眾多優(yōu)點，滿足恒壓控制要求，其工作原理見圖1。

圖1 工作原理

設備設置可以調(diào)節(jié)為手動、自動兩種控制方式[6]。手動控制模式需要專職人員專門進行手動控制；自動控制模式系統(tǒng)通過軟件程序進行自動運行，無需專職人員進行操作，基本實現(xiàn)自動化運行[7]。

3.2 硬件設計方案

1）根據(jù)要求，在進水池內(nèi)設置omron 61f－g2ph高低水位檢測傳感器檢測水位，避免水位過低時水泵空運轉(zhuǎn)損壞，在水泵出水口安裝一個壓力傳感器smc ise5b－02－27l自動檢測壓力傳感器，采集現(xiàn)有壓力信號并轉(zhuǎn)變?yōu)?～5V的模擬電壓反饋至cqm1的線性傳感控制模塊LSE，LSE將反饋信號處理，處理結(jié)果通過LSE模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓控制變頻器的工作頻率，從而保證供水是恒壓的及再生水裝置的壓力[8－9]。系統(tǒng)控制框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制

2）所需硬件明細如表1所示。

表1 硬件明細

3.3 軟件設計方案

可編程控制器采用掃描的方式，同時對多個模塊進行控制，在整個程序掃描時間里可使程序按所測信號判斷進入不同的分支程序。主程序包含有多個分支程序，這樣既提高了速度又減少不必要的代碼重復，同時也方便以后系統(tǒng)擴展對軟件的修改。為了避免控制設備的誤動作，設置有上電后對運行設備開關狀態(tài)邏輯錯誤的檢查功能[10]。系統(tǒng)控制程序流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)控制程序

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)對開關可控精度要求不是很高，可使用成本相對較低的omron公司的cqm1系列可編程控制器以及omron擴展線性控制單元LSE1。此系統(tǒng)應用當前流行的數(shù)字量開關輸入法，根據(jù)高性能可編程控制器本身的抗干擾達到控制要求。選用功能指令和使用循環(huán)掃描工作方式即可滿足系統(tǒng)的自動控制。該系統(tǒng)帶有自動檢測傳感器輸入裝置，并且輸入端分為手動和自動2種開關。輸出部分有1臺可控制水泵和1套電路預警裝置。根據(jù)實際情況選擇線性控制單元LSE1和cqm1系列10點高性能可編程控制器即可達到飽和的需要。

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