基于PLC的恒温供水研究与应用

基于PLC的恒温供水研究与应用张家港联合铜业公司王成［摘要］介绍联合铜业公司蒸汽冷凝水利用项目中利用温控仪、传感器、电磁阀、PLC的有机结合构成控制系统，调节水泵输出水量的温度，来实现恒温供水的控制方法与节能效果。［关键词］PLCPID温控仪传感器恒温供水控制系统1、引言PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。联合铜业公司蒸汽冷凝水利用项目中，将PLC与温控仪、电磁阀用于电解槽面的恒温撒水，主要是控制水的温度，保证恒温供水。通过实践应用证明了控制技术的可行性，并取得了较好的控制与节能效果。2、恒温供水系统概述恒温供水是指在供水网中用水量发生变化时，出口用水温度保持不变的供水过程。通过安装在管网上的Pt100铂热电阻将检测到的实际供水网中水温转化为电流信号，经过EM231模拟量输入模块转化成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出转化为0～10mA的电流信号输入控制电磁阀来调节输出冷水量，从而调节供水网中温度信号输入至温控仪，温度在0～100℃范围内可任意设定。当用户用水量增大，管网水温高于设定水温时，控制电磁阀打开冷水供应量加大。当达到设定温度时电磁阀自动关闭，管网水温恒定在设定温度上，反之亦然，这样就实现了PLC恒温供水。3、PLC在联合铜业公司蒸汽冷凝水利用项目系统中的应用3.1恒温供水工艺系统图本系统组成如图1所示，主要有离心泵、冷水电磁阀、泵进口冷水电磁阀、温度控制仪、水压传感器、简易水位计、及其它附件等组成。各个部分的功能如下：离心泵提供供水动力。通过它把热水池里的水，经管道供给电解槽面各个用水点。冷水电磁阀它有两个作用：一是给槽面洒水水管里的水降温。热水池里的水水温一般在70℃,这给煮洗槽及低位槽电解液补水没问题，但对于槽面洒水来说,温度过高,功能是通过它给槽面洒水总管内供冷水，这样，冷热水混合，水温会降低，水温设定值控制在45℃左右。(相当于太阳能热水器，现场安装温度显示仪)二是替代离心泵。如果离心泵出现故障，此阀将自动打开，切换至水管网直接给槽面供水。泵进口冷水电磁阀，当槽面温度降低不明显时，此阀打开，直接在泵进口提供冷水，以降低槽面洒水温度。温度控制仪：主要控制槽面洒水温度。水压传感器，保证管道达到正常的使用压力。简易液位计，检测热水池水位。如果是低水位，将关闭离心泵，防止打空泵，损坏离心泵。附件：这里包括电铃、水管、各种阀门、电气控制柜等。3.2联合铜业公司蒸汽冷凝水利用本章所介绍的过程控制系统来源于联合铜业公司蒸汽加热器冷凝水利用项目。长期以来冷凝水大部分未充分利用，只有小部分用于电解液补水，电解槽面用水主要是净化加压站供给的厂区生产水。电解水耗变大。3.3联合铜业公司恒温撒水PLC控制系统设计图2系统PLC选用德国Siemens公司的S7-200型，模拟量扩展模块6ES7231-7PB23-OXA8。该模块有4个模拟量输入通道和1个模拟量输出通道。3.4系统控制开关控制根据恒温供水的特点和控制要求，可将系统的控制任务分为温度逻辑控制、模拟量检测与自动控制以及受到实时控制三部分。为了完成控制任务，即可整个系统自动控制也可操作人员手动控制。模拟量检测在恒温供水系统中主要检测出管网水温的水温变化，通过温度传感器对温度进行检测并将信号反馈给可编程控制器。PLC自动将反馈信号与设置的PID温度值进行比较，将调节后的信号输送给电磁阀，如果PLC自身控制出现失误也可由操作人员手动控制。3.5控制系统功能的实现在设备投入运行之后，管网恒温供水完全实现自动化，节约了用水，同时取得了显著的节能效果。由此可见，采用PLC恒温供水年可综合利用蒸汽冷凝水10万吨，取得了较好的经济和社会效益。参考文献[1]叶林，刘文珍，董锋，王燕.基于数学循环线的自动分拣系统研究.［J］机电一体化,2010,10.[2]甘红胜，邓谨，梁辉.基于PLC控制的温度控制器测试系统的设计.［J］机电一体化,2010,4.[4]柴瑞娟,陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用.机械工业出版社,2006[5]林德杰.过程控制仪表及控制系统.机械工业出版社,2008[6]廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社,2009