摘要：本文介紹西門子PLC控制系統(tǒng)在平板膜測試系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)敘述西門子PLC實(shí)現(xiàn)無人值守控制的編程，系統(tǒng)編程簡單，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠。

    0 概述
    近年來隨著國家節(jié)能減排和對(duì)污水處理達(dá)標(biāo)排放的要求越來越高，國內(nèi)對(duì)污水處理尤其是深度水處理的需求越來越迫切，作為水處理的核心元件—膜的應(yīng)用將越來越廣泛，市場需求總量也將越來越大。在我國市場上進(jìn)口膜占據(jù)了相當(dāng)大的份額，發(fā)展國產(chǎn)膜勢在必行。本文以在江蘇某污水處理廠測試的平板膜為例介紹西門子PLC控制系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)平板膜測試系統(tǒng)的無人值守運(yùn)行。

    1 系統(tǒng)的硬件組成
    1.1膜組器部分
    本平板膜測試系統(tǒng)測試的膜組器共有兩種型號(hào)：分別是PB-A和PB-B型，說明如下：
    PB-A，膜元件PB-145A型，材質(zhì)PVDF，公稱孔徑0.1 Km、2個(gè)取水口，參考設(shè)計(jì)通量0.55 m3/（ m2·d ），目標(biāo)運(yùn)行通量0.55～0.80 m3/（m2·d ），設(shè)計(jì)臨界跨膜壓差10 kPa，設(shè)計(jì)臨界最高TMP為15 kPa，元件設(shè)計(jì)需氣量7.0 L/min片。PB-B，膜元件PB- 145B型，材質(zhì)X，公稱孔徑0.2μm、2個(gè)取水口，參考設(shè)計(jì)通量0.55 m3/（m2·d ），目標(biāo)運(yùn)行通量0.55～0.80 m3/（m2·d ），設(shè)計(jì)臨界跨膜壓差10 kPa、設(shè)計(jì)臨界最高TMP為15 kPa，元件設(shè)計(jì)需氣量7.0 L/min每片。
    為了實(shí)現(xiàn)膜組器測試條件的一致性，所有膜組器在測試時(shí)被安裝在同一個(gè)測試裝置內(nèi)，測試裝置可以同時(shí)滿足2臺(tái)膜組器的測試要求。測試裝置如圖1所示。

    1.2現(xiàn)場儀表部分
    采用電磁流量計(jì)、壓力變送器、渦街流量街等儀表作為平板膜測試系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測元件。
    電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種丈量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由流量傳感器和變送器兩大部分組成。在丈量管上裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場穿過丈量管，電極在丈量管內(nèi)壁與液體相接觸，產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過變送器輸出4～20 mA信號(hào)，達(dá)到流量檢測的目的。
    壓力變送器是通過高、低壓側(cè)的隔離膜片和灌充液將過程壓力傳遞給中心的灌充液，中心灌充液將壓力傳遞到傳感膜片上，引起傳感膜片的位移，從而改變傳感膜片和電容極板之間的電容的差值實(shí)現(xiàn)介質(zhì)壓力的檢測。
    渦街流量計(jì)是根據(jù)流體振蕩原理來測量介質(zhì)的流量，流體在管道中經(jīng)過渦街流量計(jì)時(shí)產(chǎn)生的流體旋渦對(duì)三角柱產(chǎn)生交替變化的壓力，由壓電信號(hào)傳感器檢測成電信號(hào)經(jīng)前置放大器進(jìn)行放大，變換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出的一種流量檢測儀表。
    膜組器測試現(xiàn)場使用儀表分為：電磁流量計(jì)8臺(tái)用以檢測進(jìn)出水的流量，分別是1#膜組器上流量、1#膜組器下流量、2#膜組器上流量、2#膜組器下流量、1#產(chǎn)水泵出口流量、2#產(chǎn)水泵出口流量、進(jìn)水泵流量、回流泵流量；渦街流量計(jì)1臺(tái)，用以檢測平板膜測試系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)量；壓力變送器4臺(tái)，用以檢測膜組器的工作壓力，分別是1#膜組器上壓力、1#膜組器下壓力、2#膜組器上壓力、2#膜組器下壓力，檢測兩組膜組器的出水壓力。
    1.3現(xiàn)場電氣部分
    平板膜測試系統(tǒng)采用電機(jī)功率為22 kW的離心水泵一臺(tái)，安裝在污水處理廠的A/O2池上作為系統(tǒng)取水用的進(jìn)水泵，通過進(jìn)水泵把污水引至緩沖槽中；采用電機(jī)功率為11 kW的潛污泵一臺(tái)安裝在測試系統(tǒng)的回流槽中，實(shí)現(xiàn)污水回流，達(dá)到液位平衡的目的；兩臺(tái)產(chǎn)水泵選用1.1 kW的電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源和與之配套的2臺(tái)氣動(dòng)閥門組成兩套產(chǎn)水泵組，實(shí)現(xiàn)平板膜測試系統(tǒng)產(chǎn)水之用。
    1.4自動(dòng)控制部分
    采用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)本測試系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能。PLC是可編程序控制器（Program-mable Logic Controller）的簡稱，是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。其中德國西門子公司S7系列可編程序控制器能夠適用于極端復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和很高的可靠性，對(duì)工作電源沒有特殊要求。為了降低測試系統(tǒng)的硬件成本，PLC采用西門子S7-300系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)本測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與邏輯控制。本控制系統(tǒng)設(shè)置一臺(tái)工程師站實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場膜組器運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，工程師站采用以太網(wǎng)通訊形式與S7-300的PLC連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)PLC控制監(jiān)控系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)組成示意圖如圖2所示。

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