净水制造-将极度白垩的井水转化为饮用水

422013.02INTERNATIONALMECHATRONICSTECHNOLOGYCaseDigest案例精选净水制造——将极度白垩的井水转化为饮用水文／德国惠朋(VIPA)有限公司中国代表处由于特殊的地质环境，德国Neckar-Odenwald的Osterburken小镇周围遍布着石灰岩层，只有这些极度白垩的井水可作为供水源。为了满足生活用水，保护家用电器和管道，从2010年起，这座城市就开始建立最现代化的软化水工厂。来自Hpfingen的KuhnLtd.公司负责装备这类工厂。这家公司已历经三代，致力于饮用水的循环以及废水处理的工作，他们的服务范围包含管道建设，技术装备以及完整的电气与控制工程。项目负责人ThomasSchäfer指出，“在Osterburken所采用的技术，完全没有在饮用水中添加化学添加剂。我们在这里使用的纳米过滤技术，通过渗透，过滤掉溶解在水中的使水硬化的物质”。该设备的处理能力达到650立方米/14小时——这是Osterburken市的平均日常需求，水的硬度由26°dH下降到11-13°dH。出于安全考虑，许多设备都要求是冗余的，例如每台泵都有一个额外的泵备用。工厂记录所有的填充量，压力，流速，甚至pH值和水的混浊度，并显示在控制柜的操作面板上，电导率的偏差会及早反映出水的盐度是否改变——这表明过滤隔膜可能有损坏。1易于编程，控制便捷这个工厂的特殊要求是，将水的硬度转变为一个可设置的参数，按需要进行调整。由于饮用水的动态存储管理和软化过程中的可变流量管理，要求最优化的控制和及时准确的切换。我们采用了基于SPEED7技术的中央控制器CPU314-6CG13，它包含Profibus接口和以太网接口，便于与控制面板的通讯和编程，因而可以节省昂贵的通信处理器，直接与CPU相连接。SPEED7技术是基于西门子STEP7编程的最快的控制系统之一，通过这种技术，大量的程序模块和复杂的控制软件，可以通过紧凑的CPU很容易地在2毫秒内完成一个循环处理。此外，这款CPU还集成了一些开关量和模拟量输入，输出功能，其中的8路开关量，可按需要作为输入或输出通道，CPU的运行也不需要额外的存储卡。其余的传感器和执行器通过Profibus连接到控制器。紧凑的SLIO模块，可以安装在控制柜很小的空间内，将控制信号连接到主CPU，并且支持多种总线协议。在这个项目中，Kuhn公司设计了三个分散的IO站：分别在中央控制柜，纳米过滤设备和可移动的清洁设备，通过Profibus连接。SLIO模块阶梯形的弹簧卡接易于快速接线，标签条和LED诊断直接对应于信号通道，以确保在故障发生时，易于准确判断。由于分布式的安装，最大限度的减少了布线的工作量。全铝合金外壳的VIPA12寸触摸屏很适合于这个场合的应用，它提供预装的WindowsCE6.0操作系统，以及运行版Movicon11，它集成了128MB工作内存和2GB用户内存，具有充足的硬件资源，满足数量巨大的标记名要求。触摸屏通过以太网连接到PLC，除了用于现场显示和现场操作，还可存储处理过程的数据。此外，它还具有完整的报警管理功能，可以在超过限值或出现故障时被激活并发出信息。当然，它也提供丰富的可参数化的图形库，以及各种历史趋势图，可以记录和观察长时段不同对象的状态。所有组件，包括从PLC、远程IO到操作屏均由VIPA公司提供：“这使得我们在构建工厂控制系统时变得容易，单一的供货商提供给我们更为及时周到的支持”项目负责人ThomasSchäfer强调指出。2远程访问所有非常规的数据都将从工厂直接传输到控制点，控制点包含从水井室到水库的5个通讯和40多个站点。这类连接通过控制柜中的GPRS调制解调器建立。根据系统发出的消息，技术人员被派往工厂现场或通过远程访问直接控制设备，例如，可以通过远程控制关闭滑阀或根据需要开关水泵。系统每15分钟定期地更新测量值，此外，还可进行随时查询，所有当前数据可以即刻显示出来，所有设备参数也可通过互联网查看。这就使得技术人员即便在周(下转第44页)442013.02INTERNATIONALMECHATRONICSTECHNOLOGYCaseDigest案例精选位置捕捉到色标时，可以通过比较色标位置和理论位置之间偏差的方式对当前的控制动作进行“实时”修正。当然修正数据还需要经过一些统计学方法进行处理，其目的在于识别和避免单次错误采样或者过大的调整动作。高速、精确地记录电化铝色标位置。然后通过EtherCAT增量编码器接口端子模块传输给控制器集成测量技术降低硬件成本在传统的烫金控制方案中，电热板的温度控制使用单独的温控器实现，烫金机一般需要12至18个温区。因此，温控器的成本在整个控制柜中占了很大的比重。高威科在其烫金机中使用了Beckhoff的温度测量端子模块代替专门