高温超导磁分离污水处理系统中的PLC控制

控制高温超导磁分离污水处理系统中的PLC控制张芳勇，汪良斌(中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所，安徽合肥230031)导磁分离污水处理系统中污网的清洗过程，设计了基于PLC的污网的全自动清洗控制，提出了系统的控制要计，很好满足了实际控制的要求。重点介绍了控制系统中的工艺流程、硬件配置以及同时对软件设计的特点做了详细的说明。㈡关键词：PLC；自动清洗；超导磁分离中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-9492(2009)03-0016—031引言随着国民经济日新月异的飞快发展，人ff．，I：活质量的不断改善，但是环境污染却越来越严重，这就迫切的需要对污水进行处理并回收利用⋯。高温超导磁分离技术是一种新型的污水处理技术，与传统的处理方法相比，具有工艺简便、设备紧凑、占地面积小、处理效率高、处理成本低等优点Ⅲ，已引起人们的极大兴趣，但目前仍处于试验研究阶段。针对高温超导磁分离污水处理中污网自动清洗系统对控制系统的要求，本设计以PLC为控制核心，取代了传统的继电控制装置。PLC不仅有强大的逻辑控制功能，而且还配有可靠的输入输出接口，可直接用于控制对象，具有通用性好，可靠性高，安装灵活，扩展方便，编程简单，价格便宜等优点，因而在很多开关量控制中得到广泛应用‘”。2对控制系统的要求2．1工艺流程及工作原理污网自动清洗过程主要包括取网、洗网和放网三个部分。该系统是以PLC为核心，配以电动机、减速器、电磁推动器、机械手、电磁阀、变频器以及相应的机械装置，实现了污网清洗的整个全自动化过程。其工艺流程图如图1所示。工作原理：该系统首先是在污水管道外面加了超导磁体，超导线圈通电后产生很强的磁场，将管道流过的污质吸附到网上，然后出水口的水平推网电磁铁通电逆水推动一个网宽的距离后复位，进水口处垂直推网电磁铁通电向上推网，然后机械手抓取污网由小电机带动提升，上面的收稿日期：2008～10—17旋转杆由主电机带动其旋转到洗网处，把污网放下清洗，把清洗好的干净网取出送到放网处放入管道的出水口处，如此反复运行，就实现了污网的自动清洗过程。在控制过程中，网的停放位置要求精确，本设计采用了限位开关来实现这一功能要求。2．2对控制系统的要求(1)实现整个控制系统全过程的全自动化，同时，为了便于操作、调整以及应急处理，要求能实现各个环节的手动控制。(2)实现取网和放网位置的精确控制。主电机带动旋转杆转动主电机带动旋转杆转动将垂网推图1污网清洗工艺流程图工业(3)当系统中某一部分出现故障时，如电机和变频器主电路出现过流、过压，热继电器出现过热，速度异常(如发生堵转)等，应能及时跳闸和断电处理。(4)实现系统内各个环节的安全联锁。(5)因电机启动时，启动电流大，一般为其额定电流5～7倍，因此这么大启动电流会对其它设备造成危害，所以要减小启动电流以免损坏其它设备和误动作。(6)实现速度自动调节和手动调节控制。3PLC控制系统硬件设计3．1PLC选型根据设计的要求和输入输出信号的数量，本系统选用了由正航公司开发的一款性价比较高的国产A5系列的小型PLC，其CPU单元为A5一C4007AR：输入24V开关量，输出为继电器输出，输入电源AC220V，输出电源24VDC15W[41。3．2硬件配置．系统硬件配置框图如图2，主要组成有：PLC包括CPU及L／O扩展单元，检测元件包括速度继电器、限位开关、水质传感器、热继电器及电流电压检测元件等，控制元件包括按钮、继电器等，执行元件包括电机、电磁推动器、电磁阀等，还有指示灯和报警器。图2系统的硬件配置框图PLC自动循环扫描各个输入输出点的当前状态，并根据梯形图程序所确定的逻辑关系更新输出点的状态，通过通断交流接触器和继电器来控制电动机的启动、停止、反转以及调速等动作和机械手、电磁推动器以及电磁阀的动作，从而完成从取网、洗网以及放网的全过程的自动控制。3．3PLC的输入输出点地址的分配自动清洗网系统由取、洗、放网等几部分组成，输入信号有：启、停、急停及复位按钮，手动自动切换按钮以及各种手动按钮，还有限位开关、传感器、热继电器和速度继电器等。输出信号有：电机启动、停止、反转和调速，清洗网出的电磁阀控制，机械手以及电磁推动器等。综合上述控制要求，并基于整个控制系总成本及备用点考虑，本设计选用输入32点、输出24点的PLC基本单元。根据上面选的A5系列的小型PLC，其CPU单元为A5一C4007AR，所以要另外增加一个扩展模块A5一DM1601CT(8开关量输入8晶体管输出)。PLC输入、输出点地址的分配如表1和表2所示。表1输入地址分配表CPU输入点代号功能模块地址10．0SB0系统启动按钮101SBl系统应急停止处理按钮10．2SB2系统复位按钮103SB3自动运行和手动切换按钮10．4STl主电机正向限位开关1