超纯水生产自动控制系统的电气设计

【摘要】 本文主要介绍了天津天宝光碟有限公司0.5m3/hr超纯水自动控制系统的电气设计部分，根据电子工业用水的特点，结合具体的工艺要求，进行硬件和软件的设计。系统包括手动和自动控制两部分，并且电机都采用了手动备用系统，系统设计完成后，完全符合客户生产需要。 【关键词】 PLC；超纯水；电气自动控制 1． 概述 　　2002年5月完成的天津天宝光碟有限公司0.5m3/hr超纯水生产系统，是为满足其生产空白光盘、制作影碟的需要。本文工程部分主要是对超纯水生产的自动化电气控制系统进行设计和施工安装，在设计时根据天津恩纳社提供的具体工艺，设计了电气控制系统，实现了工艺生产的精确控制，满足了用户需求。附工艺过程图。 2． 控制系统组成 　　本电气控制系统主要由PLC控制原水泵、高压泵、纯水泵、增压泵、紫外线UV灯、超滤UF系统、电气控制系统、报警系统、手动备用系统、水位检测等部分组成。控制器采用客户指定的松下FP1-C40 PLC。系统操作简单、运行可靠、自动化程度高，可实现手动和自动控制，方便水质检测、系统运行和检修。 3． 系统工艺过程 原水泵启动条件：原水罐中位、UF水罐中位 原水泵停止条件：原水罐低位、UF水罐高位 水泵配套备用机，通过选择开关来实现控制。 高压泵启动条件：UF水罐中位、R/O水罐中位 高压泵停止条件：UF水罐低位、R/O水罐低位 纯水泵启动条件：R/O水罐中位 纯水泵停止条件：R/O水罐低位 水泵配套备用机，通过选择开关来实现控制。 UV灯与纯水泵联动 EDI启动条件：纯水泵运行后延时3秒、R/O水罐中位 EDI停止条件：R/O水罐低位、 纯水泵停止 增压泵与EDI同条件。电磁阀动作： 1） 运行状态：1、2、3、4、5、6开12秒 2） 正冲：1、4、7开30秒 3） 反洗：2、4、7开40秒 4） 正冲：1、4、7开30秒 5） 运行：1、2、3、4、5、6开12秒 6） 正冲：2、5、7开30秒 7） 反洗：1、5、7开40秒 8） 正冲：2、5、7开30秒 9） 重复1）——8）要求以上步骤在原水罐低位时停止，定时器系统累时。 所有设备出现故障均要求有报警及手动复位功能（报警电路）。 4． 系统硬件设计思路 　　根据天津恩那社提供的电子工业水生产工艺，进行了以下设计。 4.1水位检测及泵的动作控制： 　　根据原水罐、UF水罐、R/O水罐的实际水位设定泵的动作，由PLC进行自动控制，输出驱动各电机、电磁阀、EDI等执行机构。采用自动和手动两种方式设计，方便系统运行和检修。原水罐要求检测中、低水位；UF超滤水罐和R/O反渗透水罐要求检测高、中、低水位；水位检测采用了常见的高度位置可调的连杆浮球液位开关，当水位达到事先设定的位置时，浮球内的永久磁铁吸合密封的非磁性金属管内的磁簧开关输出一开关量信号（选择了常开型液位开关，浮球上升到位置时导通，超过后又断开），驱动AC220V继电器线圈闭合，继电器线圈得电，常开触点闭合，该开关信号输入给PLC的相应输入点，从而实现了水位信号的检测；通过执行根据工艺编制好的程序，控制输出驱动相应的泵动作。 4.2电磁阀动作控制： 　　电磁阀控制根据UF超滤系统运行、原水罐水位的要求来实现，UF超滤部分可以去除水中大于0.1mm的悬浮颗粒，完全自动化，杀菌性能达99.99%。，不论水质如何恶劣，都能得到水质稳定的产品水。为避免超滤时间过长或过短，电磁阀动作要求定时系统累时，即当电磁阀工作的时间不受其他因素的干扰，不管掉电多少次，总超滤时间不变，按照调试规定的时间执行，为此在设计中我运用了PLC中计数器掉电保持的特点，通过计数器和PLC内部秒脉冲时钟R901C配合使用，实现电磁阀掉电保持的控制思想。 4.3手动、自动部分电气电路设计 　　按照生产实际需要，系统设计时具备手动、自动两种控制方式。手动(M)和自动(A)用选择开关实现，以保证客户的正常生产和检修维护；并且在不生产时，还可以利用各泵作清洗泵。 电气电路设计如下所示： 原水泵、高压泵、纯水泵、增压泵、EDI手动、自动控制电路原水泵、高压泵、纯水泵、增压泵、EDI手动、自动控制电路 电磁阀控制电路电磁阀控制电路 系统供电电路 报警电路 5．PLC软件设计 5.1 I/O分配表 5.2 PLC接线图：采用日本松下电工公司的FP1-C40系列的AFP12417C-F型 5.3 梯形图见附录： 5.4 指令表见附录： 6.系统投用的效果 　　2002年系统投运以来，控制精度维持在生产要求范围以内，运行稳定，效果良好，获得了总工程公司恩纳社和客户方天宝光碟有限公司的肯定，保证了客户光盘生产、影像制作的顺利进行。 7. 结束语 　　采用PLC进行逻辑控制及继电器系统控制，方便地实现了手动/自动控制方式，通过选择开关来进行电机的备用选择，保证了生产系统精确连续地稳定运行。 参考文献： 1． 松下FP系列可编程序控制器编程手册 2． 可编程序控制器原理•应用•实验 常斗南、李全利主编 机械工业出版社 3． FP1型可编程控制器C24/C40/C60操作手册