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去离子水系统(沙柱、碳柱)正反冲洗电路的PLC电气改造

去离子水系统(沙柱、碳柱)正反冲洗电路的PLC电气改造

2011/10/24 9:50:08

 

摘要:美药星(南京)制药有限公司使用的去离子水系统,电气控制部分为接触器通用电路,设备使用年代久远,由于去离子水是制药公司重要生产原料之一,其合格率直接关乎到所生产药品的合格率和服药患者的生命安全,所以将它改造为PLC程序控制电路。2010年11月25日此项改造技术已由美药星(南京)制药公司向中华人民共和国国家知识产业局申请了实用新型专利,并于2011年6月29日获得中华人民共和国国家知识产业局审核通过授予专利权,专利号:2010 2 0623096.4

 

关键词:去离子水(沙柱、碳柱)正反冲洗装置  PLC   电气改造

 

前言:随着工业科学技术的发展,对医疗机械产品提出了高精度、高复杂性的要求,而且产品的更新换代也在加快,这对医疗机械设备不仅提出的产品质量的问题,而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。因此公司领导要求现将公司一套上世纪90年出厂、控制系统已落后的去离子水系统进行分段改造。首先将系统前端原水过滤部分的沙柱、碳柱正反冲洗装置,改造为PLC程序控制的自动正反冲洗装置。此系统是宝应县东方水处理设备有限公司生产的FSJ41R-0.3XB二级反渗透装置,产水量为每小时1250L。由原水箱、原水泵、沙柱、碳柱,0.5μm滤膜、多级泵1、阻垢剂投加装置、RO1、淡水箱、多级泵2pH调节装置、RO20.2μm过滤器、纯水箱、纯水循环泵、UVKJ组成。本系统可滤除96%以上的溶解性固体,99%以上的有机物和胶体以及几乎100%的细菌。生产出的去离子水主要用于非无菌制剂生产的工艺用水、设备清洗用水和质量检验用水。制水过程中的流量、

压力、电导率和电阻率均在线检测。采用PVCABS304不锈钢管阀进行储罐、水泵、阀门和输送管路的连接,无毒、耐腐蚀,适应一定的温度范围,对水质不发生污染。管路的连接采用热熔式氩弧焊焊接,易清洗和消毒。与设备配套的供生产和检验用的仪器、仪表和量具的适用范围、精确度均符合生产和检验的要求,并有明显的合格标志。产水水质符合CP中关于纯化水各项指标,满足公司生产的需要。

1.      去离子水系统结构

去离子水系统的原料是我们生活用的自来水,原水通过水泵加压,流向前过滤装置(沙柱、碳柱),沙柱   ——通过砂芯滤板和纤维柱滤除机械杂质,如铁锈和其他悬浮物等;碳柱——充填活性碳和石英砂。去除水中的自由氯和有机物,保护离子交换树脂和某些类型的反渗透装置,使其免于提前失效。经过前过滤装置的自来水通过多级泵1加压流进RO-1膜,通过PH在线检测来向RO-1添加药剂保证水质否符合要求,

再流入淡水箱,淡水箱的水通过多级泵2加压流进RO-2膜,经过电导率在线检测向RO-2膜添加阻垢剂后流进纯水箱,纯水箱的纯化水通过循环泵流经紫外线灯灭菌、各取水点后回到纯水箱。

 

 

 

1.  沙柱、碳柱正反冲洗原存在的问题

因阀门控制按钮较多,正反冲洗时使用普通电路控制,正反冲洗时间较长,操作时操作人员对时间的把握不太准确,长时间不规范操作会对整个去离子水系统的一、二级RO 膜正常运行造成影响。因此现将系统改造成PLC程序控制。

4.   沙柱、碳柱正反冲洗PLC电气改造             系统改造选用三菱FX2N-32MR可编程控制器,输入端16点、输出端16点,选用交流220V,2W-200-20型电磁阀门,按钮选用LAY3,原水泵电机2.2KW,空开选用正泰DZ47-63/D10小型断路器,继电器选用正泰JZX-22F型,电压等级220V,日热继电器选用正泰NR2-11.5G/Z(4-6)A,将各元器件排版划线,观察整体布局美观适用,打洞攻丝,固定在电箱底板上,下一步工作,按图纸统计编排主回路及控制回路号码管,主回路导线选用2.5平方多芯软线,控制回路选用1平方多芯软线。按相关元器件间距离,依次剪适当长度的导线,套好号码管,夹好0型夹头接在各元器件端子上,当接线完毕盖好线槽,清洗布线现场。

 

5.  沙柱、碳柱正反冲洗的PLC电气控制原理

沙柱、碳柱正反冲洗的PLC程序如下:

利用FX2N系列PLC的步进指令,可以方便的实现冲洗过滤的顺序控制,前过滤冲洗装置的正反冲洗过程可分别用状态继电器S20,S21S22,来表示。

开机运行时,初始化脉冲M8002将初始化状态S0置位,当停止按钮X0,低液位X2,过载X3,任一控制元件的控制状态发生改变,系统将置位为初始状态S0X0接通系统将从S0(初始状态)转换到S20。同时S0自动复位,S20步进触头接通计时器T0T0计时5分钟,用SET 指令对Y0

Y1进行置位,用OUT指令使Y2、Y3得电工作,当计时器计时5分钟后,系统从S20跳转到S21并断开Y2,Y3的线圈电压,同时接通计时器T1,T1计时5分钟,用SET指令置位沙柱正向冲洗阀Y4,用OUT指令接通Y5线圈电压,当计时器计时5分钟条件满足后,程序从S21跳转道S22并断开Y5线圈电压,同时接通计时器T2,T2计时5分钟,用OUT指令接通碳柱反冲洗的两只电磁阀Y6、Y7线圈电压,当计时器计时5分钟条件满足后,系统从S22跳转到S23并断开Y6、Y7线圈电压,并用SET指令对Y10、Y11进行置位,当停止按钮动作,S0复位,RET指令对SET置位的原件复位,程序结束。

6.      沙柱、碳柱正反冲洗PLC改造后的电气调试

1)检查PLC电源和输入端、输出端接线是否正确,检查主电路和其它控制器接线是否完好。

2)合上电源开关Q。

3)启动原水泵电机,电机得电工作。

原水泵出水电磁阀(B-V-005)得电工作,沙柱反冲洗进水阀(B-V-007)沙柱排水阀(B-V-008)得电工作,系统进入沙柱反冲洗程序定时器T0计时300秒后进入下一步,程序接通沙柱正向冲洗阀(B-V-006)线圈电压,沙柱排水阀(B-V-009)线电压圈,计时器T1工作,T1计时300秒,同时沙柱反向冲洗的两只电磁阀同时失电退出冲洗程序,沙柱进入正向冲洗程序,当计时器T1计时300秒断开沙柱正向冲洗排水阀(B-V-009)线圈电压,系统进入碳柱反冲洗程序,T2计时300秒,碳柱反向冲洗阀(B-V-011)线圈得电,碳柱排水阀(B-V-012)线圈得电,当计时器T2计时300秒后进入下一步,并断开碳柱反向冲洗的两只电磁阀线圈电压,接通碳柱正向冲洗阀(B-V-010)线圈电压、碳柱正向排水阀(B-V-013)线圈电压,管路导通;预处理单元排水管道保持通畅,进行碳柱正向冲洗。当停止按钮动作,程序结束。

6.       系统常见电气故障的检修方法

当系统故障无法启动,检查有无电源,检查PLC输入端各元件连线是否脱落或断路,热继电器是否过载,如果电机过载,检查系统是否供水不足,或者水路不通畅,造成电机堵转,而使得电机过载。当系统压力过高在检查PLC输出端各接触器,电磁阀有无烧毁现象,如烧毁请按原型号更换。

 

 

7.       结束语

实践证明经过PLC改造后的设备, 解决以前电气控制旳一些难题,现在设备电气线路简单, 工作稳定, 反应速度快, 抗干扰能力强, 维修方便等优点, 降低了设备的故障率, 加快了生产进度, 降低了维修人员劳动强度和维修费用, 为企业创造了良好的经济效益。

通过系统PLC改造,使我学到了很多东西,不仅了解PLC工作特性和构造,还逐步适应从继电器电气图到PLC的梯形图学习过程,深深感促到新技术对企业是多么的重要,做为一名维修专业人员应该努力学习新技术、新知识,不断地充实自己,才能更好地迎接明天的挑战。

随着科学技术的发展,工业自动化水平不断提高,从企业发展角度出发,从节约资源,重视生产环保角度出发,企业对具有潜能的老设备进行自动化改造也是必然的。我们维修电工人员在企业生产中即要做好平时的维护保养的工作,还要不断地加强自身的理论学习,提高自己的业务水平,才能更好地为生产服务,为企业多做贡献。

 

 

9答谢辞

通过这次学习,不但对学过的专业知识有了更深入的了解,同时也学到了以前没有学过PLC编程的知识,扩展了自己的知识面,更主要的是提高了我的逻辑判断和思维能力,大大提高了我的实际操作水平,让我知道怎样去应对一些实际的问题。在这次维修电工技师论文的撰写过程中,首先要衷心感谢我的指导老师姜平老师,他给予了我悉心的指导和耐心教诲,在他的悉心指导下,我的技师论文得以顺利完成。在整个学习阶段中,老师严谨的治学态度和以身作则、勤奋塌实的工作作风使我受益匪浅,在此表示我深深的谢意。尊敬的各位专家评委,上述论文中有许多不足之处,恳请各位专家批评指正,对各位专家的意见和建议本人表示衷心的感谢。

 

 

 

 

 

 

 

参考文献:

 

1.孙振强《可编程控制原理及应用教程》[M]北京清华大学出版社

 

2.李建光《电气控制技术》      [M]   北京   机械工业出版社

 

3.姜  平 《维修电工技师考评教材》[M] 北京  机械工业出版社

 

4.宝应县东方水处理设备有限公司《FSJ41R-0.3XB操作手册》[S]

 

 

 

 

 

 

 

 

去离子水系统的工作过程如图1所示。

 

                            1

1.  沙柱、碳柱正反冲洗工作原理:

沙柱的反冲洗:接通主回路电源按下SB0启动按钮,KM9接触器线圈得KM9吸合,原水泵得电工作,同时原水泵接触器一组辅助常开触点闭合,原水泵出水阀(B-V-005)得电工作,开启沙柱反冲阀(B-V-007)、沙柱出水阀(B-V-008),预处理排水管道保持通畅,进行反冲洗,反冲洗5分钟。

沙柱的正冲洗:开启沙柱进水阀(B-V-006),沙柱排水阀(B-V-009)

 

个,关闭沙柱反冲阀(B-V-007),沙柱出水阀(B-V-008),预处理排水管道保持通畅,进行沙柱正冲洗,冲洗时间5分钟。

碳柱的反冲洗:关闭沙柱排水阀(B-V-009),开启碳柱反冲阀(B-V-011),碳柱出水阀(B-V-012),预处理单元排水管道保持通畅,进行反冲洗。反洗时间5min以上。

碳柱的正冲洗:确定碳柱排水阀(B-V-009)关闭,开启碳柱进水阀(B-V-010),碳柱排水阀(B-V-013),关闭碳柱反冲阀(B-V-011),碳柱出水阀(B-V-012),预处理单元排水管道保持通畅,进行正冲洗5min。正洗至出水无杂质。为了确保系统核心部件RO膜能有效滤除96%以上的溶解性固体,99%以上的有机物和胶体以及100%的细菌。所以在每天开机前必须确保沙柱、碳柱正反冲洗分别不低于5min。滤去原水中对RO膜有破坏的物质,尽可能延长RO膜的使用年限。

电路图2如下:

 

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