基于WICC的纯水PLC控制系统的设计与实现

蒋璐琦

摘 要：面对人们生产生活对纯水需求量的日益增加，文章基于WICC对纯水PLC系统提出提高纯水品质和实现智能化管理的设计。PLC系统具有高度的可靠性和抗干扰性，在现场的操作安装上具有一定的优势。用PLC系统能有效地控制纯水生产和循环过程，满足人们生产生活中对水纯度的需求。文章还简要分析了纯水生产系统的工艺流程，并且介绍了纯水生产系统的设计方案和整体运行，最后概述了系统在实际运用中产生的意义。

关键词：WICC；PLC；纯水系统

随着社会经济的飞速发展，自然和人文环境遭到破坏，其中水资源作为人类生产生活必不可少的资源，未受到合理的保护与利用，现已面临了日益短缺的问题。而只有净化完全纯净的水才符合人类生活的标准，未处理的水源中含有一定的有害物质、细菌、微生物等，就算自来水经过污水厂的处理，也仍然有一些氯气或可溶性物质包含其中，无法满足人们对在生产生活中对水纯度的需求。因此，本文设计出纯水PLC系统来提高产水的效率和品质。

1 超纯水系统的处理流程

由于自来水中含有多种有机物、微生物等溶解性物质，就需要有专业的设备对其进行分解处理，生产出纯水供人们使用。为此，超纯水处理系统应运而生。它是一套完整的生产系统。超纯水系统流程如图1所示，由预处理、RO系统、制成和抛光系统4个系统组成。

（1）预处理系统：由于外网自来水受到其他水点的影响导致压力不够和不稳定的情况出现，为保证系统供水量，设置了自来水箱来储存加热后的原水。由于自来水浊度变化大，为去除水中颗粒物，需要在预处理系统中设置一台多介质过滤器。之后原水再通过过滤水箱，以保证符合进入RO系统的进水条件。（2）RO系统：通过预处理系统中的水，含盐量还比较高，需要先进行加热，通过活性炭过滤器过滤，再通过阴床和阳床去除水中的阴离子和阳离子，以及有机物和细菌等物质，之后再经过安全过滤器进入反渗透装置，最终流入RO产水箱。（3）制成系统：是将经过RO系统中的水先进行混床操作，产生水分子，之后开始膜脱气处理，清除水中的溶解性气体，制成系统的最后一个步骤是进入纯水箱。（4）抛光系统：将分子较大的溶解性残留物质通过紫外线的杀菌，加热处理，再进行抛光混床操作，最后进入超滤装置，从而得到超纯水。

2 基于WICC对纯水PLC系统的设计

基于WICC对纯水PLC系统的设计，本文设计了3个水循环系统，即原水、中间水、纯水循环系统，这3个水循环系统相互独立又有着必不可分的关系，当系统停止运转时，循环系统会自动工作，并且开启杀菌器，保证水不受细菌感染。这3个水循环系统的设计，使生产纯水的过程得到了有效控制，并且保证了纯水的质量。

在设计中，基于3个水循环系统，还需要设计如下3个联锁设定。

2.1 原水系统中的液位联锁设计

在原水系统中，液位联锁设计是指设计一个进水气动阀置于原水箱中，PLC系统负责控制其工作，还需要一个液位浮球开关来监测水的液位高低，监测结果分为4种情况：第一种当检测到高于高液位时，进水电磁阀会自动关闭；第二种当监测到高于中液位时，原水泵和高压泵会同时开启；第三种当监测到低于中液位时，进水电磁阀将自动开启；最后当监测到低于低液位时，原水泵和高压泵将停止工作。

2.2 中间水系统中的液位联锁设计

在中间水系统中，液位联锁设计是指设计一个浮球开关于中间水箱内，PLC系统负责控制中间水泵及高压泵。当PLC系统监测到高液位时，中间水泵和高压泵将停止工作，当监测到高于中液位时，中间水泵和高压泵开始工作，当监测到低于中液位时，中间水泵和高压泵开始工作，当监测到低于低液位时，初纯水泵将停止工作，此时，不得启动再生服务泵。

2.3 纯水系统中的液位联锁设计

在纯水系统中，液位联锁设计也是指设计一个浮球开关于纯水箱内， PLC系统负责控制纯水循环系统的工作。当PLC系统监测到高液位时，初纯水泵将停止工作，当监测到高于中液位时，纯水泵开始工作，当监测到低于低液位时，纯水泵将停止工作，此时，不得启动再生服务泵。如图2所示，PLC控制系统由上位机监控，液位、流量、压力模拟量、开关量输入输出、开关、阀门等组成部分。

如图2所示，PLC控制系统结构分为两大部分：一是开关量的输入和输出，其包括上位机监控，还有开关、阀门和报警信号的开关。第二部分则是一个扩展模块，其主要包括液位、流量、压力模拟量的部分，此信息经过PLC系统的变换，通过开关量的输入及输出，传送到上位机监控，实现无人监控的信息系统。

3 基于WICC对纯水PLC系统的实现

3.1 控制系统中的硬件

控制系统能否完整地进行工作离不开硬件设施和软件的配合。本文PLC控制系统中的硬件需要有效地检测水流量、压力和液位高度等，其中主要的硬件设施有：温度变送器、流量计、压力变送器、液位计和变频器。

3.2 过滤器的程序设计

基于WICC的纯水PLC系统，为实现对各个功能块的调用，采用了功能块直接对应设备控制系统的方式，对应图1中的系统操作流程可见，一级可嵌套多级，一级功能块也需要同时对多个信号进行监测控制，根据超纯水处理系统的要求，过滤器程序的设计如下，主要分为2种。

（1）多介质过滤器。多介质过滤器的操作内容主要由运行和反洗2个部分组成，流程如图3所示。在运行过程中，首先过滤水箱液位要小于50%，且原来原水箱液位要大于50%，之后即可启动原水泵，Naclo加约泵PAC加约泵，再启动多介质过滤预洗61s，运行时间超过12h或者累计流量超过设定值的进入反洗阶段，未超过设定值且FWT液位大于80的即可停止工作。在反洗过程中，需要经过10min的排水和5min的气冲，再气水混合反冲5min，下一步进行小流量水反洗2min，之后大流量水反洗，进入到沉降环节2min，最后进行冲洗5min。

（2）活性炭过滤器。活性炭过滤器的操作内容也是由运行和反洗2个部分组成，流程如图3所示。在运行过程中，PWT液位大于45%，达到标准后，预冲洗60s，运行时间超过12h或者累计流量超过设定值的进入反洗阶段，未超过设定值且FWT液位大于80的即可停止工作。在反洗过程中，首先小流量反洗900S再反洗120s，沉降120min后冲洗300s，出水电导率小于10M时，再第二次冲洗300s即可完成全部过程。

3.3 上位监控层的程序设计

上位监控层在车间中控监控部分对PLC系统中的数据读取采用的是ASS方式，这种方式实现了对系统中管道的水流量和压力，还有在系统的温度、运行状态等方面进行了实时的监控设置，达到了对整个设备层的控制。为确保人员对系统的安全操作，还设置了操作、维护、管理的等级制度，有利于系统最大程度地发挥出作用。

4 结语

本文基于WICC对纯水PLC系统的设计与实现，为解决系统信息繁多且成分布式排列的问题，先在现场进行数据采集再通过总线传送到CPU进行综合处理。该系统功能十分完善而且设备维护较容易，保证了超纯水的生产要求。系统的设计与实现有利于稳定性和可靠性的提高，又便于操作人员的实际操作，也提高了公司管理层对系统的监控和管理效率。

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The Design and Implementation of PLC Pure Water System Based on the WICC

Jiang Luqi

（Jiangsu Yuantai Constant Environmental Engineering Co.， Ltd.， Yixing 214200， China）

Abstract： In the face of people production and living， the demand for water is increasing， this article based on WICC for pure water PLC system is put forward to improve water quality and realize the design of the intelligent management. PLC system with high reliability and anti-interference， has certain advantage in the operation of the site. With PLC system can effectively control the pure water production and circulation process， satisfy people to the demand for water purity in the production and living. This paper also briefly analyzes the process of pure water production system， and introduces the design scheme and the overall operation of pure water production system， finally summarizes the system in the practical application of significance.

Key words： WICC； pure water system； PLC system