注射水监控系统.docx

注射水监控系统.docx

《注射水监控系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注射水监控系统.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

注射水监控系统

第1章注射水监控系统工艺分析

1.1注射水监控系统概述

随着科学技术的发展，人们对水质的要求也越来越高。

因此，近几年净水及制水设备的更新和改造也越来越高，为了得到合格的纯净水，对处理设备的自动化要求就显得非常重要。

注射用水的制备、贮存和分配应能防止微生物的滋生和污染。

贮罐和输送管道所用材料应无毒、耐腐蚀。

管道的设计和安装应避免死角、盲管。

贮罐和管道要规定清洗、灭菌周期。

注射用水贮罐的通气口应安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器。

注射用水的贮存可采用80℃以上保温、65℃以上保温循环或4℃以下存放。

注射用水的预处理设备所用的管道一般采用ABS工程塑料，也采用PVC、PPR或其他合适材料的。

但纯化水及注射用水的分配系统应采用与化学消毒、巴氏消毒、热力灭菌等相应的管道材料，如PVDF、ABS、PPR等，最好采用不锈钢，尤以316L型号为最佳。

不锈钢是总称，严格而言分为不锈钢及耐酸钢两种。

不锈钢是耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，但并不耐酸、碱、盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢，并具有不锈性。

注射用水系统是由水处理设备、存储设备、分配泵及管网等组成的。

制水系统存在着由原水及制水系统外部原因所致的外部污染的可能，而原水的污染则是制水系统最主要的外部污染源。

美国药典、欧洲药典及中国药典均明确要求制药用水的原水至少要达到饮用水的质量标准。

若达不到饮用水标准的，先要采取预净化措施。

由于大肠杆菌是水质遭受明显污染的标志，因此国际上对饮用水中大肠杆菌均有明确的要求。

其他污染菌则不作细分，在标准中以“细菌总数”表示，我国规定的细菌总数限度为100个/ml，这说明符合饮用水标准的原水中也存在着微生物污染，而危及制水系统的污染菌主要是革兰阴性菌。

其他如贮罐的排气口无保护措施或使用了劣质气体过滤器，水从污染了的出口倒流等也可导致外部污染。

1.2组态王软件简介

组态王（Kingview）是由北京亚控公司开发，在PC机上建立工业控制对象人机接口的一种智能软件包，它以Window2000/WindowXP/WindowNT中文操作系统作为其操作平台，充分利用了Windows图形功能设备，界面一致性好，易学易用等特点，具有功能完备的人机接口界面和面向对象的图形开发环境，便于高效，快捷地把整个工艺过程构成监控画面，以动画的形式显示各个控制设备的状态，在报警和历史趋势方面的功能，方便了对系统的监控，具有较强的网络功能。

组态王图形界面开发功能使用方便，对I/O设备广泛支持。

它所使用的PC机开发的系统工程，比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大减少了工控软件开发者的重复性工作，还可以运用PC机丰富的软件资源进行二次开发。

组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。

工程管理器：

工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。

工程浏览器：

工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。

运行系统：

工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。

第2章注射水监控系统设计

2.1仪表的选择

该系统由两部分完成：

纯水系统和注射水制备系统。

该系统为反渗透纯水系统，包括一级反渗透、二级反渗透。

主要控制系统有原水阀、原水泵、、一级高压泵、一级纯水泵、二级纯水泵等，输入监控点有两个电导率、2个流量、2个PH值、一个水箱液位、1个温度点以及故障信号等。

注射水制备系统包括1个蒸馏水机、1个注射水泵。

蒸馏水制水机器,采用自来水制蒸馏水技术,不需要人工看管的,自动制蒸馏水机器,制出更纯净的水,成本低。

提取的蒸馏水在修复过种中能起到良好的修复效果。

注射水泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：

叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。

叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。

叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。

泵体也称泵壳，它是水泵的主体。

起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。

泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。

轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。

滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！

滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。

太多油要沿泵轴渗出并且发漂，太少轴承又要过热烧坏造成事故！

在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！

密封环又称减漏环。

叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！

间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。

为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。

填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。

填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。

始终保持水泵内的真空！

当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！

保持水泵的正常运行。

所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！

在运行600个小时左右就要对填料进行更换。

2.2传感器的选型

主电路设计——由于功率最大的电动机仅为3kw，故采用直接启动方式；各电机均设有过载保护fr1，fr2，fr3。

各台水泵均设有短路保护装置。

pc选择及i/o分配——根据上述控制要求可统计出现输入信号10个，输出信号5个，故可选用pcc2003输入模块为di435和混合模块cm211，它可实现16点输入和8点输出，因此在本系统使用尚有余量，可供增加备用泵时使用。

2.3控制方案分析

本系统以PLC为控制主体，并配置组态软件作为监控系统，来实现对系统的数据监视和流程控制。

系统网络结构简单，PLC通过工业总线形式从各设备传感器、压力仪表等采集数据，通过软件设计控制程序，对现场开关、阀门等进行监控处理，并可以以多种工作方式进行操作，如就地操作模式、远程操作模式、自动流程控制等，将设备进行集中控制管理，并监视其运行状况，方便进行故障处理。

PLC控制站同监控计算机之间通过以太网进行数据通讯，控制终端均设置在监控中心，由工作人员进行监控。

上位机根据工艺流程设计监控画面，具有数据采集显示、数据存储管理、报警输出、历史数据存储及报表生成等功能，并连接网络打印机，方便生产过程中需要生成各种报表文件。

该系统设计了冗余的配置模式，两台上位机通过以太网相连接，正常时主机进行于PLC的通讯，而主机发生异常时由从机与下位控制系统通讯，数据同步备份，保证了数据一致和完整性，使生产安全稳定的运行。

第3章基于组态王的注射水监控系统监控程序设计

3.1系统配置

硬件：

监控中心配置2台工控机，安装组态王软件并配有除灰监控系统用于工作人员进行监控操作，并配置双机热备模式；同时安装欧姆龙PLC，对现场设备进行数据采集和监控，并通过以太网交换机连接到2台上位机，进行数据通讯。

软件：

由组态王设计的除灰系统监控软件对采集数据和工艺流程进行管理、控制；PLC编程软件将控制程序下装到PLC，并对PLC进行网络组态。

硬件配置具有扩展性，用于增加设备或与其他系统进行通讯。

此外在制水系统制备及运行过程中还存在着内部污染。

内部污染与制水污染系统的设计、选材、运行、维护、贮存、使用等因素密切相关。

各种水处理设备可能成为微生物的内部污染源，如原水中的微生物被吸附于活性炭、去离子树脂、顾虑膜和其他设备的表面上，形成生物膜，存活于生物膜中的微生物受到生物膜的保护，一般消毒剂对它不起作用。

另一个污染源存在于分配系统里。

微生物能在管道表面、阀门和其他区域生成菌落并在那里大量繁殖，形成生物膜，从而成为持久性的污染源。

因此国外一些企业对制水系统的设计有比较严格的标准。

3.2系统功能实现

图3-1注射水系统流程图

根据系统工艺需求，该系统设计了丰富的画面显示。

运行方式：

自动运行和手动操作相结合。

用户界面：

界面美观易于操作。

实时监控：

动态显示水箱的液位、阀泵的开/关状态等，模拟水流、水质、温度，PH值、液位、阀泵的开关状态、模拟水流、水质的情况自动控制泵阀的开关、流量的大小和出口回流等。

报警功能：

系统有自动报警的功能，并能纪录故障时间、原因等信息。

打印输出：

系统能定时或时时打印故障信息、水箱液位、流量、水质、温度等信息。

保存数据：

系统具有自动保存数据和与其它应用程序交换数据的功能。

在线帮助：

系统提供在线帮助信息，操作员遇到问题能及时得到帮助和指导。

组态王可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个水处理装置的运行情况、包括水流方向、水箱液位、电导率、PH值、流量、温度和泵阀的开/关状态等。

一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，向plc发出相应动作指令，保存并记忆故障发生的时间、方位和原因等原始数据，还可根据客户需求保存历史数据、定时、实时打印数据。

图3-2注射水系统实时曲线

设置注射水机出口电阻率、注射水箱液位、注射水流速、纯蒸汽流速、注射水回水温度、注射水出水温度、注射水出水电导率、注射水出水PH等变量并设置各个参数功能。

图3-3注射水系统参数

注射水系统流程报警功能如下图所示：

图3-4注射水系统报警功能

系统报警功能：

系统具有完善的报警功能，在设备监控画面中用不同的颜色代表状态，模拟量设有限值报警，开关量设置状态转换报警，并专门设置总报警一览画面，显示所有的报警状态以及相关信息。

系统配有语音报警，可以进行语音提示，方便的为工作人员提供了报警信息，即使对事故进行相应的处理。

报警可以进行存储以备事故追忆提供依据。

系统网络功能：

系统利用组态王的双机热备功能，将监控中心两台上位机配置为冗余模式，保证了系统的安全,历史数据可以进行一致性处理，保证了数据的可靠和完整。

网络的可扩展性为全厂辅控系统提供了通讯接口，可方便的进行通讯。

第4章结论与体会

在这次的设计中，使我对组态王有了初步的认识，并在动手能力上得到了很大的提高。

从实践中发现和学习，学以至用。

还和伙伴共同协作完成了课程的设计任务，增强了团队意识和协作能力同时也增进了我们的友谊！

有了这次的设计的基础，在今后的学习中会更加的得心应手。

对今后的学习也是充满了无限的兴趣和渴望。

系统以可靠的PLC对设备进行集中控制，具有完善的组态功能，提高了注水控制的自动化水平，保证了注射水系统的正常运行。

通过长时间运行的情况来看，注射水设备运行稳定，维护、检修工作量减少，大大提升了注水过程中的安全系数。

通过监控系统工作人员能准确了解注水系统各传感器数值及运行状态，对注水操作便有了有效信息依据，同时对于发生事故时的及时处置具有重要意义。

该系统设计合理、技术先进、运行稳定，维护保养量少，保证了水处理系统的安全运行，提高了水质检测的准确度并减轻了劳动强度。

尤其是简单灵活的操作，美观友好的用户界面，可以使系统运行和水质检测便于管理，在对水质要求非常高的制药厂家运行后获得非常高的评价。

参考文献

[1]王亚民.组态软件设计与开发[J].陕西:

西安电子科技大学出版社,2003.

[2]严盈富.监控组态软件与PLC入门[J].北京:

人民邮电出版社,2006.

[3]马玉春.计算机监控技术与系统开发[J].北京:

清华大学出版社,2007.

[4]覃贵礼,吴尚庆.组态软件控制技术[J].北京:

北京理工大学出版社,2007.

[5]王德玉.智能井控系统的控制研究[J].北京:

西南石油学院学报,2006.

[6]童启明.控制系统数字仿真与监控组态软件应用[J].北京:

科学出版社,2006.