产品描述
昆明西门子中国一级代理商CPU供应商
模块化设计,车位数从几个到上百个均可采用。可以在地面及地下停车场使用,也可设计成半地下形式,使用形式灵活,造价较低;
● 充分利用空间,可数倍提高停车数量;
● 系列化、标准化设计,结构合理,多种保护装置,;
● 布局灵活,组合方便,可采用多种型式,形成大型停车场。
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● 适应性强,地上、地下均可建造,可作2-6层,可多种单元组合,既有单列式,又有重列式。
● 电动钢索(或链条)式升降驱动系统,运行平衡;
● 操作方式自由可选择:按钮式、触屏式、刷卡式;
● 广泛适用于办公写字楼、居民集中住宅区等处的地下室停放车辆; 可充分利用地下室的有效空间高度和柱间距宽度来布置停车位。
● 多层升降横移式停车设备,可以创造多层停车位,就同类型设备而言,空间利用率。
● 直接于地面空地架设,布置较为简单,工期施工短。
● 整体设计与楼面容为一体,美观大方。
● 系数大,系统具有以下保护装置:防坠落装置、紧急停止按钮、限运行防止装置、光电开关、高报置。
3. 电源及负荷
本文介绍的立体停车库是三层三列七车位升降横移式停车库,也是多车位立体停车库的雏形,全线共有一个电控柜,外设按钮站,操作及维护简单,性高。
电气控制系统主电路供电为三相四线制AC380V,控制回路用单相220V供电,信号电路由PLC可编程控制器本身提供DC24V供电。
全线主要电控设备负荷如下(总负荷约22KW):
2.1 车盘横移电机 4X0.4KW
2.2 车盘升降电机 5X3.7KW
3 机 构 工 位 简 述
3.1 横 移 输 送 机 构
横移输送包括横移输送小车(升降固定架)及车盘,车盘是承载车的装置,共有4台可以进行横移,层有两台,二层有两台,这两层各有一个空车位,供车盘左右横移之用,横移输送小车及车盘左右横移的动力源是横移输送电机。左右横移终点有限位开关进行定位保护,点械死挡块保护。
3.2 升降输送机构
升降输送机构包括升降固定架及车盘,车盘是承载车的装置,共有5台车盘可以进行升降,二层有两台,三层有三台,车盘升降的动力源是升降电机 。升降到位有限位开关进行定位保护。
4.PLC应用
PLC(Programmable Logical Controller)即逻辑可编程序控制器,它是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令,并通过数字式或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC在现代控制系统中已普遍为电气设计人员所采用,PLC不仅给设计人员带来了控制上的可塑性,同样给机修人员的维修带来了大方便。
本停车库即采用了台达DVP60ES00R2继电器输出型的可编程控制器。扩展机DVP08XM11N+DVP08XN11R,输入输出总点数为76个,其中IN点为44个,OUT点为32个,电源为AC220V输入,交流有接点输出。
该停车库的运行是通过相应限位开关的动作来自动循环的,各限位开关之间的联锁已通过程序的编制做到充分考虑。按程序编制取车操作过程如下:
规定从左至右层依次为101、102、103车位,二层依次为201、202、203车位,三层依次为301、302、303车位,面向车库层左边为101车盘,层右边为102车盘,二层左边为201车盘,二层右边为202车盘,三层由左至右分别为301、302、303车盘,车位与车盘要区别开来。
4.1 开机准备:
接通电源,将电控柜的左侧面电源控制开通主空气开关闭合接通,电柜有电到,电源指示灯亮。
4.2 手动操作:
将电柜的(自动 停 手动)转换开关置于“手动”位置,按下“运行启动”按钮,相应指示灯亮,即可在电柜面板上选择相应的手动按钮及动作升降横移选择开关进行操作。
另外取车之前要保证各车位与车盘(车位与车盘的定义参见机构工位简述的规定)在相对应的位置上,即101车盘在101车位,其余类同,才能按照下面的操作方法进行操作,否则要根据实际情况进行相对应的手动操作。
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4.2.1 取201车盘上的车,手动操作过程如下:
将“左移 右移”选择开关扳到右移,按住102车盘按钮,直至102车盘行到103车位停止;再按住101车盘按钮,直至101车盘行到102车位停止。
将“上升 下降”转换开关扳到下降,按住201车盘按纽,直至201车盘降到101车位停止。
开走所要取的车之后再进行如下操作。
将“上升 下降”转换开关扳到上升,按住201车盘按纽,直至201车盘升到201车位停止。
将“左移 右移”选择开关扳到左移,按住101盘按钮,直至101车盘返回101车位停止;再按住102车盘按钮,直至102车盘返回102车位停止。
这样就完成了201车盘车位取车的手动操作全过程。
4.2.2 取202车盘上的车,手动操作过程如下:
将“左移 右移”选择开关扳到右移,按住102车盘按钮,直至102车盘行到103车位停止。
将“上升 下降”转换开关扳到下降,按住202车盘按纽,直至202车盘降到102车位停止。
开走所要取的车之后再进行如下操作。
将“上升 下降”转换开关扳到上升,按住202车盘按纽,直至202车盘升到202车位停止。
将“左移 右移”选择开关扳到左移,按住102车盘按钮,直至102车盘返回102车位停止。
这样就完成了202车盘车位取车的手动操作过程。
4.2.3 取301车盘上的车,手动操作过程如下:
将“左移 右移”选择开关扳到右移,按住102、202车盘按钮,直至102车盘行到103车位,202车盘行到203车位停止;再按住101、201车盘按钮,直至101车盘行到102车位,201车盘行到202车位停止。
将“上升 下降”转换开关扳到下降,按住301车盘按纽,直至301车盘降到101车位停止。
开走所要取的车之后再进行如下操作。
将“上升 下降”转换开关扳到上升,按住301车盘按纽,直至301车盘升到301车位停止。
将“左移 右移”选择开关扳到左移,按住101、201车盘按钮,直至101车盘返回101车位,201车盘返回201车位停止;再按住102、202车盘按钮,直至102车盘返回102车位,202车盘返回202车位停止。
这样就完成了301车盘车位取车的手动操作全过程。
4.2.4 取302车盘上的车,手动操作过程如下:
将“左移 右移”选择开关扳到右移,按住102、202车盘按钮,直至102车盘行到103车位,202车盘行到203车位停止。
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将“上升 下降”转换开关扳到下降,按住302车盘按纽,直至302车盘降到102车位停止。
开走所要取的车之后再进行如下操作。
将“上升 下降”转换开关扳到上升,按住302车盘按纽,直至302车盘升到302车位停止。
将“左移 右移”选择开关扳到左移,按住102、202车盘按钮,直至102车盘返回102车位,202车盘返回202车位停止。
这样就完成了302车盘车位取车的手动操作过程。
4.2.5 取303车盘上的车,手动操作过程如下:
将“上升 下降”转换开关扳到下降,按住303车盘按纽,直至303车盘降到103车位停止。
开走所要取的车之后再进行如下操作。
将“上升 下降”转换开关扳到上升,按住303车盘按纽,直至303车盘升到303车位停止。
这样就完成了303车盘车位取车的手动操作过程。
4.3 自动运行:
将电柜的"自动 停止 手动“选择开关扳到“自动”位置,“自动运行”指示灯亮。
当电柜面板“上升指示”“下降指示”“左移指示”“右移指示”指示灯亮时,可以自动运行取车。
如要取201车盘车位的车,自动运行操作如下:
按一下201车盘按钮,201车盘自动调整到101车位停止,此时可以取车。
当取走所要的车后,无须做其他操作,空车位等待停车。
其他车位取车类同。只要按相应的取车车盘号按钮即可取到车。
4.4 停机:
4.4.1 正常停机
将电柜“自动 停止 手动”转换开关转向停止位,关闭电柜电源开关。
4.4.2 特殊停机:
4.4.2.1当发生特殊情况或故障需紧急停机时,按下急停按钮开关;
4.4.2.2排除故障,将急停按钮复位,用手动功能将各车盘复原始位。
4.4.2.3 按初始开机方法重新供电启动。
5:结束语
台达ES系列PLC在立体停车库上的应用已经得到设备厂家的认可,终用户反映良好。
PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微机计算机技术相结合而发展起来的,它是以微处理器为主的一种工业控制仪表,它融计算机技术、控制技术和通信技术于一体,集顺序控制、过程控制和数据处理于一身,性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。近几年来,可编程序控制器及组成系统在我国冶金、电厂、轻工石化、矿业、水处理等行业是到了广泛的应用,并了一定的经济效益。
由于工业生产过程是一个分散系统,因此过程控制的方式是分散进行,而监视、操作和化管理应以集中为好。随着工业生产规模不断扩大,控制管理的要求不断提高,过程参数日益增多,控制回路越加复杂,在70年代中期产生了集散控制系统,他一经出现就受到工业控制界的青睐。DCS是集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体的系统。与常规的集中式控制系统相比有如下特点:
1、实现了分散控制。它使得系统控制危险性分散、性高、投资减小、维护方便。
2、实现集中监视、操作和管理。使得管理与现场分离,管理能综合化和系统化,
3、采用网络通信技术,这是DCS的关键技术,它使得控制与管理都具实时性,并解决系统的扩充与升级问题。
目前,由于PLC把的数据高速公路(HIG HWAY)改成通用的网络,并逐步将PLC之间的通信规约靠拢使得PLC 有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成,以组成大型的控制系统,这使得PLC 系统具备了DCS的形态,这样,基于PLC的DCS系统目前在国内外都得到了广泛的应用。
可编程序控制器(PLC)及集散控制系统(DCS)是目前工业控制领域广泛使用的两种控制技术, 它们各自具有明显的优势及劣势, 如PLC在高速的顺序控制中占主导地位, 而DCS则在复杂的过程控制中占优势; PLC体积小, 使用灵活, 价格相对较低, 但在通讯功能及管理能力方面不及DCS, DCS虽然通讯及管理能力较强, 但体积大, 价格相对较高. 在这种情况下, 用户期望得到一种集PLC与DCS优点于一体的控制系统, 这种混合式控制系统(以下简称HCS)应既能地实现逻辑及顺序控制, 又能很好地完成过程控制, 同时还应具有管理功能, 且体积小, 价格较低, 性高。一些自控设备生产厂商已有产品问世, Rockwell公司新近推出的Allen-Bradley(A-B)ProcessLogix过程控制系统便是其中一例。
本文将介绍一种混合式控制系统, 既吸取传统DCS“管理集中, 控制分散”的设计精髓, 又保留传统PLC所固有的灵活性及位等优点, 适用于离散控制、顺序控制及连续控制场合, 以成本来完成高技术的自动化。
一、PLC与DCS比较
如果按从弱至强将PLC与DCS的性能划分为1至10个等级, 则可将它们的对比列于表1
表1 PLC与DCS的比较
早期的PLC以数字量的顺序控制为主。随着PLC功能不断扩充,PLC增加了模拟量控制功能、PID调节功能、通讯联网功能及分级控制功能等,在过去DCS占统治地位的化工、冶金等行业也可由PLC进行控制。但PLC难以组成大型、复杂、综合的系统,如果过多的PC企图通过网络与过多的PLC通讯,则可能导致瓶颈现象及计时上的困难。
DCS是由模拟仪表控制系统发展而来,初期的功能以回路调节为主,之后又加入了顺序控制的功能。DCS的设计思想是操作管理集中,控制分散以提高整个系统的性及管理能力。DCS的上述优势使它在控制系统的市场仍占主流。 但DCS比PLC价位高,对一些资金有限的中小型企业有时难以承受。
本文探讨的这种混合式控制系统整合了PLC与DCS的优势,对需要实现自动化(LCA)的场合尤为适用。
二、混合式控制系统结构
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图1 混合式控制系统
图1所示为混合式控制系统。该系统主要以DCS的设计思想为基础,综合PLC与DCS的各自优势。它主要由系统网络、 操作员工作站、服务器、控制器及输入/输出(I/O)模块等部分组成。
1、系统网络
对DCS而言,系统网络是整个系统的基础和,对整个系统的实时性、性和可扩充性起着决定性的作用。对混合式控制系统也是如此。
如图1所示,HCS是分级控制系统,共分两级:操作管理级及过程控制级。操作管理级的各项设备——操作员工作站及服务器由N1网连接。N1网是一局域网(LAN),对它的要求是能以较高的速率传输大量数据,可选用Ethernet(以太网)或ARCNET。Ethernet采用载波侦听/多路访问协议,具有10Mbps及100Mbps的通讯速度,但它不具备实时性;ARCNET采用令牌传输协议,具有2.5Mbps的通讯速度,具有好的实时性。N1网的网络拓朴结构可采用星形、总线形、混合形等。总线结构的网络技术比较成熟,施工相对简单,节点的加入或退出也中止网络运行,是工业控制网常用的网络结构。N1网的传输介质可使用双绞线、同轴电缆或光纤。
N2网将过程控制级的控制器与控制器、控制器与远程I/O、远程I/O与远程I/O连接起来,并使之与服务器相连. 对N2网的要求是实时性,即一旦N2网上某节点发送数据,则该网络上所连接的各节点应能同时接收到该数据,实现数据共享。这一点对实时性很强的过程控制十分重要。N2网还具有其它特性,如给网络添加新设备不会造成网络通讯拥塞,系统瓶颈现象;开放式体系结构使它与PLC、智能马达驱动器等其它设备相兼容。
A-B的ProcessLogix过程控制系统N1网采用总线结构的Ethernet,N2网采用A-B自己的ControlNet网络,如果采用中继器,传输距离可达30km。
2、操作员工作站
操作员工作站是HCS与用户进行信息交换的设备,其主要功能是为运行操作人员人机界面,使操作人员及时地了解系统运行情况,并对生产过程进行调节和控制。随着微型计算机性能的不断提高,操作员工作站可由PC机承担,由于操作员工作站与服务器通过局域网相连,所以欲添加一个操作员工作站十分容易,只要在N1网上增加一个PC机并让服务器为新添加的操作员工作站提供客户软件即可。
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3、服务器
所有的系统信息、及总数据库由服务器统一管理,以实现信息集中管理。服务器用bbbbbbs NT为操作系统,配以系统应用软件,还可与企业管理系统相连。DCS的组态功能在HCS中也由服务器提供。工程师可利用服务器的系统应用软件来或添加控制配置并下载至控制器中。
4、控制器
控制器为自动控制系统中的控制。HCS的控制器与PLC一样采用了典型的计算机结构,主要包括处理器、内存、I/O接口,外加通讯接口。HCS控制器的框架沿袭了传统PLC的框架尺寸结构,因而体积比DCS小得多。虽然从尺寸与外形上看,HCS控制器与PLC其相似,但它绝不是PLC的简单翻版。HCS控制器在过程控制中执行闭环及顺序控制,能胜任DCS所承担的过程控制任务。HCS控制器采用模块化结构形式,处理器模块、本地I/O模块、通讯接口模块等均插入同一框架中,通过数据总线相连,实现“软接线”,另外,通过N2网还可扩展远程I/O模块。
每个HCS可支持多个控制器,而每个控制器又可支持多达上百个控制回路。这样由HCS便可组成较大型的控制系统,且控制是分散的。如ProcessLogix控制系统多可支持16个控制器,每个控制器可支持125~150个控制回路。
5、输入/输出(I/O)模块
HCS提供了能与工业现场I/O信号直接相连的各种规格的I/O模块, 如模拟量/数字量、 直流/交流、电压/电流及不同电压等级的I/O模块等。这些I/O模块可与工业现场的按钮、变送器、传感器、电磁阀门及马达控制器等设备元件直接相连,使用灵活方便。
三、混合式控制系统特点
1、分级分散控制, 集中管理
HCS保留了DCS信息集中,控制分散的优势。系统按功能在垂直方向分为两级:操作管理级及过程控制级。各级之间既有分工,又有联系,在系统的协调下运行。同时,按生产过程作水平分解,以满足控制遍布整个厂区的需要。采用该分散控制结构,将多个控制器及I/O框架分散后进行联网,一方面可将生产过程的全部信息通过网络传送至服务器以实现信息集中,另一方面避免因个别设备出现故障殃及整个系统而造成的危险,提高性。
2、灵活性高及可扩展性强
HCS采用模块化及积木化的结构形式,用户可选择不同数量、不同规格的单元设备以组成不同要求、不同规模的硬件系统。例如,控制器及其远程I/O均采用PLC式的模块结构,用户可根据不同应用场合选用不同规格的模块;整个系统采用分级分散的网络结构形式,使增加或去除某些单元不会影响整个系统的性能,这种灵活的组装方式使系统扩展变得容易,有利于工厂按当前规模配置系统,提高设备的利用效率。
3、性高
(1)冗余技术
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HCS允许用户在任何需要的关键部分扩充冗余部件,以免由于某个部件失效而影响系统运行。如在控制器中加入冗余的处理器,加入冗余的服务器及冗余的传输介质(如同轴电缆)等。
(2)自诊断功能
HCS系统软件可在线监视整个系统的软硬件状态,一旦发现异常情况,可立即采取有效措施,以防止故障扩大。
(3)断电保护功能
HCS控制器的处理器模块内装有锂电池,以防止掉电而造成数据丢失。
四、混合式控制系统的展望
1、体积小、价格低、功能强
随着大规模集成电路技术的发展,HCS的控制器将采用的微处理器作为处理器,使控制功能大大增强;随着安装布线技术的发展,HCS可采用表面安装及扁平封闭技术,使HCS的体积小,价格低。
2、I/O模块丰富多样
由于I/O模块与工业现场设备直接相连,所以I/O模块功能的强弱直接影响系统控制能力。为此,各生产厂商竞相研制各种丰富多样的I/O模块,如定位控制模块、CRT模块、数控模块、计算模块、语音处理模块、模糊模块等。它们大多是自带处理器的智能型I/O模块,可满足不同场合的复杂控制。如果HCS采用这些智能I/O模块,将大大增强其控制功能。
3、引入人工智能技术
(1)在系统应用软件中采纳智能控制算法,如模糊逻辑、系统、遗传算法、神经元网络等控制算法,形成具有人工智能的控制模块及网络系统,提高系统的控制水平。
(2)利用人工智能技术进行自诊断及故障的早期预测。由于人工神经网络具有自组织自学习自适应的能力及并行处理能力等,经过训练可对HCS进行监控和故障,并对故障作出早期预测,优化过程控制,提高系统的工作性。
1、引言
水处理是长期以来倍受关注的领域之一,它是改善居民生活环境、提高人民健康水平的重要手段。旋转流管式膜微滤水处理装置是一种新的水处理工艺,它采用OMRONPLC对整个工艺流程进行控制,采用Inbbtion公司的FIX6.1组态软件对整个工艺流程进行动态实时显示,实现了对流量和压力瞬时值的数据采集、显示及曲线记录,以及各种事故的报警控制等功能。
2、系统工艺流程及控制要求
(1)工艺流程
旋转流管式膜微滤水处理工艺流程如图1所示,被控系统有两套净化装置,这两套净化装置不允许同时工作,当一套处于净化状态时,另一套应处于反冲状态或备用状态。净化时,进水加压泵M1工作;反冲时,反冲加压泵M2工作。不论是在净化状态还是在反冲状态,均有相应的仪表对流量和压力信号进行检测和记录。
(2)系统的控制要求
根据工艺流程,对所设计的控制系统提出以下要求:
①将开关SA打到微机控制状态,在微机控制界面上起动Ⅰ套净化装置,由接触器KM1控制进水加压泵M1(由变频器控制)工作,同时电磁阀YVX11及YV112、YV113、YV114(后三个阀由KM1通过中间继电器KA1控制)打开,控制Ⅰ套的净化工作。
②Ⅰ套进行净化工作时,通过压力表PIT1、PIT2,流量计FIT1、FIT2、FIT5对其管道中的压力与流量进行监测。当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时,说明Ⅰ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低,此时应使Ⅰ套停止净化,加压泵M1停止工作,电磁阀YVX11、YV112、YV113、YV114关闭;进行Ⅰ套反冲洗,由KM2控制的反冲泵M2工作,电磁阀YVX21、YV122和YV123打开(反冲工作一段时间后自动停止);Ⅰ套反冲洗的同时,起动Ⅱ套净化装置进行净化。
③Ⅱ套装置净化时,由接触器KM1控制的进水加压泵M1(由变频器控制)工作,同时电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214(后三个阀由KM1通过中间继电器KA3控制)打开,同时通过压力表PIT3、
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PIT4,流量计FIT3、FIT4、FIT5对其管道中的压力和流量进行监测,当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时,说明Ⅱ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低,此时应使Ⅱ套停止净化,加压泵M1停止工作,电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214关闭;进行Ⅱ套反冲,由KM2控制的反冲泵M2工作,电磁阀YVX21、YV222和YV223打开(反冲工作一段时间后自动停止);Ⅱ套反冲洗的同时,起动Ⅰ套净化装置进行净化,如此反复循环。
④Ⅰ套和Ⅱ套装置在工作的过程中可通过微机界面上的停止按钮随时可以停止工作,Ⅰ套和Ⅱ套装置也可以单地进行反冲。
⑤进水加压泵M1通过模拟量输出模块对变频器进行变频调速。
⑥当M1、M2过载或变频器故障时,进行声、光报警,以提示操作人员进行处理。
⑦变频器故障时可给PLC提供相应的控制信号。
⑧必要时,可将电磁阀YVX15打开,使净化装置断水。
⑨考虑到电动机的惯性,系统停止工作时,先停止水泵,短暂延时后再关闭阀门。
3、控制系统的设计
(1)控制系统的结构
根据工艺要求,考虑到系统中处理的主要是开关量信号,所以采用PLC来实现对整个系统的控制;采用组态软件对系统进行显示和监控。
(2)PLC系统设计
本系统采用OMRONC200HE系列的PLC,从系统的输入/输出点数考虑,PLC系统构成如图2所示。
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PLC控制系统中包括:8槽CPU底板(C200HW-BCO81-V1)一块,通过内置的总线将各模块连接在系统中;电源模块(PA204)一块;CPU(CPU42-E)一块;16点开关量输入模块(ID212)一块;16点开关量输出模块(OC225)一块;8路模拟量输入模块(AD003)两块,分别对Ⅰ套和Ⅱ套净化装置的压力和流量进行采集;8路模拟量输出模块(DA004)一块,对变频器进行控制,从而对进水加压泵进行控制。
编程软件采用OMRON公司SYSMAC-CPT通用软件包,它可对C200HE系列及其它系列进行编程。SYSMAC-CPT是基于bbbbbbs环境下的编程软件,将它装入上位计算机中,用RS-232通信线和PLC连接,采用梯形图直接对PLC编程和监控,编制的程序可在PLC和计算机之间相互传送或存储在磁盘上。
(3)上位机监控组态软件
本系统采用美国Inbbtion公司的FIX6.1工业控制组态软件,通过RS-232串行通讯口使PC机与C200HE系列的PLC进行通讯。
通过FIX组态软件可以对工艺过程进行实时监控。FIX组态软件是以块为基础的,不同类型的块可以定义多种不同的节点,每个节点承担了一定的控制功能,在整个水处理的工作过程中,要用到模拟数值输入/输出块、数字数值输入/输出块、计算块等。上位机对电磁阀的控制就通过数字数值输出块来进行,每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。因此,上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示,而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令,对现场进行控制。通过模拟块,上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和流量的实时数据,再经过计算块的转换,在上位机上将数值实时地显示出来,并对系统出现的故障能及时报警。旋转流管式膜微滤监控界面如图3所示,数据的实时曲线和历史曲线如图4所示。
4、结语
旋转流管式膜微滤是一种新的污水处理工艺,采用本文所设计的控制方案对其进行自动控制,各项指标均达到工艺要求,了较好的控制效果。目前,控制系统已调试完毕并投运,运行情况良好。
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