摘要：在本次對水處理設備的升級改造中，使用了SMART系列PLC的SR40型號CPU作為控制器，SAMRT700IE人機界面作為監視操作器，EMAM06(4AI/2AQ)對電導率、壓力、溫度等模擬量信號進行處理。通過次改造，充分發揮了SR40型號CPU的系統功能，來實現對設備的控制和監控，也使我對小型機的功能有了新的認識。

關鍵詞：水處理  plc 人機 變頻器

一、項目簡介

隨著我國經濟的快速發展，綜合國力的顯著提高，科學技術在各學術領域內交流與合作的廣泛開展;作為血液透析水處理設備凈化領域內重要組成部分之一——水處理，得到了越來越多的關注。它的進步與發展，將直接影響醫用檢驗分析純水機到患者的生存質量，對改善和延續患者的生命有著深遠的意義。 

衡量透析用水處理產品優劣的標準是其能否為血液透析提供優質的純化水。其本身作為一種醫療設備，功能的完備性、性能的穩定性、操作的方便性也是一項十分重要的指標。

2015年3月國家藥監局即將實施新的透析用水標準（YY0572-2015），新標準對水處理設備提出了更高的要求，為了響應國家要求同時適應市場發展，公司決定對整套系統升級改造。考慮到醫療設備對系統穩定性的要求，決定控制系統改用西門子控制系統。

二、工藝原理

市政自來水—原水箱—原水泵—砂濾器—炭濾器—軟化器——精密過濾器---反滲透主機---純水箱——純水泵——UV殺菌器——精密過濾器---―純水

1、原水箱     

作用：克服管網供水的不穩定性，保證整個系統的供水穩定連續；同時也給各設備長期性能可靠提供了保障。     

2、原水泵   

作用：給預處理各設備提供必需的工作壓力。     

3、機械過濾器（石英砂過濾器）     

作用：原水首先經過機械過濾器，在過濾器中放置12-24目的精致石英砂，使原水中的絮凝 體、鐵銹等懸浮雜質在此過程中被截留。由于機械過濾器在工作中截留了大量的懸浮雜質，  

4、活性碳過濾器   

作用：本工藝采用活性碳過濾器，作為反滲透裝置的予處理，是非常重要的。反滲透系統要求進水指標SDI≤5，余氯<0.1mg/L。為滿足其進水要求，需進一步純化原水，使之達到反滲透的 進水指標。在反滲透裝置前設置碳濾器，    

5、全自動軟化水器或加藥裝置   

作用：除去水中硬度（Ca2+ 、Mg2+）的過程稱為軟化。本設備裝填001×7強酸型Na離子交換樹脂，用鈉離子置換原水中的鈣、鎂離子，使原水中的殘余硬度低于0.03mmol/L。軟化的目的 是防止反滲透膜表面結垢，以延長反滲透膜的使用壽命和處理效率。      

6、精密過濾器     

作用：精密過濾又稱為保安過濾器。它是原水進入反滲透膜裝置前的一道處理工藝。PP過濾芯具有過濾流量大，納污量大，壓力損耗小的特點，可阻截不同粒徑的雜質顆粒，集表面過濾 

與深層過濾于一體。精密過濾器使用一定時期后也有堵塞現象，因此，一定時期后PP熔噴濾芯必須更換，更換依據：精密過濾前后的壓力差在0.05-0.1Mpa時更換。    

7、高壓泵      

作用：高壓泵是提供給反滲透系統所需產水流量及水質的工作壓力。使過濾水經過泵體后達 到10公斤左右的壓力，以滿足膜體的進水壓力，保證純水的出水量。      

8、反滲透裝置（純水裝置）       

作用：反滲透裝置是純化水生產線的主要部分。本裝置選用美國陶氏公司生產的節能型復合膜ESPA型反滲透膜元件。ESPA系列為高脫鹽率苦咸水淡化膜。可在較低操 

作壓力下，獲取高水通量，其平均脫鹽率99.5%。由于ESPA膜具有上述的優點，從而為水泵、壓力容器、管道、閥門等配套設備的選擇提供了更為廣泛的空間。而且使用功率更小的電機即可滿 足工作的需要。同時，ESPA膜的高水通量、高脫鹽率的特性，這些都使設備制造成本和系統設備投資費用大為降低，并且可大量的節省能源，降低了系統的運行費用，提高水質。    

9、水箱（原水箱）      

作用：儲備反滲透產品水，并為下一級系統工作提供穩定的供水。控制：水箱內設有高，低液位開 關，控制高壓泵和增壓泵。當平衡水箱處于低水位時，增壓泵自動啟動，開始產水。 當水箱處于高水位時，高壓泵停止工作。 

10、增壓泵     作用：給后級混床提供必需的工作壓力。     

11、純化水箱（成品水箱）     

作用：混床出水，進入純化水箱，再通過純化水箱送至各用水點。     

12、精過濾處理器 作用：選用1μm聚丙烯材料濾芯，可有效截留管道內的極微小顆粒及殺滅的細菌

預處理部分

設備主機

設備整體

設備管路

應用大廳

純水用于透析機

三、方案選型

1、控制方案設計

針對本系統特點，選用小型plc，系統需要對壓力，電導，溫度等模擬量控制加裝模擬量控制模塊，使用人機界面完成對設備的操作與監控。

2、IO表設計及PLC選型

3、其它主要電氣設備選型

另外選擇了其他主要設備如下：

設備控制柜

四、編程與調試

1、IO控制程序編程與調試

主程序：程序初始化→主程序→子程序調用→輸出控制

子程序：1，自動 2，手動 3，定時開關機 4，脈動沖洗 5，數據處理 6，化學消毒 7，熱消毒 8，pid運算 9，應急供水 10，記錄操作 11，報警處理

1、畫面的編程與調試

五、應用體會

S7-200 SMART 麻雀雖小，五臟俱全，本次使用的SR40型號CPU的PLC進行系統設計和編程，整體感覺使用性能良好，很適合在系統點數要求不高的場合使用。與之前的控制系統相比，雖然控制點數上略有減少，但是本體集成的串口為通訊總線的建立提供了非常便利的條件，使得許多較為復雜的設備可以簡單地與PLC連接，也使得PLC本身具有了可以擴展的特性。

參考文獻

【1】《電導率顯示調節器 SDC35/36使用說明書 詳細篇》，山武自動化儀表（上海）有限公司

【2】《施耐德變頻器AT301技術手冊》

【3】《S7-200 SMART PLC串口通信說明（圖文并茂）》

【4】《S7-200_SMART 系統手冊》，西門子（中國）有限公司