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(jiān)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(fā)揮了SR40型號CPU的系統(tǒng)功能，來實現(xiàn)對設備的控制和監(jiān)控，也使我對小型機的功能有了新的認識。

一、項目簡介

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，綜合國力的顯著提高，科學技術在各學術領域內(nèi)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(nèi)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(fā)展，將直接影響醫(yī)用檢驗分析純水機到患者的生存質(zhì)量，對改善和延續(xù)患者的生命有著深遠的意義。

衡量透析用水處理產(chǎn)品優(yōu)劣的標準是其能否為血液透析提供優(yōu)質(zhì)的純化水。其本身作為一種醫(yī)療設備，功能的完備性、性能的穩(wěn)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(jiān)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(fā)展，公司決定對整套系統(tǒng)升級改造?？紤]到醫(yī)療設備對系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，決定控制系統(tǒng)改用西門子控制系統(tǒng)。

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(wǎng)供水的不穩(wěn)定性，保證整個系統(tǒng)的供水穩(wěn)定連續(xù)；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(jīng)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(zhì)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(zhì)。  

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(tǒng)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(zhì)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(xiàn)象，因此，一定時期后PP熔噴濾芯必須更換，更換依據(jù)：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(tǒng)所需產(chǎn)水流量及水質(zhì)的工作壓力。使過濾水經(jīng)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(chǎn)線的主要部分。本裝置選用美國陶氏公司生產(chǎn)的節(jié)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?？稍谳^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(yōu)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(tǒng)設備投資費用大為降低，并且可大量的節(jié)省能源，降低了系統(tǒng)的運行費用，提高水質(zhì)。  

9、水箱（原水箱）      

作用：儲備反滲透產(chǎn)品水，并為下一級系統(tǒng)工作提供穩(wěn)定的供水?？刂疲核鋬?nèi)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(chǎn)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(nèi)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(tǒng)特點，選用小型plc，系統(tǒng)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(jiān)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(diào)試

1、IO控制程序編程與調(diào)試

主程序：程序初始化→主程序→子程序調(diào)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(shù)據(jù)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

2、畫面的編程與調(diào)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(tǒng)設計和編程，整體感覺使用性能良好，很適合在系統(tǒng)點數(shù)要求不高的場合使用。與之前的控制系統(tǒng)相比，雖然控制點數(shù)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。

作者簡介

王東，機電一體化專業(yè)，長期從事自動化系統(tǒng)的設計開發(fā)工作。

參考文獻

【1】《電導率顯示調(diào)節(jié)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(tǒng)手冊》，西門子（中國）有限公司