在本次對(duì)水處理設(shè)備的升級(jí)改造中，使用了SMART系列PLC的SR40型號(hào)CPU作為控制器，SAMRT700IE人機(jī)界面作為監(jiān)視操作器，EMAM06(4AI/2AQ)對(duì)電導(dǎo)率、壓力、溫度等模擬量信號(hào)進(jìn)行處理。通過次改造，充分發(fā)揮了SR40型號(hào)CPU的系統(tǒng)功能，來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和監(jiān)控，也使我對(duì)小型機(jī)的功能有了新的認(rèn)識(shí)。

一、項(xiàng)目簡介

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，綜合國力的顯著提高，科學(xué)技術(shù)在各學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)交流與合作的廣泛開展;作為血液透析水處理設(shè)備凈化領(lǐng)域內(nèi)重要組成部分之一—— 水處理，得到了越來越多的關(guān)注。它的進(jìn)步與發(fā)展，將直接影響醫(yī)用檢驗(yàn)分析純水機(jī)到患者的生存質(zhì)量，對(duì)改善和延續(xù)患者的生命有著深遠(yuǎn)的意義。

衡量透析用水處理產(chǎn)品優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備，功能的完備性、性能的穩(wěn)定性、操作的方便性也是一項(xiàng)十分重要的指標(biāo)。

2015年3月國家藥監(jiān)局即將實(shí)施新的透析用水標(biāo)準(zhǔn)（YY0572-2015），新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水處理設(shè)備提出了更高的要求，為了響應(yīng)國家要求同時(shí)適應(yīng)市場發(fā)展，公司決定對(duì)整套系統(tǒng)升級(jí)改造?？紤]到醫(yī)療設(shè)備對(duì)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(jī)—— 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(gè)系統(tǒng)的供水穩(wěn)定連續(xù)；同時(shí)也給各設(shè)備長期性能可靠提供了保障。  

2、原水泵  

作用：給預(yù)處理各設(shè)備提供必需的工作壓力。  

3、機(jī)械過濾器（石英砂過濾器）    

作用：原水首先經(jīng)過機(jī)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(jī)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(jìn)水指標(biāo)SDI≤5，余氯<0.1mg/L。為滿足其進(jìn)水要求，需進(jìn)一步純化原水，使之達(dá)到反滲透的進(jìn)水指標(biāo)。在反滲透裝置前設(shè)置碳濾器。

5、全自動(dòng)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(shè)備裝填001×7強(qiáng)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(jié)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(jìn)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(diǎn)，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(shí)期后也有堵塞現(xiàn)象，因此，一定時(shí)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(shí)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(dá) 到10公斤左右的壓力，以滿足膜體的進(jìn)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(fù)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(diǎn)，從而為水泵、壓力容器、管道、閥門等配套設(shè)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(jī)即可滿 足工作的需要。同時(shí)，ESPA膜的高水通量、高脫鹽率的特性，這些都使設(shè)備制造成本和系統(tǒng)設(shè)備投資費(fèi)用大為降低，并且可大量的節(jié)省能源，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，提高水質(zhì)。  

9、水箱（原水箱）      

作用：儲(chǔ)備反滲透產(chǎn)品水，并為下一級(jí)系統(tǒng)工作提供穩(wěn)定的供水?？刂疲核鋬?nèi)設(shè)有高，低液位開 關(guān)，控制高壓泵和增壓泵。當(dāng)平衡水箱處于低水位時(shí)，增壓泵自動(dòng)啟動(dòng)，開始產(chǎn)水。 當(dāng)水箱處于高水位時(shí)，高壓泵停止工作。

10、增壓泵    

作用：給后級(jí)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(jìn)入純化水箱，再通過純化水箱送至各用水點(diǎn)。  

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(xì)菌。

預(yù)處理部分

設(shè)備主機(jī)

設(shè)備整體

設(shè)備管路

應(yīng)用大廳

純水用于透析機(jī)

三、方案選型

1、控制方案設(shè)計(jì)

針對(duì)本系統(tǒng)特點(diǎn)，選用小型plc，系統(tǒng)需要對(duì)壓力，電導(dǎo)，溫度等模擬量控制加裝模擬量控制模塊，使用人機(jī)界面完成對(duì)設(shè)備的操作與監(jiān)控。

2、IO表設(shè)計(jì)及PLC選型

3、其它主要電氣設(shè)備選型

另外選擇了其他主要設(shè)備如下：

設(shè)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(dòng) 2，手動(dòng) 3，定時(shí)開關(guān)機(jī) 4，脈動(dòng)沖洗 5，數(shù)據(jù)處理 6，化學(xué)消毒 7，熱消毒 8，pid運(yùn)算 9，應(yīng)急供水 10，記錄操作 11，報(bào)警處理

2、畫面的編程與調(diào)試

五、應(yīng)用體會(huì)

S7-200 SMART 麻雀雖小，五臟俱全，本次使用的SR40型號(hào)CPU的PLC進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編程，整體感覺使用性能良好，很適合在系統(tǒng)點(diǎn)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(diǎn)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(fù)雜的設(shè)備可以簡單地與PLC連接，也使得PLC本身具有了可以擴(kuò)展的特性。

作者簡介

王東，機(jī)電一體化專業(yè)，長期從事自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。

參考文獻(xiàn)

【1】《電導(dǎo)率顯示調(diào)節(jié)器 SDC35/36使用說明書 詳細(xì)篇》, 山武自動(dòng)化儀表（上海）有限公司

【2】《施耐德變頻器AT301技術(shù)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