設(shè)施農(nóng)業(yè)反滲透處理設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計

設(shè)施農(nóng)業(yè)反滲透處理設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計

隨著國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，自動控制設(shè)備被廣泛應用于設(shè)施農(nóng)業(yè)，以及反射水處理系統(tǒng)已成為重要的收獲過程。目前國內(nèi)的反滲透水處理系統(tǒng)雖然在功能上基本都可以滿足農(nóng)業(yè)設(shè)備的需求，但操作門檻高，日常運行需要依靠技術(shù)人員觀察各類表計，并對控制部件進行相應調(diào)整，各處理環(huán)節(jié)控制分散，設(shè)備運行操作對技術(shù)人員要求專業(yè)化程度高，需要頻繁巡視和維護。本設(shè)計針對反滲透水處理系統(tǒng)操作門檻高、對人員依賴重的問題，將專家方案內(nèi)置于主控程序中，把處理設(shè)備設(shè)施運轉(zhuǎn)的規(guī)律邏輯化，通過可編程邏輯控制對現(xiàn)場工藝傳感器信號的采集和預置主控參數(shù)的比對，實現(xiàn)設(shè)備的智能化運轉(zhuǎn)，降低了對操作人員的需求。針對設(shè)施農(nóng)業(yè)種植人員對自動化設(shè)備的操控問題，本設(shè)計將三維畫面及動態(tài)畫面引入人機交互，用三維畫面模擬設(shè)備和設(shè)施場景，用動態(tài)畫面表達設(shè)備和環(huán)境的各種動態(tài)，使得設(shè)備運行直觀和具有趣味性。1plc與變壓器接口設(shè)施農(nóng)業(yè)反滲透水處理測控系統(tǒng)框圖如圖1所示。PLC采用XL5E16T，通過A/D模塊XL-2AD采集液位信號，XL-4AD2DA模塊采集液位、壓差、壓力、電導率、流量信號，并通過4～20mA信號對加藥裝置進行調(diào)頻。PLC與變頻器通過RS485接口進行Modbus-RTU通信，根據(jù)反饋的壓力設(shè)置PID恒壓運行，實現(xiàn)運轉(zhuǎn)頻率的自調(diào)整，與觸摸屏TPC1061Gi通過以太網(wǎng)通訊口進行Modbus-TCP/IP通信，進行數(shù)據(jù)交互便于對制水工藝流程的實時監(jiān)控和調(diào)整。設(shè)施農(nóng)業(yè)反滲透處理設(shè)備電器板如圖2，包含PLC及擴展模塊、DC24V開關(guān)電源、AC24V控制變壓器、調(diào)試電源、電導率儀表、變頻器、交流接觸器、熱繼電器、中間繼電器等。2通信配置2.1實施參數(shù)設(shè)置PLC與變頻器采用Modubs通訊協(xié)議的RTU(RemoteTerminalUnits）模式，PLC和變頻器的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位等基本參數(shù)必須設(shè)置一致。變頻器選用英威騰Goodrive200A系列，通過面板對功能碼進行修改設(shè)，P00.01運行指令通道設(shè)置2（通訊運行指令通道）；P14.00本機通訊地址設(shè)置為2（從站地址）；P14.01通訊波特率設(shè)置為4(19200BPS);P14.02數(shù)據(jù)位校驗設(shè)置為1（數(shù)據(jù)位8，偶校驗，停止位1）。PLC通過對菜單欄的串口通信設(shè)置（圖3）后，利用REGRK2H2100K1D100K2命令對變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、故障進行讀取，如圖4所示。2.2彥氏機和觸摸通信將PLC與觸摸屏設(shè)置在同一網(wǎng)段內(nèi)，觸摸屏遠程IP和PLC的IP地址設(shè)置相同，觸摸屏和PLC通過網(wǎng)線連接RJ45口。如圖5所示。3元圖形畫面組態(tài)軟件選用選用MCGS嵌入版，為了實現(xiàn)界面的三維效果，運用三維建模軟件solidworks對設(shè)施農(nóng)業(yè)反滲透處理設(shè)備的現(xiàn)場布置進行建模，渲染后形成三維畫面（圖6），對比二元圖形畫面（圖7），三維主體畫面能更加直觀表現(xiàn)出現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施的運行狀態(tài)。為達到視覺效果，運用Photoshop對管道內(nèi)流體進分段繪制，保存為背景透明的PNG格式圖片。運用組態(tài)軟件中用位圖工具將流體圖片導入畫面中，并對圖片的可見度進行分別設(shè)置（圖8），對用戶窗口屬性設(shè)置中的循環(huán)腳本進行編輯（圖9）循環(huán)時間設(shè)置為300ms，模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)。4控制自運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)，測試自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)，測試自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自運轉(zhuǎn)自反滲透水處理系統(tǒng)的核心控制程序包含：模擬量初始化及自動補水程序、砂石活性炭過濾器自清洗程序、加藥量自整定程序等幾部分，通過預設(shè)定參數(shù)的方式，結(jié)合傳感器對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采樣，實現(xiàn)邏輯執(zhí)行自運轉(zhuǎn)的效果。4.1浮點數(shù)和液位傳感器偏移量計算模擬量初始化及補水程序如圖10所示，程序現(xiàn)場采樣傳感器信號進行數(shù)值轉(zhuǎn)換，模擬量模塊1的AD輸入通道1接原水桶液位變送器，將液位值（0～16383）轉(zhuǎn)換成32位浮點數(shù)存于寄存器D0中，通過對空液位時觸發(fā)M0上升沿計算出傳感器偏移量存于寄存器HD2中，通過浮點數(shù)計算減去偏移量HD2，再乘以液位傳感器量程HD0后除以K16383取得原水液存于寄存器D6中。通過浮點數(shù)比較指令ECMP，對原水液位D6與預設(shè)值原水桶高液位HD100、原水桶補水液位HD102、原水桶低復位液位HD104及原水桶低液位HD106進行比較檢測出水源狀態(tài)，并通過定時器T0進行延時判斷，實現(xiàn)原水桶自動補水同時原水是否缺液將為其他核心部分提供運行依據(jù)。4.2過濾器自清洗程序砂石活性炭過濾器自清洗程序如圖11所示，反滲透水處理系統(tǒng)的砂石活性炭過濾器自清洗程序通過對砂石活性炭過濾器進出口壓差的采集，與預設(shè)定閾值HD116進行比對，通過定時器T3隔絕沖擊壓差和干擾，按預設(shè)時間執(zhí)行設(shè)備反洗、設(shè)備正洗和設(shè)備補水流程，清洗完成后復位自清洗狀態(tài)返回清洗前流程。4.3加藥量的計算加藥量自整定程序圖12所示，RO反滲透阻垢劑添加量根據(jù)水質(zhì)檢驗報告粗擬定預設(shè)值HD122，依據(jù)采集的處理水量D30計算出額定加藥量，每T3時長進行一次微整定，根據(jù)采集的RO壓差D46與擬定的砂石壓差啟動閾值HD118進行比對，根據(jù)差額進行偏差調(diào)整，最終通過QD10200通道對計量泵頻率進行調(diào)整，達到調(diào)整阻垢劑加藥量的目的，同時通過反向計算出實際加藥量D134，用于觀察和后期修正。5采用先進處理水處理系統(tǒng)進行調(diào)整5.1電源系統(tǒng)的調(diào)試按圖紙完成現(xiàn)場設(shè)備的連接后，對各元器件及設(shè)備進行點動測試，觀察設(shè)備響應情況，同時對各傳感器信號偏差調(diào)整。5.2帶負荷試驗運行帶負荷試運轉(zhuǎn)時根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整預設(shè)閾值，檢驗現(xiàn)場管路是否正常無泄漏，同時指導現(xiàn)場管理及操作人員設(shè)備的工作原理和注意事項。6界面的動態(tài)效果本設(shè)計通