CN206460308U - 一种新型智能在线加药系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于加药技术领域，具体涉及一种新型智能在线加药系统，包括储药设备、加药管路、控制系统，其特征在于，所述加药管路包括输药管道，输药管道上设置有用于调节输药量的计量泵、用于监测PH值得PH计，以及用于控制管路启闭的若干阀门；所述控制系统包括PLC核心控制器、PID数模控制器、GPRS模块、交换机、DCS控制器。新型智能在线加药系统将现场采集的PH值、液位、流量和温度等模拟量作为反馈值，建立PID数学模型，优化模糊自适应控制算法，建立诊断系统，计算出加药量，进而将控制数据输入至计量泵，实现精确控制药液的加入量。

Description

一种新型智能在线加药系统

技术领域

本实用新型属于加药技术领域，具体涉及一种能够智能在线控制药液添加的成套装置，新型智能在线加药系统。

背景技术

加药设备根据不同的工艺设计，精确配置各类化学药品的溶液，再用计量泵准确投加，以达到各种设计要求，如除垢、除氧、混凝、加酸、加碱等。当前电厂、药厂、化工厂和污水处理厂等行业所应用的自动加药装置，普遍存在参数单一、无法实时监测维护难等问题，因此，本单位技术人员借鉴和吸收国内外先进的加药技术、以高标准提供水处理系统解决方案为产品设计思路，设计了多参数监测的智能在线加药系统。

发明内容

本实用新型主要针对现有加药装置存在参数单一、无法实时监测维护的问题，发明了一种新型智能在线加药系统，该加药系统将药液存储罐、计量泵、加药管路、控制器等高度集成于一体，以PLC为控制核心，将现场采集的PH值、液位、流量和温度等模拟量作为反馈值，建立PID数学模型，优化模糊自适应控制算法，建立专家诊断系统，计算出加药量；进而将控制数据输入至计量泵，实现精确控制药液的加入量；该加药系统可在线监测，智能控制，实时数据传输的新型药液添加装置，以克服现有产品技术和功能上的不足。

本实用新型的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：一种新型智能在线加药系统，包括储药设备、加药管路、控制系统；所述储药设备包括带有搅拌器的药液存储罐，其特征在于，所述加药管路包括输药管道，输药管道上设置有用于调节输药量的计量泵、用于监测PH值得PH计，以及用于控制管路启闭的若干阀门；所述控制系统包括PLC核心控制器、PID数模控制器、GPRS模块、交换机、DCS控制器；其中，PLC核心控制器，通过电连线分别与PID数模控制器、GPRS模块、交换机连通；交换机通过电连线与DCS控制器连通；所述计量泵通过电连线与PLC核心控制器连通，所述PH计通过电连线与PID数模控制器连通。

作为优选，所述药液存储罐上设置有用于监测液面位置的液位计，液位计通过电连线与PLC核心控制器连通。

作为优选，所述输药管道上还设置有用于监测压力的压力表，压力表通过电连线与PLC核心控制器连通。

作为优选，所述输药管道上还设置有用于监测流量的流量计，流量计通过电连线与PLC核心控制器连通。

作为优选，所述输药管道上的若干阀门包括截止阀、电磁阀、三通阀、安全阀。

作为优选，所述输药管道上，从起始端至末尾端，依次设置截止阀、过滤器、止回阀、进液电磁阀、计量泵、排液电磁阀、压力表支路、流量计支路、截止阀、止回阀、三通阀、PH计支路；其中，压力表支路上设置有一截止阀、一压力表；流量计支路上设置有一截止阀、一流量计；三通阀与用于输送工艺水的工艺水管道连通；PH计支路上设置有一截止阀、一PH计。

作为优选，所述PLC核心控制器通过电连线分别与压力表支路、流量计支路连通；所述PID数模控制器通过电连线与PH计支路连通；所述控制系统还包括触摸屏，触摸屏通过电连线与交换机连通。

作为优选，所述输药管道，在排液电磁阀和压力表支路之间，还设置有一安全回路、一缓冲支路；其中，缓冲支路上设置有一缓冲器、一压力表，安全回路上设置有一安全阀，该安全回路的出口端连接于药液存储罐的顶部。

作为优选，所述输药管道的起始端连接于药液存储罐的下部侧壁；所述药液存储罐的底部设置有排污管，排污管上设置有排污阀；所述药液存储罐的上部设置有加药水管道，加药水管道上设置有截止阀。

综上所述，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本智能在线加药系统将现场采集的PH值、液位、流量和温度等模拟量作为反馈值，建立PID数学模型，优化模糊自适应控制算法，建立诊断系统，计算出加药量，进而将控制数据输入至计量泵，实现精确控制药液的加入量实现精确控制药剂的加入量；旨在提供可在线监测，智能控制，实时数据传输的药液添加装置，克服现有产品技术和功能上的不足；控制系统具有很好的稳定性和自适应能力，配置灵活，是可以满足用户任意选择的全新组合式加药装置，现场一站式安装，节省空间，外形美观，智能高效，维护方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标号为：1、交换机；2、触摸屏；3、药液存储罐；4、搅拌器；5、液位计；6、排污管；7、排污阀；8、加药水管道；9、截止阀；10、输药管道；11、过滤器；12、止回阀；13、进液电磁阀；14、计量泵；15、排液电磁阀；16、三通阀；17、缓冲器；18、压力表；19、安全阀；20、流量计；21、工艺水管道；22、PH计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种新型智能在线加药系统，包括储药设备、加药管路、控制系统，图中箭头为液体流动方向。

所述控制系统包括PLC核心控制器、PID数模控制器、GPRS模块、交换机1、DCS控制器、触摸屏2；其中，PLC核心控制器，通过电连线分别与PID数模控制器、GPRS模块、交换机1连通，形成通讯连接；交换机1通过电连线与DCS控制器形成通讯连接；触摸屏2通过电连线与交换机1连通，形成通讯连接。

所述储药设备包括带有搅拌器4的药液存储罐3，药液存储罐3的一侧壁面设置有用于监测液面位置的磁翻板液位计5，药液存储罐3的底部有一排污管6，排污管6上有一排污阀7；药液存储罐3的顶部有一加药水管道8，加药水管道8上有一截止阀9。

所述加药管路包括输药管道10，输药管道10的起始端连接于药液存储罐3的下部侧壁、与药液存储罐3连通。

所述输药管道10，从起始端至末尾端，依次设置截止阀9、Y型过滤器11、止回阀12、进液电磁阀13、计量泵14、排液电磁阀15、安全回路、缓冲支路、压力表支路、背压阀23、流量计支路、截止阀9、止回阀12、三通阀16、PH计支路；其中，缓冲支路上设置有一缓冲器17、一压力表18，安全回路上设置有一安全阀19，该安全回路的出口端连接于药液存储罐3的顶部；压力表支路上设置有一截止阀9、一压力表18；流量计支路上设置有一截止阀9、一流量计20；三通阀16与用于输送工艺水的工艺水管道21连通；PH计支路上设置有一截止阀9、一PH计22。

所述PLC核心控制器分别与压力表支路、流量计支路之间形成通讯连接；所述PID数模控制器与PH计支路形成通讯连接。

所述加药液计量泵采用智能化可以直接模拟量驱动控制的电磁计量泵；控制系统所采用各元器件性能稳定，实现高智能全自动控制，更有独特的自动/人工双系统，自由切换，安全稳定，使用方便。

智能在线加药系统采用机电一体化结构形式，通过计量泵的电磁脉冲作用和冲程调节原理来实现向系统计量添加药液的。

智能在线加药系统，按需要将定量的药剂加入药液存储罐内进行间歇式的搅拌，再通过计量泵送至投加点，加药量的大小可自由任意调节，以满足不同加药量的场所或不同行业的生产工艺要求。液位计用于在线监测加药系统的药液存储罐中药液的余量，药液存储罐中的药液处于低液位时，设备现场发出声光报警，又通过控制系统并将报警信号发送给DCS操作人员；通过PLC和SMART LINE系列触摸屏在线监测PH值等工艺参数，连续显示水体中PH值变化情况，当PH值到达上限或者下限设定值（与最适PH值对应）时自动开启或关闭计量泵、进口电磁阀、出口电磁阀，并发信号给控制系统（远程控制室），提醒值班人员；本加药系统还可以将温度，流量和液位等模拟量作为控制对象，用各控制器来精确控制计量泵定量加药。通过SMART LINE触摸屏来设定相关控制量参数，来满足不同行业的生产工艺的要求，带有运行历史记录，故障记录和报警功能，方便维护管理。

智能在线加药系统可以工作在手动/自动两种运行模式。运行在“手动”模式时，由操作人员按启动/停止按钮，逐一启动搅拌器、电磁阀和电磁计量泵，手动调节计量泵旋钮来控制加药量。运行在“自动”模式时，PLC控制器自动控制搅拌器间歇性工作，顺序启动进液电磁阀和排液电磁阀。PLC控制器通过PH计采集工艺水的PH实际值，根据预设定PH值（0－14），经过内部PID运算后，自动调节计量泵的模拟量输出值，通过增加或减少加药的量来满足正常生产工艺。自动模式下设定加药速度后即自行以恒定速率加药；药液储罐内液位低达下限时，自动停泵和发出声光报警信号。当PH值到达上限或者下限设定值（与最适PH值对应）时自动开启关闭计量泵、进液电磁阀和排液电磁阀，并通过控制系统发信号给远程控制室，提醒值班人员。

智能在线加药系统采用强大的以太网通信功能的新型SIMMENS-200SMART PLC和SMART LINE系列触摸屏，用一根普通的网线即可将程序下载到PLC和触摸屏中，方便快捷，省去了专用编程电缆。通过交换机以太网接口还可与其它CPU 模块、触摸屏、远程计算机进行通信，轻松组网，在线访问PLC和触摸屏的实时数据，可以远程修改参数，系统维护。

在处理速度方面，指令的执行时间更短，基本指令的执行时间可达0.15μs，在同级别小型 PLC 中遥遥领先。GPRS模块通过串口与PLC控制器进行连接通讯实时发送现场数据给指定的手机或服务器，使智能在线加药系统操作更加方便、灵活、高效、稳定、大大降低人力物力成本，提高经济效益。

计量泵选用电磁驱动方式，带4—20mA外控控制频率和手动调节旋钮，隔膜和泵头材质为PVDF。出口设电磁阀，止回阀可以排液、止回防虹吸。计量泵使用前需定好冲程并标定单位冲程流量。在自动状态下PLC控制器将现场采集的PH值、液位、流量等模拟量作为反馈值，建立PID数学模型，通过控制器输出模拟量直接驱动加药泵实现定量加药，省去了传统变频器控制加药泵的环节，大大节约了投资费用和运营维护成本。

在产品硬件方面PLC控制器具有集成PROFINET接口，实现低成本与编程设备的通讯、强大的集成工艺功能，有效的解决方案，满足自动化需求、灵活的可扩展性、安装简单方便、可拆卸的端子、紧凑的结构可大大节省了控制柜安装占用空间等特点。因此系统采用了SR60 CPU AC/DC/RLY的PLC控制器作为控制中枢，其工作电源为AC220V，节省了电源模块、数字量输入为DC24V 36点，可直接与输入点连接；数字量输出为24点输出，可跟24V中间继电器连接输出，与强电系统隔离使系统更加简单稳定可靠。

触摸屏准确地提供了人机界面的标准功能，经济实用，具备高性价比。触摸屏具有集成PROFINET（以太网）接口，实现低成本与PLC控制设备的通讯，方便，快捷，强大的通讯功能。触摸屏采用256色真彩显示，800X480 dpi宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更广阔的可视面积，使单个画面中可以显示更多信息，让操作人员具有更加舒适的视觉体验，高分辨率使画面更清晰，画质更细腻。可根据计量泵的铭牌参数和现场工艺参数，通过触摸屏进行参数设置调整，来满足不同行业工艺条件下的加药任务。

本智能在线加药系统，实现了精确控制药液的加入量，控制系统具有很好的稳定性和自适应能力，是具有先进可靠、配置灵活、满足用户任意选择的全新组合式加药设备，可根据不同的需要投加不同的药剂，系统所使用的配置是根据计量泵的数量和出口来定的，可以根据工艺需要进行参数调整设置，智能在线加药系统产品结构模块化设计，一体化组合，可方便地进行能力和功能扩展，现场一站式安装、节省空间、外形美观、智能高效、维护方便。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种新型智能在线加药系统，包括储药设备、加药管路、控制系统；所述储药设备包括带有搅拌器（4）的药液存储罐（3），其特征在于，

所述加药管路包括输药管道（10），输药管道上设置有用于调节输药量的计量泵（14）、用于监测PH值得PH计（22），以及用于控制管路启闭的若干阀门；

所述控制系统包括PLC核心控制器、PID数模控制器、GPRS模块、交换机（1）、DCS控制器；其中，PLC核心控制器，通过电连线分别与PID数模控制器、GPRS模块、交换机连通；交换机通过电连线与DCS控制器连通；

所述计量泵通过电连线与PLC核心控制器连通，所述PH计通过电连线与PID数模控制器连通。

2.根据权利要求1所述的新型智能在线加药系统，其特征在于，所述药液存储罐上设置有用于监测液面位置的液位计（5），液位计通过电连线与PLC核心控制器连通。

3.根据权利要求1所述的新型智能在线加药系统，其特征在于，所述输药管道上还设置有用于监测压力的压力表（18），压力表通过电连线与PLC核心控制器连通。

4.根据权利要求1所述的新型智能在线加药系统，其特征在于，所述输药管道上还设置有用于监测流量的流量计（20），流量计通过电连线与PLC核心控制器连通。

5.根据权利要求1所述的智能在线加药系统，其特征在于，所述输药管道上的若干阀门包括截止阀（9）、电磁阀、三通阀（16）、安全阀（19）。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的新型智能在线加药系统，其特征在于，所述输药管道上，从起始端至末尾端，依次设置截止阀、过滤器、止回阀、进液电磁阀、计量泵、排液电磁阀、压力表支路、流量计支路、截止阀、止回阀、三通阀、PH计支路；其中，压力表支路上设置有一截止阀、一压力表；流量计支路上设置有一截止阀、一流量计；三通阀与用于输送工艺水的工艺水管道（21）连通；PH计支路上设置有一截止阀、一PH计。

7.根据权利要求6所述的新型智能在线加药系统，其特征在于，所述PLC核心控制器通过电连线分别与压力表支路、流量计支路连通；所述PID数模控制器通过电连线与PH计支路连通；所述控制系统还包括触摸屏（2），触摸屏通过电连线与交换机连通。

8.根据权利要求7所述的新型智能在线加药系统，其特征在于，所述输药管道，在排液电磁阀和压力表支路之间，还设置有一安全回路、一缓冲支路；其中，缓冲支路上设置有一缓冲器（17）、一压力表（18），安全回路上设置有一安全阀，该安全回路的出口端连接于药液存储罐的顶部。

9.根据权利要求1或7或8所述的新型智能在线加药系统，其特征在于，所述输药管道的起始端连接于药液存储罐的下部侧壁；所述药液存储罐的底部设置有排污管（6），排污管上设置有排污阀（7）；所述药液存储罐的上部设置有加药水管道（8），加药水管道上设置有截止阀（9）。