浅谈PLC在臭氧发生器系统中的应用
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作者: 石艳红 李亮亮 刘汉
摘 要：自1969年美国数字设备公司研制成功第一台PLC至今，PLC作为一种专业的工业控制器，40多年来从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步。文章根据臭氧发生器应用的不同行业，分类阐述了PLC在臭氧发生器系统中的具体应用。
关键词：PLC；臭氧发生器；系统；控制；应用
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为六类，分别是：开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通讯及联网。PLC在臭氧发生器系统中的应用属于除运动控制之外的其它五类的综合应用。
1 PLC在医用臭氧发生器系统中的应用
医用臭氧发生器主要用于臭氧消毒水的制作与疾病治疗，单机间歇式工作，在线检测臭氧浓度和臭氧分解器尾气浓度。
1.1 硬件配置（表1）
1.2 控制方式
恒臭氧浓度控制，即在触摸屏上设置臭氧浓度值，PLC根据设定值自动调节发生器出气口臭氧浓度。
2 PLC在泳池臭氧发生器系统中的应用
PLC在泳池臭氧发生器系统中的应用主要为泳池水恒水溶浓度控制，单机工作，在线检测水溶臭氧浓度。水溶浓度的调节可以通过手动或自动方式实现。
2.1 硬件配置（表2）
2.2 控制方式
调节水溶浓度实际调节的是臭氧产量。
2.2.1 手动调节
当PLC检测到手动控制方式有效时，转为手动调节控制臭氧产量和水溶浓度。具体实现方式：由操作者在触摸屏上输入臭氧投加值（根据经验值设置），由PLC将数字量数值转化为模拟量信号输出。
2.2.2 自动调节
当PLC检测到自动控制方式有效时，转为自动调节控制水溶浓度。具体实现方式：由操作者在触摸屏上设置实际需要的水溶浓度值，PLC不断检测设定值与检测值之间的差值，从而改变模拟量的输出值，达到改变水溶浓度的目的，既精确又稳定。
2.2.3 控制流程图（图1）
3 PLC在自来水行业臭氧发生器系统中的应用
随着新版《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的颁布及实施，加速了臭氧在自来水行业的应用，由于自来水行业工艺复杂，对臭氧发生器的智能监测及自动控制要求较高，因此PLC在自来水行业臭氧发生器中的应用更为普遍，尤其是江浙一带的大型自来水厂。
根据自来水厂的工艺要求，PLC控制臭氧发生器的方式一般为：多机组网工作，臭氧系统自带中控机与自来厂上位机通讯。
臭氧发生器与中控机之间的通讯协议可以选择PROFIBUS DP通讯协议、MODBUS RTU通讯协议、以太网通讯协议等。通讯介质为屏蔽双绞线。
臭氧系统中控机与自来水厂上位机的通讯协议一般采用以太网协议，通讯介质为光缆。
3.1 硬件配置（表3）
3.2 实现功能
（1）在线检测出水温度、出气温度、进气温度、电源温度、臭氧流量、进气压力、出气压力、臭氧功率等参数；（2）臭氧放电室进气压力自动调节；（3）臭氧放电室臭氧出气流量自动调节；（4）臭氧发生器功率调节；（5）臭氧发生器出气臭氧浓度手/自动调节；（6）臭氧发生器故障预警与诊断；（7）臭氧发生器与上位机（中控机）通讯。
3.3 控制方式
自来水厂根据具体的工艺要求，一般采用恒臭氧浓度或恒臭氧功率的控制方式。
3.3.1 恒臭氧浓度控制
恒臭氧浓度控制是一种根据臭氧浓度设置值调节臭氧运行功率的过程。即：在臭氧发生器本地或中控机/上位机上设置工艺所需的臭氧浓度值，PLC根据设置的臭氧浓度值和在线检测实际臭氧浓度二者之间的差值，不断调节PLC输出值来控制臭氧发生器的功率。如选用此种控制方式，必须在臭氧发生器出气口安装臭氧浓度在线检测仪。
3.3.2 恒臭氧功率控制
恒臭氧功率控制是根据臭氧功率设置值，调节实际臭氧运行功率的过程。即：在臭氧发生器本地或中控机/上位机上设置所需的臭氧功率值，PLC根据设置的臭氧功率值和在线检测实际臭氧运行功率二者之间的差值，不断调节PLC输出值使臭氧发生器功率达到设置值。
3.3.3 进气压力控制
进气压力控制是一个将臭氧发生室内压力自动调节至设置压力值的过程。即：在臭氧发生器本地或中控机/上位机上设置压力值，PLC根据设置的压力值和在线检测实际工作压力二者之间的差值，不断调节PLC输出值来控制臭氧发生室进气阀的开度。
3.3.4 臭氧出气流量控制
臭氧出气流量控制是一个将臭氧出气流量自动调节至设置流量值的过程。即：在臭氧发生器本地或中控机/上位机上设置所需流量值，PLC根据设置的流量值和在线检测实际出气流量二者之间的差值，不断调节PLC输出值来控制臭氧发生室出气阀的开度。
3.4 控制流程图（图2）
3.5 网络拓扑结构（图3）
4 PLC在化工行业臭氧发生器系统中的应用
近年，国家加大对环境整治的力度，臭氧被不断应用于化工行业，由于化工行业对臭氧发生器的一系列要求：检测点多、上位机监视控制臭氧发生器等，使用PLC自动控制臭氧发生器成为趋势。根据化工厂的工艺要求，PLC控制臭氧发生器的方式不同，有的只是单机控制；有的是作为下位机与中控机通讯再由中控机转传到上位机；有的直接作为上位机的下位机与上位机通讯。通讯协议可以选择MPI通讯协议、PROFIBUS DP通讯协议、MODBUS RTU通讯协议、以太网通讯协议等。
PLC系统的硬件配置、实现功能、控制方式及控制流程与在自来水行业臭氧发生器中的应用大同小异，在此不再赘述，可参见文章第三节描述。
5 结束语
通过上述举例说明，可见PLC在臭氧发生器系统中的应用越来越成熟，不仅提高了稳定性和抗干扰能力，还大大提高了工作效率，最关键的是节约能耗，降低运行成本。
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