基于PLC和触摸屏的数字闭环流量控制水处理系统的设计及应用

　　前 言

　　在工业现场控制领域，可编程控制器(PLC)一直起着重要的作用。随着现代医疗技术的发展，医用透析水处理系统运行自动化水平不断提高，PLC在此行业中的应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用，使得PLC的应用更加灵活，同时可以设置参数、显示数据、以动画等形式描绘自动化过程，使得PLC的应用可视化。

　　血液透析用水处理系统从最初的20世纪80年代的软水系统透析，到20世纪90年代的单级反渗透系统透析，再到21世纪初的双级反渗透，直到今天，还仍然不断有新材料、新技术在血透行业中应用，数字闭环流量控制水处理系统便是一个专门应用于血液透析用水处理领域的新型技术[1-3]，采用此项技术可以将目

　　前血液透析用水处理系统50%～75%左右的水利用率最大限度的提高，最高可达90%，并可避免在血透中心病人不足时用水的浪费，在达到节水节能目的的同时，又大大减少了医疗机构的费用支出。系统采用PLC控制技术、现代电子测量技术和透析膜应用等相关技术，用户通过触摸屏控制系统的运行，可以使控制更加直观，操作更加简单、方便。

　　1 数字闭环流量控制水处理系统的工艺流程

　　数字闭环流量控制系统可以在不影响反渗膜的使用寿命和透析用水的水质参数的前提下，有效的减少废水的排放量，供水系统的浓水排放量按照实际用水量进行匹配排放，即用多少水，排多少水。系统通过3个数字电子流量传感器对不同部分的水流速进行测量，传递给中央处理单元(PLC控制器)，经过运算得到相应的浓水排放量，通过驱动执行机构流量调节阀的开启角度将适量的浓水排放，其余的浓水通过调节阀的另一路返回到配水单元中。系统控制原理图如图1所示。

　　2 控制系统的硬件组成  控制系统的核心采用松下电工的小型PLC-FP0^[4-5] ，人机界面采用触摸屏MT-500，执行机构为一个步进电机组成的电动流量调节阀，由PLC控制启动工作。

　　2.1 松下FP0

　　松下FP0是一款超小型PLC，外形尺寸为高：90 mm，长：60 mm，宽：25 mm，类似于香烟盒大小，但它运行速度快，每条基本指令执行时间约为0.9μs，同时有存储5000布指令程序存储器和大容量的数据存储器，因此设计选用FP0做系统的控制核心，不仅能可靠完成水处理系统的任务，还能实现嵌入到设备内部，减少了设备体积和外形美观。

　　2.2 MT-500触摸屏

　　触摸屏是一种新型的人机界面,是集显示器和触摸开关于一体的可编程设备,简称TP(touch panel)。MT-500触摸屏是台湾和可公司专门面向PLC开发的人机界面，它更有以下独到特点：(1)和绝大多数的PLC直接连接，对PLC内的软继电器和存储单元直接设定;(2)256色的显示方式，界面更丰富多彩;(3)强大的32位RISC处理器，其有更快的处理速度等。所以在数字闭环流量控制系统中，人机界面采用了MT-500触摸屏，并利用Easy Builder软件开发出触摸屏画面软件，使水处理系统的操作简单直观。