摘要：美药星（南京）制药有限公司使用的去离子水系统，电气控制部分为接触器通用电路，设备使用年代久远，由于去离子水是制药公司重要生产原料之一，其合格率直接关乎到所生产药品的合格率和服药患者的生命安全，所以将它改造为PLC程序控制电路。
关键词：去离子水(沙柱、碳柱)正反冲洗装置 PLC 电气改造
前言：随着工业科学技术的发展，对医疗机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对医疗机械设备不仅提出的产品质量的问题，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。因此公司领导要求现将公司一套上世纪90年出厂、控制系统已落后的去离子水系统进行分段改造。首先将系统前端原水过滤部分的沙柱、碳柱正反冲洗装置，改造为PLC程序控制的自动正反冲洗装置。此系统是宝应县东方水处理设备有限公司生产的FSJ41R-0.3XB二级反渗透装置，产水量为每小时
压力、电导率和电阻率均在线检测。采用PVC、ABS或304不锈钢管阀进行储罐、水泵、阀门和输送管路的连接，无毒、耐腐蚀，适应一定的温度范围，对水质不发生污染。管路的连接采用热熔式氩弧焊焊接，易清洗和消毒。与设备配套的供生产和检验用的仪器、仪表和量具的适用范围、精确度均符合生产和检验的要求，并有明显的合格标志。产水水质符合CP中关于“纯化水”各项指标，满足公司生产的需要。
1. 去离子水系统结构
去离子水系统的原料是我们生活用的自来水，原水通过水泵加压，流向前过滤装置（沙柱、碳柱），沙柱 ——通过砂芯滤板和纤维柱滤除机械杂质，如铁锈和其他悬浮物等；碳柱——充填活性碳和石英砂。去除水中的自由氯和有机物，保护离子交换树脂和某些类型的反渗透装置，使其免于提前失效。经过前过滤装置的自来水通过多级泵1加压流进RO-1膜，通过PH在线检测来向RO膜-1添加药剂保证水质否符合要求，
再流入淡水箱，淡水箱的水通过多级泵2加压流进RO-2膜，经过电导率在线检测向RO-2膜添加阻垢剂后流进纯水箱，纯水箱的纯化水通过循环泵流经紫外线灯灭菌、各取水点后回到纯水箱。
1. 沙柱、碳柱正反冲洗原存在的问题
因阀门控制按钮较多，正反冲洗时使用普通电路控制，正反冲洗时间较长，操作时操作人员对时间的把握不太准确，长时间不规范操作会对整个去离子水系统的一、二级RO 膜正常运行造成影响。因此现将系统改造成PLC程序控制。
4. 沙柱、碳柱正反冲洗PLC电气改造 系统改造选用三菱FX2N-32MR可编程控制器，输入端16点、输出端16点，选用交流220V,2W-200-20型电磁阀门，按钮选用LAY3，原水泵电机2.2KW，空开选用正泰DZ47-63/D10小型断路器，继电器选用正泰JZX
5. 沙柱、碳柱正反冲洗的PLC电气控制原理
沙柱、碳柱正反冲洗的PLC程序如下：
利用FX2N系列PLC的步进指令，可以方便的实现冲洗过滤的顺序控制，前过滤冲洗装置的正反冲洗过程可分别用状态继电器S20,S21，S22，来表示。
开机运行时，初始化脉冲M8002将初始化状态S0置位，当停止按钮X0，低液位X2，过载X3，任一控制元件的控制状态发生改变，系统将置位为初始状态S0，X0接通系统将从S0（初始状态）转换到S20。同时S0自动复位，S20步进触头接通计时器T0，T0计时5分钟，用SET 指令对Y0、
Y1进行置位，用OUT指令使Y2、Y3得电工作，当计时器计时5分钟后，系统从S20跳转到S21并断开Y2，Y3的线圈电压，同时接通计时器T1，T1计时5分钟，用SET指令置位沙柱正向冲洗阀Y4,用OUT指令接通Y5线圈电压，当计时器计时5分钟条件满足后，程序从S21跳转道S22并断开Y5线圈电压，同时接通计时器T2，T2计时5分钟，用OUT指令接通碳柱反冲洗的两只电磁阀Y6、Y7线圈电压，当计时器计时5分钟条件满足后，系统从S22跳转到S23并断开Y6、Y7线圈电压，并用SET指令对Y10、Y11进行置位，当停止按钮动作，S0复位，RET指令对SET置位的原件复位，程序结束。
6. 沙柱、碳柱正反冲洗PLC改造后的电气调试
1）检查PLC电源和输入端、输出端接线是否正确,检查主电路和其它控制器接线是否完好。
2）合上电源开关Q。
3）启动原水泵电机，电机得电工作。
原水泵出水电磁阀（B-V-005）得电工作，沙柱反冲洗进水阀（B-V-007）沙柱排水阀（B-V-008）得电工作，系统进入沙柱反冲洗程序；定时器T0计时300秒后进入下一步，程序接通沙柱正向冲洗阀（B-V-006）线圈电压，沙柱排水阀（B-V-009）线电压圈，计时器T1工作，T1计时300秒，同时沙柱反向冲洗的两只电磁阀同时失电退出冲洗程序，沙柱进入正向冲洗程序，当计时器T1计时300秒断开沙柱正向冲洗排水阀（B-V-009）线圈电压，系统进入碳柱反冲洗程序，T2计时300秒，碳柱反向冲洗阀（B-V-011）线圈得电，碳柱排水阀（B-V-012）线圈得电，当计时器T2计时300秒后进入下一步，并断开碳柱反向冲洗的两只电磁阀线圈电压，接通碳柱正向冲洗阀（B-V-010）线圈电压、碳柱正向排水阀（B-V-013）线圈电压，管路导通；预处理单元排水管道保持通畅，进行碳柱正向冲洗。当停止按钮动作，程序结束。
6. 系统常见电气故障的检修方法
当系统故障无法启动，检查有无电源，检查PLC输入端各元件连线是否脱落或断路，热继电器是否过载，如果电机过载，检查系统是否供水不足，或者水路不通畅，造成电机堵转，而使得电机过载。当系统压力过高在检查PLC输出端各接触器，电磁阀有无烧毁现象，如烧毁请按原型号更换。
7. 结束语
实践证明经过PLC改造后的设备, 解决以前电气控制旳一些难题,现在设备电气线路简单, 工作稳定, 反应速度快, 抗干扰能力强, 维修方便等优点, 降低了设备的故障率, 加快了生产进度, 降低了维修人员劳动强度和维修费用, 为企业创造了良好的经济效益。
通过系统PLC改造,使我学到了很多东西,不仅了解PLC工作特性和构造,还逐步适应从继电器电气图到PLC的梯形图学习过程,深深感促到新技术对企业是多么的重要,做为一名维修专业人员应该努力学习新技术、新知识,不断地充实自己,才能更好地迎接明天的挑战。
随着科学技术的发展,工业自动化水平不断提高,从企业发展角度出发,从节约资源,重视生产环保角度出发,企业对具有潜能的老设备进行自动化改造也是必然的。我们维修电工人员在企业生产中即要做好平时的维护保养的工作,还要不断地加强自身的理论学习,提高自己的业务水平,才能更好地为生产服务,为企业多做贡献。
9．答谢辞
通过这次学习，不但对学过的专业知识有了更深入的了解，同时也学到了以前没有学过PLC编程的知识，扩展了自己的知识面，更主要的是提高了我的逻辑判断和思维能力，大大提高了我的实际操作水平，让我知道怎样去应对一些实际的问题。在这次维修电工技师论文的撰写过程中，首先要衷心感谢我的指导老
参考文献：
1．孙振强《可编程控制原理及应用教程》[M]北京清华大学出版社
2．李建光《电气控制技术》 [M] 北京 机械工业出版社
3．姜 平 《维修电工技师考评教材》[M] 北京 机械工业出版社
4．宝应县东方水处理设备有限公司《FSJ41R-0.3XB操作手册》[S]
去离子水系统的工作过程如图1所示。
图1
1. 沙柱、碳柱正反冲洗工作原理：
沙柱的反冲洗：接通主回路电源按下SB0启动按钮，KM9接触器线圈得KM9吸合，原水泵得电工作，同时原水泵接触器一组辅助常开触点闭合，原水泵出水阀（B-V-005）得电工作，开启沙柱反冲阀（B-V-007）、沙柱出水阀（B-V-008），预处理排水管道保持通畅，进行反冲洗，反冲洗5分钟。
沙柱的正冲洗：开启沙柱进水阀（B-V-006）,沙柱排水阀（B-V-009）
个，关闭沙柱反冲阀（B-V-007）,沙柱出水阀(B-V-008)，预处理排水管道保持通畅，进行沙柱正冲洗，冲洗时间5分钟。
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碳柱的反冲洗：关闭沙柱排水阀（B-V-009），开启碳柱反冲阀（B-V-011），碳柱出水阀（B-V-012），预处理单元排水管道保持通畅，进行反冲洗。反洗时间5min以上。 |
碳柱的正冲洗：确定碳柱排水阀（B-V-009）关闭，开启碳柱进水阀（B-V-010），碳柱排水阀（B-V-013），关闭碳柱反冲阀（B-V-011），碳柱出水阀（B-V-012），预处理单元排水管道保持通畅，进行正冲洗5min。正洗至出水无杂质。为了确保系统核心部件RO膜能有效滤除96%以上的溶解性固体，99%以上的有机物和胶体以及100%的细菌。所以在每天开机前必须确保沙柱、碳柱正反冲洗分别不低于5min。滤去原水中对RO膜有破坏的物质，尽可能延长RO膜的使用年限。
电路图2如下：
