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摘 要

监测换热器实际上是循环冷却水的监测热交换器，通常作为监测设备放置在工作车间，被用来实时监控冷却塔的结垢以及腐蚀程度。通常在冷却塔周围的回水管线上都会安装一个监测热交换器，特殊情况下并联安装在重点冷却器上。随着水资源日益紧缺，为了节约用水，实际中更多地采用循环用水的方法，随着循环水浓缩倍缩的提高，对水质监测的要求也越来越高。目前的水质监测设备主要以监测换热器为主，能很好的利用监测换热器，加强对水质的监测，显得越来越重要。

该课题使用PLC200和组态王软件运行双腔监测换热器控制系统，运用分布式控制系统结构，完成对现场数据采集、自动控制的功能。根据系统流量控制需要，设计了针对流量控制的PID控制器，提高了流量控制的效果。系统人机交互性好、可靠性高、抗干扰能力强^[1]。

关键词：PLC 组态王 换热器 流量控制 结垢

PLC200based on monitoring of dual-chamber heat exchanger

Abstract

Monitoring circulating cooling water heat exchanger，also known as monitoring，monitoring device is installed in the field.To monitor the system in the cooling tower corrosion and fouling situation.Location Monitoring of the heat exchanger in the cooling tower is generally close to the return pipe line，sometimes with emphasis cooler mounted in parallel.With the increasing scarcity of water resources，To conserve water，More practical use of water recycling methods，with recirculating water concentration times shrink improvement of water quality monitoring requirements are also increasing.The current water quality monitoring equipment，mainly to monitor the main heat exchanger，heat exchanger with a good monitor，strengthen the monitoring of water quality，is becoming increasingly important.

In this paper，Siemens S7-200PLC and Kingview monitor dual-chamber heat exchanger system，a distributed control system architecture，complete on-site data collection，automatic control functions.The system of traffic control needs，a fuzzy PID controller for flow control，improve the flow control effect.Human-machine interaction，and high reliability，strong anti-jamming capability.

Keywords:PLC;Kingview;Heat exchanger;Flow control;Scaling

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1监测换热器在国内使用情况 2

1.2课题的背景 2

1.3研究目的和意义 3

1.4本章小结 3

第二章 监测换热器控制系统总体介绍 4

2.1监测换热器基本概念 4

2.2常用的监测换热器 5

2.3双腔监测换热器系统结构 6

2.4本章小结 6

第三章 设计方案的确定 8

3.1 PLC控制系统的设计分析 9

3.1.1 PLC的结构 9

3.1.2 PLC的工作原理 9

3.1.3 PLC控制系统的设计步骤 9

3.2 监测换热器PLC控制系统的设计分析 10

3.2.1系统硬件设计 10

3.2.2系统软件设计 11

3.2.3主要功能模块设计 12

3.3 PLC的选择 12

3.4双腔监测换热器系统设备 13

3.5地址分配表 15

3.6本章小结 16

第四章 组态界面的设计 18

4.1组态软件的介绍和选择 18

4.2选择组态王软件的好处 19

4.3双腔监测换热器组态界面的分析与介绍 19

4.4 本章小结 24

第五章 软件部分的设计 25

5.1梯形图程序 25

5.2调试原理 26

5.3调试过程 27

总 结 29

参考文献 30

致 谢 31

第一章 绪论

监测换热器是一种小型热交换器，工业上经常被用来模拟实际生产。大多数情况下被用作实时监控循环水冷却装置中热交换器的结垢和腐蚀程度，一旦超标还可完成报警。

如今冷却水处理技术在很多生产制造行业已经成为必不可少的部分，这一趋势促使循环冷却水系统中监测换热器的技术也在不断的发展。早在70年代国内引进的来自美国，日本以及法国等300000吨氨合成设备，但是当时换热器技术还不成熟，导致换热器装置的结垢和腐蚀问题相当严重，带来了巨大的修复费用。1980年底，对水冷器设备的腐蚀情况进行统计，引进的13套大化肥装置的水冷器，其中一千多台冷却水装置中就有一百多台出现了问题。单是壳程水冷器就有六十几台更换过。根据当时的统计，一台当壳程水冷器用三十八个月就必须更换，而开发者给出的使用时间却是十年，可想而知，监测换热器技术不成熟带了的严重后果。有的时候，因为冷却水设备的严重腐蚀，导致设备外壳厚度变，并且因为外壳腐蚀，导致装置表面粗糙，流动阻力也明显变大，使得泵运行需要的动力也在增加，同时装置结垢问题的产生，使得热交换率变低，工作效率不达标，所以工厂支付的维修和生产经费也自然变多。

为了让循环冷却水装置长寿命，高效率，少花费地运行，必须大力发展监测换热器技术。监测换热器技术对结垢和腐蚀情况的监控管理，提前修理有效的防止设备瘫痪。

本次所要开发研制的双腔监测换热器属于循环冷却水系统运行管理中的现场监测环节。它可对冷却水系统日常的腐蚀，沉积物和微生物等情况进行监测，改进水稳定剂配方，指导循环水加药，从而掌握冷却水处理方案的处理效果，保证循环冷却水系统的优质运行，提高生产的安全可靠性，节省药剂费，降低生产成本等^[2]。

1.1监测换热器在国内使用情况

目前世界上监测换热器技术还不成熟，中国这项技术在工业上也刚刚启用，仅仅少部分企业在开发，由于投入资金普遍不高，所以开发不完善，生产出来的设备存在很多问题。下面总结一下常见的一些问题：就敞开式循环冷却水系统而言，各种各样的小虫子会进入凉水塔里影响正常工作，这些虫子只要飞到监测换热器里面，浮子流量计就会被封堵，更有可能会直接失灵，以至于采集的数据不准确，流量不达标。很多工厂采取了一些措施，比如配一个金属过滤网在设备的水循环主进口通道上，但是一段周期以后，过滤网出现堵塞，依旧会出现上面的状况。只要开停车，蒸汽系统就会产生水份，这些水份流到换热器装置后，系统就会出现故障，导致压力和温度异常，采集的读数不准确。

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