第一篇：游泳池循環水凈化系統計算書

游泳池循環水凈化系統計算書

游泳池池水的衛生標準

1、水溫：成人池：26℃±1℃ 兒童池：27℃±1℃

2、PH值：7.2~7.6

3、渾濁度：<3NTU

4、尿素：<3.5mg/L

5、游離性氯：<0.3~0.5 mg/L

6、細菌總數：<100個/mL

7、大腸菌數：<18個/mL

8、有毒物質：符合TJ36表3的規定。池水循環流量

1、泳池基本尺寸：25m×16m×1.2~1.8m，兒童池：D1＝5.8m, D2＝3.8m,H=0.38m。

2、泳池有效容積：V＝［25×16×（1.2+1.8）/2］=600m3/h

3、池水循環周期：成人池：T<6h；

4、循環流量： qx=αf·V／TX 式中：αf－管道和凈化設備的水容積附加系數，αf＝1.10 V－游泳池的池水容積，由上知V=600m3

TX－循環周期，TX＝6h q成＝1.10×600／6＝110m3/h

三、補充水量

每日新鮮水補充水量按池容積的5％計，則qb’=V×5％=600 ×0.05=30 m3/d

2、游泳池每日開放時間按12h計，則每小時補水量

qb＝V／TK＝30 m3/12=2.50m3/d 補充水管管內流速不大于1.0m/s，則補充水管管徑DN32。游泳池初次補充水

1、初次補充水時間按24h設計，則每小時流量為 qC＝600 m3/24=25 m3/h

2、補充水管管內流速不大于1.0m/s，則補充水管管徑DN100。循環水泵

2、循環水量流量為池水循環流量qx＝110 m3/h

3、循環水泵揚程：Hb=1.10(hs+hx+hc)式中：hs－水處理設備（過濾器、加熱器、反應罐等）的阻力：過濾器按2mH2O計，加熱器按2mH2O計，反應罐按1mH2O計，則hs＝2＋2＋1＝5mH2O；

hX－管道系統（管道、毛發聚集器、混合器等）的阻力：毛發聚集器按2mH2O計，混合器按2mH2O計，泳池布水口按2mH2O計，管道沿程水頭損失按2mH2O估計 則hX＝2＋2＋2＋2＝8mH2O；

hC－循環水泵安裝中心與泳池池水表面的水位高差為4.7m。Hb=1.10×（5＋8＋4.7）=19.77 mH2O

3、循環水泵選用耐腐蝕的泳池專用Astral 鑄鐵質泵三臺，Code：01211 4．設計采用立式石英砂壓力過濾器，砂濾層的有效厚度按800mm計，濾料粒徑Dmin=0.5mm，Dmax=1.0mm，不均勻系數為2。壓力過濾器過濾總面積：SZ＝qx／V 式中：qx－泳池循環水量，由前知qx＝110m3/h；

V－過濾器的過濾速度，設計選用

? V＝20m/h SZ＝110／20＝5.50m2 ? V＝30m/h SZ＝110／30＝3.67m2 ? V＝40m/h SZ＝110／40＝2.75m2

壓力過濾器的數量：n=(4 SZ／D2)1/2 個 式中：SZ－壓力過濾器過濾總面積

D－壓力過濾器直徑，本設計選用D＝1.4m。

? n=(4 ×5.50／1.42)1/2＝3.35個 取3個

? n=(4 ×3.67／1.42)1/2＝2.74個 取3個 ? n=(4 ×2.75／1.42)1/2＝2.37個 取3個

壓力過濾器的反沖洗

反沖洗水量，按一個單罐計算。反沖洗水量標準采用12L/m2·S，沖洗歷時采用5min，則一個罐的反沖洗流量為 qf=（π×1.42）／4×12＝18.4L/S 折合小時流量：qf=18.4L/S=66.24m3/h 一次一個罐反沖洗用水量： Q=18.4×5×60=5520L 反沖洗一次壓力罐，為保證反沖洗強度，采用2臺循環水泵同時運行方式，預以滿足。

反沖洗用氣量按一個單罐計算?？諝夥礇_洗強度采用15L/m2·S，沖洗歷時3min，則反沖洗用氣流量： G=（π×1.42）／4×15＝23.1L/S 折合每分鐘用氣流量：G’ =23.1×60 =1386 L/min 氣洗設備采用風泵，由專業設計公司配置。

七、池水加藥：

混凝劑采用精制硫酸鋁或堿式氯化鋁 設計投加量采用3mg/L。

（2）每小時需要量：Gh=110000×3mg/L＝330g/ｈ

（3）每日按泳池工作12h計，則日需要量：G=330×12＝3960g/d=3.96kg/d PH值調整劑

（1）PH值調整劑的選定與所采用的長效消毒劑有關。由于本設計的長效消毒劑選用次氯酸溶液，它會使池水的PH值升高，故本工程選用鹽酸或碳酸氫鈉作為PH值調整劑。設計投加量采用3mg/L。需要量：

1小時需要量：Gh=110000×3mg/L＝330g/h 每日需要量：按泳池每日開放時間12h計 則Gd=330×12＝3960g/d=3.96kg/d 除藻劑

除藻劑采用硫酸銅。

除藻劑為間斷性投加，間隔時間應根據天氣氣溫情況和泳池水質情況確定。

投加量應按國家標準《GB9667-1996》的規定進行。藥劑投加方式

藥劑采用濕式投加。藥劑溶液的配制濃度為5～10％。如果PH調整劑采用鹽酸時，則溶液的配制濃度為3％。不同品種的藥劑溶液應分開投加。藥劑溶液采用計量泵定比式投加。

混凝劑溶液投加在游泳池回水管進入均衡池之前或循環水泵吸水管上毛發聚集器之前。

PH值調整劑溶液投加在加熱器之前，泳池之前的循環給水管之內。

八、池水消毒

本游泳池采用臭氧和氯組合型消毒劑。臭氧為主消毒劑，氯為輔助消毒劑，目的在于保持池水的余氯，防止交叉感染。臭氧采用分流量，按泳池循環流量的30％計，故流量為：qf=116.58×30%=34.97m3/h，取qf=35m3/h。

3、臭氧投加量按0.8mg/L設計，故臭氧需要量為 O3=116580×0.8mg/L＝396093264mg/h=93g/h

4、選用國產臭氧發生器HD－100型一臺，臭氧產量為100g/L。臭氧采用負壓時投加在經過過濾后的循環水中，為確保安全和有效混合，投加系統應設加壓泵，水射器和在線混合器。

臭氧和水混合反應罐

為確保臭氧與水充分反應殺菌，應設反應罐。反應罐的容積按反應時間不小于2min設計。

反應罐容積

投加臭氧的循環流量的分流量為35m3/h VO3=35／60×2＝1.13m3 反應罐尺寸

采用立式圓形罐，直徑為1.2m3,則有效高度為： H=4×1.13/3.1416×1.22=4.53/2.54=1.78m，取H=1.8m。

反應罐材質：為防止臭氧氧化腐蝕，采用S316L不銹鋼制造。罐體承受工作壓力0.6MPa計。長效消毒劑

長效消毒劑采用次氯酸鈉，設計投加量按1.5mg/L(有效氯)計。需要量：G=116.58×1.5g/m3＝175g/h=0.175kg/h 泳池按每日開放時間12h設計，則每日需要量： Gd=0.175×12＝2.1kg/L(有效氯)。(3)成品次氯酸鈉的貯存時間不超過5天。

（4）采用計量泵定比式投加在水加熱器之后的循環水管道內。

九、池水加熱 成人池：

泳池正常使用過程中所需的熱量 池水水表面蒸發損失的熱量：

QZ=α·γ(0.0174Uf+0.0229)(Pb-Pq)A760/B(W)式中：α－熱量換算系數，α＝1.163；

γ－與池水水溫相等時水的蒸發汽化潛熱（Kcal/kg），當池水溫度為27℃時，則γ＝581.9Kcal/kg；

Uf－泳池水面上的風速，該池為室內泳池，故Uf=0.5m/s； Pb－與泳池水溫相等時的飽和空氣的水蒸氣分壓力，該泳池池水水溫為27℃，則Pb＝26.7mmHg；

Pq－泳池的環境空氣氣溫與其相應的水蒸汽分壓力，該泳池環境氣溫為29℃，則Pq＝13.3mmHg； A－泳池的水表面面積，A＝400m2；

B－當地的大氣壓力，北京地區為759mmHg。

Q=1.163×581.9(0.0174×0.5+0.0229)(26.7-13.3)× 400(760/759)=114625.16(W)(2)泳池的水表面、池底、池壁、管道和設備等傳導損失的熱量，按池水表面蒸發損失熱量的20％計，則

QC＝QZ×20%=114.625×20%=22.93Kw(3)補充水加熱所需的熱量： Qb=[α·qb·γ(ts-tb)]/T 式中：α－換熱系統，α=1.163 qb－每日向泳池補充的水量，qb =30000L/d；

γ－水的容重，按γ=1kg/L計； ts－泳池池水溫度，ts =27℃；

tb－補充水水溫，北京市自來水按th=15℃計;T－每天水加熱器運行時間按12h計。

Qb=1.163×30000×1×(27-15)/12=418686/12=34890W=35Kw Q正=114.63+22.93+35=172.58 Kw

2、泳池初次加熱時所需熱量：

Q=1.163×V×(ts－tL)=1.163×600000×12=8373600W=8373.6Kw

3、按泳池正常使用時所需要的熱量選用池水加熱設備，則初次池水加熱所需時間為T=8373.6/172.58=48.52h 滿足規范48h要求。

必要時采用提高出水水溫的措施。

4、池水加熱方式采用全部池水循環流量的25％的水量被加熱至40℃，再與未被加熱的循環水量的75％經過冷熱水混合器充分混合，達到此要求的27℃的池水水溫要求。

5、加熱設備進、出水的溫度差： Δt= Q正／α·qX（℃）

式中：Q正－泳池正常使用過程的需熱量，Q正=172.58 Kw α－換熱系統，α=1.163 qX－泳池的循環流量，qX =110m3／h Δt=172.58/1.163×110=172.58/127.93=1.35℃

6、換熱器計算（1）容積計算Ve=S·Q·1000/1.163(tZ-tC)采用半容積式換熱器，以減少被加熱水的水頭損失，從而使其被加熱水的壓力平衡，達到冷熱水混合后的水溫恒定且滿足溫度要求。式中：S－貯熱時間按10min計，則S=0.167h；

QZ－總熱量，172.58kw；

tZ－被加熱水終溫，tZ＝40℃； tC－被加熱水初溫，tC＝25.5℃； Ve=0.167×172.58×1000/1.163(40-25.5)=28820.86/16.8635=1709(L)=1.71 m3

第二篇：游泳池游泳館循環水處理[推薦]

游泳池游泳館循環水處理

游泳池水處理分物理過程和化學過程兩部分，這兩個過程在游泳池水處理過程中缺一不可。物理過程是游泳池水通過循環水處理設備的過濾作用使池水得到凈化?；瘜W過程是指在池水循環的同時加入化學藥劑對其進行消毒、絮凝、除藻等處理，再通過物理過程的作用使池水清潔又衛生。所以，只有這兩個過程同時進行才能保證池水的水質達到國家標準，從而使您的游泳池順利通過衛生防疫部門的檢驗。最重要的是到游泳池鍛煉的人們能真正達到健身目的，而不會被傳染上疾病。以下我們討論的是游泳池水化學處理。

一、游泳池水消毒

游泳池水消毒是一個非常重要的問題，如果解決不好，游泳池便可能成為傳播疾病的場所。游泳池中水溫相宜，是傷寒、副傷寒、痢疾、肝炎、急性結膜炎、膿皰病等致病菌的適宜生長環境，肝炎病毒、腦炎病毒往往是通過水的途徑來傳播疾病 游泳池水的消毒一般應符合以下幾個要求：

1、所采取的消毒方式須具有強烈的滅菌作用，能迅速而大量地殺滅細菌，即在30秒內消滅99.9%的微生物；

2、滅菌效果應有合理的延續時間，能使游泳者帶入池中的新的污染作用被有效地控制?。?/p>

3、對游泳者的粘膜，皮膚必須無刺激性，而且不會使空氣中存有不良氣味；

4、劑量必須容易控制，并能用簡單的方法迅速測定水中藥劑的存在量及其效果；

5、在考濾一切有關因素的同時,在基本投資和運輸費用方面必須具有合理的經濟性。

要找到絕對理想的池水消毒方法是比較因難的，目前最常用的是氯消毒法。氯在水中可產生次氯酸，次氯酸會擴散到細菌的表面，穿過細胞膜進入細胞內部，在細菌內部由于氯原子的氧化作用破環了細菌中的某種酶的系統，這樣使最后導致細菌的死亡。

氯消毒的一個重要特點是在消毒過的池水中，可根據需要保持適當的余氯量，這樣便可在池水使用過中，對不斷地受到人體污染的池水持續地進行消毒作用。一般游泳池水的余氯量要求為0.4—0.6mg/1，另外，為了既保證消毒劑效率，又不能引起設備和游泳池表面腐蝕，要求游泳池中水的相對酸堿度即PH值保持在7.4—7.6。

傳統氯消毒通法中常用的有液氯、次氯酸鹽。液氯優越性在于簡便、費用低，能殺死許多細菌、病原菌、病毒和寄生蟲卵，為防止霍亂和傷寒的流行起到了關鍵性作用但是極易向外泄漏的有毒物質，貯存、使用必須注意安全，次氯酸鈉溶液是目前國內常用的強力殺菌劑、高效氧化劑和優良漂白劑，在國內各界得到廣泛應用。與現有其它消毒劑相比較，次氯酸鈉具有廣譜、高效、快速的消毒效果，并且安全、無毒，對人體無毒副作用，用途十分廣泛，是國內氯系消毒劑中理想的、制取方便且安全方便的高效消毒產品。其有效氯含量為12.5%—13.5%，并十分不穩定，易分解，不能久存。

對消毒劑的評價要綜合考慮到殺生能力及其在水中的穩定性，對水處理常用的四種消毒劑即液氯、二氧化氯、次氯酸鈉、氯胺、臭氧而言，從殺菌能力看，臭氧＞二氧化氯＞次氯酸鈉＞液氯＞氯胺；從穩定性看，氯胺＞次氯酸鈉＞二氧化氯＞液氯＞臭氧。由此可以看出，次氯酸鈉是一種消毒效果優良而且較穩定的消毒劑，它不但可用于各種水體消毒處理，還可用于其它衛生消毒。次氯酸鈉發生器與幾種消毒液的特點對比：

1、次氯酸鈉在水中的溶解度高，消毒時從水中揮發的很少，幾乎聞不見氣味。而采用液氯消毒時，操作不當時部分氯氣從水中逸出，氣味較大，需要一定時間停池排氣通風，次氯酸鈉消毒則不需要停池，這樣就延長了開池時間，可邊游泳邊消毒，靈活性大，隨機性好，約束因素少。

2、液氯運輸困難、不易儲存，且液氯屬劇毒物，對人畜有很大危害，特別是長期操作的人員，容易患氣管炎和支氣管炎。

3、次氯酸鈉氧化、脫色、去臭、去味效果顯著，可明顯的改變水的色度、臭感，不與氨、氮及含氮有機物反應。次氯酸鈉是強氧化劑，它不會與水中有機物發生取代反應生成氯胺、氯酚、三氯甲烷等有機氯化物。對水中的致癌物、有機毒物具有較強的氧化降解作用。

4、次氯酸鈉殺菌廣譜、高效，對病毒、芽孢等具有較強的殺滅能力，用量少，接觸時間短，效果好。實踐證明，次氯酸鈉非常適合于游泳池水消毒，殺滅給水傳播的各種病毒病菌、微生物等。

5、次氯酸鈉對水中的藻類生長具有殺滅及抑制能力，在投加次氯酸鈉后，可在很短的時間內殺死繁殖的藻類。

6、次氯酸鈉發生器產生的是液體，因此穩定性好，安全、無危險隱患，投加方便，易于實現定比投加。而二氧化氯發生器由于產生的是氣體，穩定性差，投加量難控制；若投加過程中出現故障，還有發生爆炸的危險。

7、次氯酸鈉發生器各項技術指標國家均有標準，而二氧化氯發生器卻屬于非標產品，用戶無法對購進的設備進行質量檢查。

8、二氧化氯發生器是電解飽和食鹽水而產生綜合消毒氣體，實驗表明二氧化氯氣體含量偏低，只占8-10%。再有二氧化氯發生器是采用隔膜電解，過濾隔膜是一種滲透膜，容易堵塞，需經常更換，在電解過程中還要人工排堿和排淡電解液。次氯酸鈉發生器是無隔膜電解，無換膜之勞，也不需排堿和排淡電解液，工人勞動強度不大。

9、二氧化氯的投加是用水作運輸載體加入到待消毒水體，這無疑是對水資源的極大浪費，次氯酸鈉可以直接投加，不需水作載體。

10、次氯酸鈉的噸水處理費用約為0.02元，而二氧化氯的噸水處理費用約為0.05元。

總之，對于游泳池水消毒來說，采用次氯酸鈉消毒法高效、低耗、安全可靠，是消毒劑產品的理想選擇。

二、游泳池水混凝處理

“游泳池池水水質標準”規定游泳池水渾濁度不得超過5度。游泳池水因泥沙、粘土、藻類、微生物及某些有機物引起水質混濁，為降低池水的渾濁度，必須對池水進行混凝處理，即向水中投加混凝劑，將水中小顆粒的渾濁物進行吸附，使其凝聚成大的顆粒，最后產生沉淀，沉淀物通過過濾器排出池外。

我公司專為游泳池備有“高效凈水劑A、B液”和“新型高效絮凝劑”，具有強力混凝作用，可通過幾個循環周期的循環過濾使池水得到凈化。

三、游泳池水除藻處理

游泳池的水溫一般在20℃—30℃之間，非常適合藻類的繁殖和生長，如不定期進行除藻處理。池水會變成墨綠色，嚴重的還使池水渾濁度增大，池底發黑并出現臭味。這種情況下，需通過以下步驟進行處理，第一加入消毒劑，第二加入除藻劑，第三加入絮凝劑，第四加強循環。

四、水處理工藝流程

游泳池水相對來說是一種易處理中水，該游泳池的水處理分為兩個部分，即游泳池的循環水處理和溢流回用水處理。綜合國內外游泳池水的處理流程，一般采用以下工藝流程。

對于原游泳池循環水采用直接過濾后投加消毒劑處理，消毒劑采用次氯酸鈉消毒液，由次氯酸鈉發生器現場制備提供。而游泳池溢流水，只要循環管道設計沒有缺陷，避免了由于系統缺陷造成的浪費用水，這樣就只有正常范圍內的溢流水。對于正常的游泳池溢流水，如要處理，就先進行混凝處理，再經過濾、游泳池循環水泵，然后再加藥消毒、最后進入游泳池。主循環過濾罐的濾料一般采用石英砂，其壽命長，過濾效果好。

第三篇：游泳池系統設計與方案

1.游泳池設計主要標準 1.1循環過濾系統

任何一個游泳池都必須具有的循環過濾系統，根據相關標準，過濾系統最為關鍵的是循環周期，投資方可根據實際使用情況，在達到國家標準內，可縮短循環周期，提高水體質量標準，具體循環周期可以按照以下公式來進行計算。1.2循環過濾模式

泳池循環方式有：順流模式、逆流模式、混流模式 游泳池采用什么樣的循環模式，取決于施工現場的實際情況和投資方的具體要求，在三種循環模式中，以混流模式的效果最好。1.3加溫恒溫系統

根據游泳池的使用性質，游泳池的池水溫度一般定為27℃。池水的加熱分兩部分：初次充水及補水加熱、循環水加熱。依據鍋爐房提供65℃的熱水條件，初次充水及補水加熱方式為采用冷、熱水混合器直接加熱，所需冷熱水量計算如下：初次充水時間一般按24h～48h計循環水加熱方式為采用板式換熱器，間接加熱，熱媒仍為65℃熱水,由于泳池一般采用UPVC材質管路,為避免熱水損壞主管,一次熱媒需要有自動控制系統,與過濾系統互鎖。1.4消毒系統

目前泳池消毒系統多種多樣，但常規常用的一般有：臭氧消毒、氯消毒、紫外線消毒。1.4.1臭氧消毒簡介

臭氧消毒是目前世界公認的最理想，最徹底，最安全的消毒方式，由于臭氧在消毒過程中最終又轉化為氧氣，固對人體無害，對環境也沒有任何的影響，是目前最環保的消毒設備，臭氧消毒設備在設備運行中有能耗低，維護簡單的優點，其缺點也同樣突出，目前臭氧的主要部件只能進口，其成本也具高不下，使得采用臭氧消毒設備時初期投入成本最高。1.4.2氯消毒簡介

氯消毒是國內最常見的消毒模式，也是衛生部門對泳池水質檢測的評價標準，對于安裝了臭氧消毒的公共商業游泳池，您還需要投加一定的氯，使水體中的有效含氯量達到衛生部門的檢測標準。

2.游泳池設計的技術參數 2.1分類 [按使用性質分] 2.1.1比賽游泳池

其設計必須符合國家和國際游泳聯合會頒布的《游泳比賽規則》的規定。在一般情況下，該類游泳池兼作水球和花樣游泳比賽之用，在不進行比賽的期間，可用于訓練和對社會游泳者開放。

2.1.2訓練游泳池

用于進行訓練和學習之用。水深較淺，其它設施與比賽游泳池基本相同。亦稱練習游泳池。2.1.3跳水游泳池

用于跳臺和不同高度跳板的跳水比賽和訓練。2.1.4兒童游泳池

供兒童初學和進行游泳之用。2.1.5幼兒嬉水池

供幼兒適應水中活動和玩耍嬉水之用。適合兒童特點，設置一定裝飾小品，如滑水梯、蘑菇噴水或其它形式噴水等。嬉水池水深更淺一些，一般與兒童游泳池合建在一起。2.2規模和規格 2.2.1規模

2.2.1.1游泳池的規模應根據所在地區的社會和經濟條件、人口數量等因素確定。共用游泳池的池水面積是根據實際使用人數計算確定的。2.2.1.2泳池人數可按下列規定計算：

(設計游泳總人數按地區人口總人數10%計算。

(最高日的最大設計游泳人數，按設計游泳總人數的68%計算。入場最大瞬時游泳人數，按最高日設計游泳人數的40%計算。(水中最大瞬時游泳人數，按最大入場游泳人數的33%計算。(2.2.2規格

2.2.2.1準游泳池為矩形平面，比賽和訓練用游泳池應按此要求建造。跳水游泳池可為正方形。其它類型的游泳池可為不規則形狀。2.2.2.2游泳池規格：

長度：應為12.5米的整倍數，如25米、50米；

寬度：由泳道的數量確定。每條泳道的寬度，一般為2.0—2.5米。但中小學校用的游泳池的泳道寬度可采用1.8米。游泳池兩側的邊泳道的寬度，至少應另增加0.25—0.5米。池水深度：淺端為1.8米—2.0米，深端為2.0—2.2米。跳水游泳池：21×25米或25×25米，水深為5—5.5米。

國際標準：標準游泳池長50米，寬21米，奧運會世界錦標賽要求寬25米。另外還有長度只有一半即25 米的游泳池稱為短池，水深大于1.8米，有8個泳道，每道寬2.5米，邊道另加0.5米，兩泳道間有分道線，分道線用浮標線分掛在池壁兩端,池壁內設掛線。標準游泳池：作競賽用的設有觀眾席，作練習用的則不設觀眾席。泳池的尺寸規格和設備應符合比賽標準。一般池的平面尺寸為21m×50m，水深1.8m。

標準跳水池：帶和不帶觀眾席的兩種。但池的規格和設備要求都符合比賽標準。平面尺寸21.5m×l5m，水深：3.5m～5m，有跳水高臺和跳板。其他類型：

(1)普通游泳池：平面形狀尺寸不限、水深不限，一般水深 1.6m左右。(2)花樣游泳池：平面尺寸30m× 20m，有12m×l2m的，水深保證≥3m。其它部位≥2.5m。(3)水球池：平面尺寸33m× 21m，水深≥1.8m。(4)潛水池：平面尺寸3.6m× 5m，水深1.5m～5m。

(5)制浪池：平面尺寸長≥25m，寬≥5m。水深1.5m左右。

(6)戲水池(兒童池，水滑梯)：平面形狀尺寸不限，水深lm左右。

2.2.2.3各類游泳池的平面尺寸和水深，見表1游泳池的平面尺寸及水深 表1游泳池的平面尺寸及水深 游泳池類別

水深(m)

池長度(m)

池寬度(m)備注

最淺端

最深端

比賽游泳池

1.8--2.0

2.0--2.2 50

21--25

水球游泳池

≦2.0 ≦2.0

花樣游泳池

≦3.0

≦3.0

21--25

跳水游泳池

跳板(臺)高度

水深

0.5 ≥1.8 12 12

1.0 ≥3.0 17 17

3.0 ≥3.5 21 21

5.0

≥3.8 21 21

7.5 ≥4.5 25 21，25

10.0 ≥5.0 25

21，25

訓練游泳池

含大學生

運動員用

1.4--1.6

1.6--1.8 50 21，25

成人用

1.2-1.4

1.4-1.6

50，33.3 21，25

中學生用

≤1.2

≤1.4 50，33.3

21，25

公共游泳池

1.8~2.0

2.0~2.2

50，25 25，21，12.5，10

兒童游泳池

1.6~0.8

1.0~1.2

平面和尺寸視具體情況由設計定

含小學生

幼兒嬉水池

0.3~0.4

0.4~0.6

3.室內娛樂游泳池的細化設計

高級賓館飯店會所室內游泳池是其必備的硬件設施，娛樂游泳池工藝簡單也比較成熟，因而常被設計所輕視，國內許多賓館樓盤會所游泳池雖然采用了先進的進口設備，同時泳池設備是一種特種設備，但由于忽視了眾多的細節問題，使用效果并不理想。一般的情況是：結構及加熱部分由國內設計單位完成，工藝設計與設備供應由國內代理商承攬；又分土建、安裝、裝飾三家施工，容易產生諸多問題。3.1通風換氣問題

室內游泳池除夏季外都需要加熱，水加熱后會不斷產生水蒸氣，通風條件差則會形成凝結水，使室內溫度過高；而到夏天，透過玻頂的太陽輻射會使室內悶熱。上述兩種情況都會給人一種壓抑感，通風條件差的室內一股霉味，如游泳館室內無排氣設施，空調送風與其它區域合用，無法滿足通風要求，出現玻璃頂嚴重結露，嚴重時像下雨；金屬網架油漆變色，局部銹蝕；木裝修受潮變形、腐爛；鋁天花的鍍塑層開始剝離，平時長滿霉點，理想做法是：（1）設機械排風裝置，但風機應是低噪音的，風量也不宜過大，可考慮在經營時常開。（2）利用空調送風：泳池空調宜單獨設置，以免影響其它區域，空調以送新風為主。（3）控制池水水溫不宜超過30℃，冬季使用宜利用熱空調增加室內溫暖感；另外，由于泳客一般集中在午后和晚上，故無需連續加熱。3.2管道選材 泳池管道繁多，應區別對待，目前較理想的管材有兩種，一是薄壁銅管，這種管材焊接可靠，水質穩定管內壁不易結垢，但造價較高；另一種是UPVC管，承插粘接，優點是質輕，施工方便；缺點是接口不耐溫，加熱系統應有可靠的溫控裝置。如將水壓較高的循環過濾系統使用銅管，其余用UPVC管還是比較理想。如泳池在樓層，還是用金屬管更安全。UPVC管必須支固可靠；否則，承壓時會抖動。3.3裝飾材料

由于游泳池室內濕度較大，各種飾面材料應慎重選用，墻面宜用淺色大理石或釉面磚，而不宜用油漆或涂料，地面宜用防滑地磚，切忌用花崗巖；天花板宜用鋁板或鋁塑板，避免使用木質材料。屋頂網架設計應考慮2點：一是網架應便于今后防腐處理，高檔泳池可用不銹鋼網架；二是網架玻璃應能清洗，尤其是公路邊的建筑，大面積的玻璃十分易積塵。水下部分的進出水口、爬梯等應用不銹鋼制品；溢水溝蓋板常用塑料格柵，但這種格柵清洗十分困難。3.4池底吸污

由于底坡及循環吸力十分有限，沉淀污物三天以上就十分明顯，池底清污方法很多：如用毛刷向吸水口推移，這種方法簡單，但效果不好，因毛刷推移會擾動沉積物。也有用虹吸或泵吸清污的，這種方法需在池內推移吸污盤，操作不便，池水損失量也較大。利用循環系統加吸污頭來實現池底吸污是比較理想的，這種方法的優點是利用已有系統，附加器材少，而且，吸污器、軟管、推桿均為塑料制品，操作十分輕便，另外，池底污物在沙缸內得到有效截留，效果好。設計時應注意如下幾點：

（1）吸污口應設置在池壁上部以便接駁。

（2）吸污口應均布且不宜過多；否則吸力不足；一般室內池應滿足2只吸污器同時工作即可，對角線布置4只吸污口就足夠了。

（3）吸污環路與主循環系統的泵前管道應分別設置，且可獨立控制，吸污時主排水管能關閉；否則，吸力不足。

（4）軟管應柔軟；否則池內推移很吃力，柔軟直徑50mm就足夠了。3.5注水與放空

泳池側壁與底板一般用藍色面磚飾面，這些面磚接縫處時間久了會結垢，難以去除，需定期放空清理。這就有一個放空與加水的時間問題。應注意以下幾點：

（1）給水應充足，加水時間不宜超過4h，給水管宜單獨敷設，當與其它系統合并時，應考慮其它系統不因泳池加水而斷水。

（2）放空應迅速，放空管盡可能少拐彎。

（3）泳池水宜自流直排下水道，并考慮重復利用。3.6水質

（1）城市自來水不能滿足游泳池的水質標準，需進一步處理，實用表明采用明礬處理不理想，一是所需沉淀時間長，二是沉淀物多，改用精制硫酸鋁效果好得多。

（2）每天注入一定比例的新水是必須的，否則，即使經常加硫酸銅等藥劑，一段時間后水 仍會發綠，池壁孳生青苔。

（3）滿水型泳池較好，利用平衡水箱控制水位，經常溢走部分表面水。因水面上含有少量 的油脂，非滿水型的泳池，池壁頂部沿水面周邊會形成一條黑帶。（4）消毒劑應采用成熟而簡單的工藝。

（5）水處理循環系統應保證一定流量，否則處理效果差，池內易產生死角，還會影響加熱速度。3.7沙缸

進口沙缸有碳鋼、鑄鐵、玻璃鋼等不同材料制造，選用還需注意：

（1）多路閥操作應簡便，一般手柄壓下旋轉180度即可改變工作狀態。（2）多路閥應密封應可靠，即正常工作狀態下不應有滲漏現象，進口產品同樣有質量差別。（3）進出口配壓力表以掌握反沖洗時機。（4）沙缸上部應有檢查孔以便檢修和加沙。（5）為便于維修進出水管道應加閥門。（6）沙缸不必考慮備用。

（7）沙缸反沖洗壓力必須保證。3.8加熱

室內娛樂游泳池容量不會很大，又處在空調環境內，一般可保持25℃左右，因此加熱量無需太大，設快速換熱器即可。3.9其它

（1）泳池鋪貼飾面材料前，池內進出水口、池燈等的預埋部分應安裝到位，然后放滿水試壓，泳池結構應不滲漏，否則，一旦飾面后發現滲漏處理將十分困難。

（2）池燈一般在池壁高度的1/2處，池燈的質量應可靠，因池燈更換需放水后才可行。（3）泳池沿外壁一周管道繁多，裝修后一般處在下層天花板內，設計時應考慮在天花板內留檢修通道和一定空間高度。

（4）平衡水箱溢水管不應與反沖洗排出管相連。（5）混凝劑應加在水泵的吸水管上。

（6）溢水口及管道配合應合理，否則溢水時會伴有尖嘯聲。

第四篇：游泳池水處理系統的PLC設計

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第 I 頁

游泳池水處理系統的PLC設計

摘 要

在工業不斷發展的今天，人們更加追求自動化的同時可編程序控制器映入了我們的眼簾，可編程序控制器在各行各業的應用不斷增加，讓我們看到他的應用之廣泛，此次設計是在游泳池水處理自動控制方面的一個具體體現，正文介紹了可編程序控制器（PLC）、西門子S7-300 CPU313及溫度傳感器在游泳池水處理系統中的應用及PID調節。本設計在詳細了解了S7-300 PLC的結構、用法，以及游泳池水處理系統的工藝流程的前提下，運用PLC對水處理各環節進行精確的控制。引入PLC后，比傳統的游泳池更加安全、可靠，更加節省人力資源，操作簡單，節省硬件等諸多優點，隨著市場的開放與不斷擴大許多國外的品牌不斷涌入我國，我們可以選用更適合要求的產品。選用合適的PLC有利于系統的完美發揮，無論是從抗干擾能力或是其他方面PLC控制的系統都是當前最具實力的產品。

關鍵詞：可編程序控制器；S7-300；PID溫控

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PLC designing of natatorium water processing system

Abstract With the development and advancement of industry, the Programmable Logic Controller that has been widely applied in a lot fields has become focus nowadays.This designing is a material and concrete exhibition in the aspect of natatorium water processing system.This article mainly illustrates PID regulation and the application of Programmable Logic Controller---PLC, Siemens S7-300 CPU313 and temperature sensor in the natatorium water processing system.The article has detailed introduced the S7-300 PLC structure and usage.Furthermore, it has completely complained the process of circulation water processing system and temperature regulation, as well as the concrete operation process.Comparing to the traditional one, the PLC controlling system has made the natatorium more safe and credible.Moreover, it not only can be operated easily, but also can save a lot of human resource and hardware for us too.As people have known, Programmable Logic Controller has become the developing trend of industrial automation.Due to the open and distensible market, a lot of foreign products of PLC that provide more choices for us have entered.As people have known, a good choice of PLC will make the system more perfect.Keywords：Programmable Logic Controller ；S7-300；PID temperature control

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目 錄

摘 要.........................................................................................................................................I ABSTRACT...........................................................................................................................II 1 緒 論....................................................................................................................................1 1.1 引言..................................................................................................................................1 1.2 國內外游泳池水處理方式..............................................................................................1 1.3 本課題研究主要內容......................................................................................................2 1.4 課題研究的意義..............................................................................................................2 系統概述.............................................................................................................................4

2.1 設計要求..........................................................................................................................4 2.2 控制系統簡介..................................................................................................................4 2.3 控制系統要求..................................................................................................................5 2.3.1 水循環及過濾部分...................................................................................................6 2.3.2 水質檢測及加投藥部分...........................................................................................7 2.3.3 恒溫加熱系統控制...................................................................................................7 PID溫度控制...................................................................................................................11

3.1 基本概念........................................................................................................................11 3.1.1 比例調節（P調節）..............................................................................................11 3.1.2 積分調節（I調節）...............................................................................................11 3.1.3 微分調節（D調節）.............................................................................................12 3.2 PLC中的PID控制實現方法........................................................................................12 西門子S7-300及硬件設計........................................................................................15

4.1 PLC的簡介....................................................................................................................15 4.1.1 PLC的特點..............................................................................................................15

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4.1.2 PLC的分類..............................................................................................................16 4.2 PLC的基本組成............................................................................................................16 4.2.1 主機.........................................................................................................................16 4.2.2 編輯器.....................................................................................................................18 4.2.3 I/O擴展和其他外圍設備........................................................................................18 4.3 PLC的基本工作原理和工作方式................................................................................18 4.4 硬件介紹........................................................................................................................19 4.4.1 數字量模塊.............................................................................................................19 4.4.2 模擬量模塊.............................................................................................................20 操作與軟件部分.............................................................................................................22

5.1 水循環控制過程............................................................................................................22 5.2 恒溫加熱部分控制........................................................................................................23

結 論......................................................................................................................................24 致 謝......................................................................................................................................25 參考文獻...............................................................................................................................26 附 錄......................................................................................................................................27

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第 1 頁 緒 論

1.1 引言

隨著社會的不斷發展人民的生活水平也在不斷提高，人民對物質、精神生活不斷提出新的要求，健身、游泳、等娛樂活動不斷增加，游泳逐步成為一項群眾性的休閑娛樂活動。在炎炎夏日，游泳場館更是變成了人們消暑納涼的消費場所。特別是在暑期，熱浪滾滾，酷熱難耐，許多家長帶著放假的孩子，興致勃勃地嬉戲暢游在游泳池之“藍天碧水”間。而在最熱的時候，游泳場館更是天天爆滿，隨之而來對這些活動的客觀要求也不斷提出了新的標準與要求，對游泳的環境和各方面的要求也逐步提高。近幾年來，集娛樂、休閑與健身為一體的游泳場館的需求與建設可謂方興未艾，國家級大型游泳館、各種公共游泳館、家用游泳池、星級賓館的室內游泳池等遍及全國城鎮。游泳池、水上樂園像雨后春筍般涌現，其中許多游泳池已跳開古板的傳統模式，摹仿國外的先進經驗，設計更新穎，融健身性、娛樂性于一體，更具吸引力及生命力。

1.2 國內外游泳池水處理方式

為了節約用水，保護水資源保證水質及衛生指標，絕大多數游泳池采用循環凈化給水方式。但由于我國游泳場館的發展相對較晚(二十世紀九十年代中后期才真正開始大規模發展)，所以在運行管理方面和給排水的設計方面積累總結的經驗較少，缺乏系統的分析與交流，且游泳池的實際運行與規范下的設計存在著較大的差異。就水處理系統來說，目前規范基本上是按市政給水處理廠的要求來制定的，在設計中均是按照規范中的專業比賽用連續處理運行來設計的，而在實際運行過程中，無論是水質還是投藥管理等，均不同于設計與規范，造成了水處理場地及設備的極大浪費，無形中增大了建設投資費用。另外大多數游泳場館未配制專業技術人員參與運行管理，因此，在實際運行過程中，因各種原因發生了較大的水耗、熱耗及電耗，并造成了不必要的水質超標甚至惡化，給經營帶來較大的負擔與影響。鑒此通過對現有設備下的游泳池的研究，對于進一步節水、節能，降低運行成本有著重要的經濟意義，并由此總結實踐經驗，進行理論分析，從而提出游泳池水處理的優化設計。

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1.3 本課題研究主要內容

現代游泳池主要分三大部分：一是循環及過濾部分，二是水質檢測及加投藥部分，三是恒溫及加熱部分。水處理循環系統是整個系統最為關鍵的地方，主要由兩臺循環水泵互為備用，循環水泵是為提供循環動力及循環處理水量而設置。循環水泵的自動過程由兩臺泵互為備用(1 # 泵和2 # 泵)，且8小時自動切換和非正常停泵自動起動備用泵(如加熱繼電器動作等)。起動過程由兩臺泵輪值起動，即在程序中設定一個起動泵號N(N = 1、2)，當第一次進入水循環主程序時，首先讀取泵號N(并令N 加1)，決定首先開啟哪一號泵，若無故障運行后，且在一個周期內要求停泵，當再次進入水循環主程序時，則起動當前泵。以此，來減小某一臺泵因連續工作而引起的損耗。實際證明此方法可行且有效。當某一臺泵出現故障需停機時，需等待該泵完全停止后，方可開啟另一臺泵，否則會出現局部回流現象，極易損壞水泵，因此，在起動另一臺水泵時，有一個10s 的延時。為了補充因各種原因所造成的池水熱損失及加熱補充水需設置換熱設備。目前，國內采用的是快速式換熱器和新型板式換熱器。恒溫加熱部分由PLC可編程序控制器來控制，恒溫及加熱控制主要采用PID調節，輸出控制信號由PQW288輸出控制伺服控制器來控制蒸汽調節閥的開啟度，定量地給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫。水池溫度的檢測通過兩個途徑獲得：一是水池溫度；二是蒸汽調節閥進水池布水口的溫度。檢測蒸汽進水池的溫度目的是為了與水池溫度相比較，不致兩者溫差過大，以免造成人員短時間內不適應或受傷。I2.3控制條件為緊急停止信號，由值班人員發出。水質檢測都是通過檢測儀器送來的模擬量檢測信息，輸入到模擬量模塊進行處理，處理后根據水質標準確定控制量，分別控制各藥劑精確計量泵，加投水處理藥劑。各模擬量輸入的處理及控制都基本相同。絮凝劑加投的前提是循環水泵開啟，若循環水泵未開啟，絮凝劑加投后，也只是在局部起作用，不僅浪費資源，更使水質變差。

1.4 課題研究的意義

本設計主要著重介紹各環節的控制和操作過程及原理，選用的控制設備也比傳統的設備更為先進，目前可編程序控制器在整個電氣控制領域已經占領主導地位，發展的也是非常迅速，它的控制方式采用可編程序控制器進行控制。PC或PLC，它是在集成電路、計算機技術基礎上發展起來的一種新型工業控制設備。由于它具有的功能強、可靠

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高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優點，國外以廣泛應用于自動化控制的各個領域，并成為實現工業自動化的支柱產品。近年來，國內在PC技術與產品開發應用方面的發展也很快。除許多從國外引進的設備、自動化生產線外，國產的機床設備已越來越多的采用PC控制系統取代的繼電器、接觸器控制系統。國產化的小型PC性能也基本達到同類國外產品的技術指標。目前PLC已廣泛用于冶金、化工、輕工、電力、建筑、交通、運輸等各個行業[1]。

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第 4 頁 系統概述

2.1 設計要求

1．循環水泵的自動過程由兩臺泵互為備用，8h自動切換和非正常停泵自動起備用泵。

2．溫度控制精度1°C。3．采用可編程序控制器設計。4．畫出原理圖，編制程序。

2.2 控制系統簡介

布水口游泳池布水口溫度儀Ⅱ進池口水管熱力蒸汽熱交換伺服控制器溫度儀ⅠPH儀余氯儀濁度儀出池口水管循環水泵1號過濾沙缸N過濾沙缸2號定時器絮凝劑加投消毒劑加投稀鹽酸加投硫酸銅加投

圖2.1 游泳池水處理工藝流程圖

現代游泳觀的池水處理系統類似與自來水廠的水處理系統，通過循環水泵將池水置

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換出來檢測水質，再通過化學和物理的方法調整水質，然后將達到一定水質標準的“凈水”回灌進游泳池。本設計的游泳池水處理工藝流程如圖2.1所示。通過循環水泵將池水置換出來檢測水質，再通過化學和物理方法調整水質，然后將達到一定水質標準的“凈水” 回灌進游泳池。一般檢測項有濁度、過氧化物、尿素含量、菌去群含量、余氯值、臭氧值和pH值等。以pH值調節為例，當pH值過高，超過控制時，則通過精確計量泵加投稀鹽酸以調低pH值，這就是化學的方法。再如當濁度達到一定值時，亦通過精確計量泵將絮凝劑（需攪拌）加投到循環泵前，絮凝劑可將水中懸浮物凝結成塊，通過過濾沙缸把“濁水”過濾成“凈水”回灌到泳池[2]。另外，沙缸還有反沖洗過程，就是當系統運行一定時間后，沙缸的沙層表面會積蓄很多的污物，使沙缸對水的阻力增大，流速減緩，過濾效果下降。因此，必須定期進行清除。清除的辦法就是使水流反方向流動，如圖2.2所示。溫度儀I、II進行溫度檢測。檢測的結果經模擬量輸入模塊送到PLC，由PLC處理后一方面送控制屏進行溫度顯示，另一方面由PLC的PID指令控制。經PID調節后，輸出的信號通過模擬量輸出模塊控制伺服蒸汽調節閥，定量的給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫[3]。

進水F1F3F5F2廢水F4沙缸

圖2.2 沙缸反沖洗工作示意圖

2.3 控制系統要求

該系統按只檢測濁度、余氯、pH值和溫度等幾項來配置，PLC按輸入/輸出點數、通信接口數等技術要求選定，檢測儀、泵、伺服控制器及操作系統根據工藝流程選定或按甲方要求選定。

具體硬件配置如下：西門子S7-300 CPU313一塊，SM321、SM322的數字量模塊各一塊，SM331S、M332模擬量模塊各一塊；德國普羅明特溫度傳感器——變送器兩支，遼寧科技大學本科生畢業設計

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濁度儀、pH儀、余氯儀各一臺；高溫電動伺服閥一臺；精確計量泵四臺；循環水泵兩臺；大廳顯示屏（自制）一臺；5.7in臺達觸摸屏一臺；控制柜（定制）一臺。2.3.1 水循環及過濾部分

水循環主程序開始啟動準備N手動自動？Y啟動1號泵Y故障？NNNY停泵？停泵延時10s計時8小時？停泵延時10sY啟動2號泵Y故障？NN計時8小時？停泵？NYY總停水循環主程序結束

圖2.3 水處理主程序流程圖

水循環及過濾部分主程序流程圖如圖2.3所示。循環水泵的自動過程由兩臺泵互為備用，8h自動切換和非正常停泵自動啟動備用泵（如熱繼電器動作等）。循環水泵的手

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動過程，只是配合自動過程的輔助手段，手動狀態除操作兩臺泵的起/停以外，還擔當過濾缸反沖洗過程的操作。

正常情況下，水流的方向是F1入F4出，其他閥門關閉。反沖洗時，水流從F2入F3出，其他閥門關閉。污物被反向的水流帶走而排入污水管道。反沖洗持續時間需根據實際情況現場調整。從反沖洗結束到正常過濾狀態中間有一個過渡狀態，這段時間水流不應流入泳池，因為此時水流不穩且有殘余雜質存在。因此這個過程的閥門狀態是F1入F5出，其他閥門關閉。這個過程持續時間很短，通常在 1min 之內，需現場調整，最后，F5關閉，F4打開，反沖洗過程結束。反沖洗過程的觸發條件一般有3個：壓差反沖洗、定時反沖洗和手動反沖洗。這兩個過程基本是物理的過程[4]。2.3.2 水質檢測及加投藥部分

水質檢測都是通過各檢測項目的檢測儀器送來的模擬量檢測信息，輸入到模擬量模塊進行處理，處理后根據水質標準確定的控制量，分別控制各藥劑精確計量加投泵加投水處理藥劑。各模擬量輸入的處理及控制都基本相同，這里僅以濁度—絮凝劑為例說明模擬量輸入及控制的基本方法[5]。濁度—絮凝劑流程圖如圖2.4所示。

從圖2.5所示濁度控制曲線看出，要求濁度控制值在2~4NTU，5NTU為濁度報值，即當大于等于4NTU時開計量泵加投絮凝劑，當小于等于2NTU時關計量泵，大于等于5NTU報警。如果在編程時將控制值轉換為程序刻度值，由于濁度儀輸出范圍是4~20mA。因此需分兩步換算，如圖2.6第一步，將2和4NTU對應的電流值求出來。第二步，由電流值計算出對應的轉換值。即：

x2?

4?(20?4)2?(20?4)?4?10.4,x2??4?7.2（2.1）

1010

y1?2.3.3 恒溫加熱系統控制

10.4?276487.2?27648?14377,y2??99

53（2.2）

2020在環境溫度和水溫較低時，還需對池水進行加溫控制。池水加溫在泳池水處理中，也占有重要的地位。它是通過溫度儀I、II進行溫度檢測。檢測的結果經模擬量輸入模

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塊送

濁度—絮凝劑主程序開始子程序7開始調用子程序7初始化預置采樣計數器和清0調用子程序8計算平均值子程序7結束N循環水泵開？Y濁度 ≥ 4？N子程序8開始Y啟動絮凝劑攪拌器從模擬量輸入PIW4中取個值加到采樣值中，采樣計數器加1，直到最大采樣數用移位求采樣平均值3S后啟動絮凝劑劑量泵N濁度 ≤ 2？子程序8結束Y關泵及攪拌器濁度—絮凝劑主程序結束

圖2.4 濁度—絮凝劑流程圖

圖2.5 濁度刻度控制曲線

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10量程/NTU27648刻度值4204y2y10x1x2I/mA(a)204x1x2I/mA(b)20

圖2.6 濁度刻度值換算比例圖

到PLC，由PLC處理后一方面送控制屏進行溫度顯示，另一方面由PLC的PID指令控制。經PID調節后，輸出的信號通過模擬量輸出模塊控制伺服蒸汽調節閥，定量的給汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒溫。該流程圖僅介紹自動部分，如圖2.7所示，該部分主要介紹池水（冬天）恒溫PID調節，溫度值向大廳顯示屏傳送的有關內容。標準PID控制允許將閉環控制器、脈沖控制器以及步驟控制器集成到用戶程序中。帶集成控制器設置的參數分配工具允許設置控制器，可在極短時間內優化使用。如果簡單PID控制器不足以解決自動化任務，可使用模塊化PID控制?？梢曰ミB所包含的標準功能塊，創建幾乎任何一種控制器結構。

恒溫及加熱系統主程序、子程序及中斷部分梯形圖恒溫及加熱系統主程序、子程序梯形圖見附錄。在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的[6,7]。

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第 10 頁

恒溫 加熱主程序開始Y模塊有錯？N調用溫度控制模塊？Y調用FB41 啟動PID調節水溫由PQW288輸出N由I1.3啟動伺服電動蒸氣閥驅動電源恒溫 加熱主程序結束

圖2.7恒溫加熱系統控制流程圖

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第 11 頁 PID溫度控制

3.1 基本概念

PID控制是比例積分微分控制的簡稱。PID控制是一種負反饋控制，在反饋控制系統中，自動調節器和被控對象構成一個閉合回路。在連接成閉合回路時，可能出現兩種情況：正反饋和負反饋。正反饋作用加劇被控對象流入量流出量的不平衡，從而導致控制系統不穩定；負反饋作用則是緩解對象中的不平衡，這樣才能正確地達到自動控制的目的。

PID控制具有以下優點 1．原理簡單，使用方便。2．適應性強。

3．魯棒性強，即其控制品質對被控對象特性的變化不大敏感 3.1.1 比例調節（P調節）

在P調節中，調節器的輸出信號u與偏差信號e成比例，即：

u?KCe

（3.1）式中KC稱為比例增益。

比例調節的顯著特點就是有差調節。采用比例調節，則在符合擾動下的調節過程結束后，被調節量不可能與設定值準確相等，他們之間一定有殘差。比例調節的殘差隨著比例帶的加大而加大。3.1.2 積分調節（I調節）

在I調節中，調節器的輸出信號的變化速度du/dt偏差信號e成正比，即

du?S0e

（3.2）dtt0或

u?S0?ed t

（3.3）式中S0稱為積分速度，可視情況取正值或負值。

調節器的輸出與偏差信號的積分成正比。積分調節器的特點是無差調節與P調節的

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有差調節形成鮮明對比，只有當被調節量偏差e為零時I調節器的輸出才會保持不變。然而與此同時調節器的輸出卻可以停留在任何數值上。這意味著被控對象在負荷擾動下的調節過程結束后，被調量沒有殘差，而調節閥則可以停止在新的負荷所要求的開度上。I調節的另一特點是它的穩定作用比P調節差。

采用I調節時口制系統的開環增益與積分速度S0成正比。增大積分速度將會降低控制系統的穩定程度，直到最后出現發散的振蕩過程。3.1.3 微分調節（D調節）

調節器能夠根據被調節量的變化速度來移動調節閥，而不要等到被調節量已經出現較大偏差后才開始動作，那么調節效果將會更好，等于賦予調節器以某種程度的預見性這種調節稱為微分調節。此時調節器的輸出與被調量或其偏差對于時間的導數成正比。

即

u?S2de

（3.4）dt單純按上述規律運作的調節器是不能工作的。這是因為實際的調節器都有一定的失靈區，如果被控對象流入流出量只相差很少以至被調量只以調節器不能察覺的速度緩慢變化時，調節器并不會運作。但是經過相當長的時間以后，被調節量偏差去可以積累到相當大的數字而得不到校正，這種情況是不能容許的。

3.2 PLC中的PID控制實現方法

典型的基于數字PID的閉環控制系統。PLC的PID控制器的設計是以連續系統的PID控制規律為基礎，將其數字化寫成離散形式的PID控制方程，再跟據離散方程進行控制程序設計。在連續系統中，典型的PID控制器的輸入輸出關系如下：

?1M(t)?Kc?e(t)?TI??T0e(t)dt?1de(t)? ??M0

（3.5）dtTD?式中:M(t)為控制器的輸出量，M0為輸出的初始值，e(t)為給定值與被控變量的誤差信號，Kc為比例系數；TI為積分時間常數；TD為微分時間常數。

將上式離散化，第n次采樣時控制器的輸出為：

Mn?KC(spn?pvn)?KCTST(spn?pvn)?KCD(pvn?1?pvn)

（3.6）

TITS

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標準PID控制允許將閉環控制器、脈沖控制器以及步驟控制器集成到用戶程序中。帶集成控制器設置的參數分配工具允許設置控制器，可在極短時間內優化使用。如果簡單PID控制器不足以解決自動化任務，可使用模塊化PID控制?？梢曰ミB所包含的標準功能塊，創建幾乎任何一種控制器結構[8]。

FB41稱為連續控制的PID用于控制連續變化的模擬量，與FB42的差別在于后者是離散型的，用于控制開關量，其他二者的使用方法和許多參數都相同或相似。PID的初始化可以通過在OB100中調用一次，將參數COM-RST置位，當然也可在別的地方初始化它，關鍵的是要控制COM-RST；PID的調用可以在OB35中完成，一般設置時間為200MS，原理上，PID的調節節奏應該與其采樣周期一致，這是數學模型應與物理過程一致的要求。這也就是FB41要在OB35中周期調用且OB35的周期要與FB41采樣周期一致的原因。

當然，在OB1或其他FC、FB中調用FB41也是可以的，此時最好將OB1參數區中掃描周期作為FB41的采樣周期。FB41參數的設置很靈活，可根據自己的習慣或應用的方便選擇。

PVPER_ON ：是PID輸入輸出參數“PERIPHERAL化”的使能位，即將參數看成0~27648之間的整數。換個說法，就是PID的反饋值直接取自相應AIW通道，而PID輸出則直接給出到AQW通道。參數整定由FB41完成。本設計用調節裝置的啟動標志來觸發本位。

CYCLE ：采樣周期。根據物理量變化快慢定，一般要求與FB41執行的周期一致，選擇200ms。

SP_INT：PID的設定值。注意設定值與反饋值的單位一致。為了避免錯誤，建議將SP_INT轉換為-100.0~100.0%之間無量綱的百分數，輸入到FB41時，注意只取百分號之前的數即可，輸入設定值38.8即23.5 ℃。

PV_PER：PID過程的反饋值，直接取自反饋量的PIW通道的A/D碼。GAIN：比例系數。設定1。TI：積分時間。設定10min。

LMN_PER：PID的調節輸出，直接對應調節輸出AQW通道。

P_SEL： BOOL：比例選擇位：該位ON時，選擇P（比例）控制有效；選擇有效。I_SEL： BOOL：積分選擇位；該位ON時，選擇I（積分）控制有效；選擇有效。

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D_SEL ： BOOL：微分選擇位，該位ON時，選擇D（微分）控制有效；一般的控制系統不用。

LMN_HLM：REAL：PID上極限，一般是100%。LMN_LLM：REAL：PID下極限；一般為0%。

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第 15 頁 西門子S7-300及硬件設計

4.1 PLC的簡介

可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱PC或PLC。它是20世紀70年代以來，在集成電路、計算機技術基礎上發展起來的一種新型工業控制設備。由于它具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優點，國外已廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現工業生產自動化的支柱產品。近年來，國內在PC技術與產品開發應用方面的發展也很快，除許多從國外引進的設備、自動化生產線外，國產的機床設備已越來越快地采用PC控制系統取代傳統的繼電器控制系統。國產化的小型PC性能也基本達到國外同類產品的技術指標。4.1.1 PLC的特點

1．可靠性高，抗干擾能力強

為了確保PLC在惡劣的工作環境下能可靠的工作。在設計中強化了PLC 的抗干擾能力，使之能抗諸如點噪聲，電源波動，振動，電磁干擾等干擾，能在高溫高濕以及空氣中存在有各種強腐蝕物質粒子的惡劣環境下可靠地工作。PLC能承受電網電壓的變化，可直接由交流市點供電，直接取自電控箱電源，即使在電源瞬間斷電的情況下仍可以正常工作[9]。

電源電壓： AC220 ±15% 抗振強度： 10Hz~55Hz 0.5mm 3軸方向各2h 抗沖擊強度：10g 3軸方向各3次

抗干擾強度：1000Vp-p、脈寬1us、30~100Hz噪聲 工作溫度：0℃~55℃ 存放溫度：-20℃~+70℃ 濕度：

35%~90%（不結霧）

耐壓：

AC1500V 1min（各端子與接地端之間）2．編程簡單，易于掌握

PLC在基本控制方面采用“梯形圖”語言進行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應的，形式簡練，直觀性強，廣大電氣工程人員容易接受，還可以采用系統流程

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圖和語句表方式編程，三種語言可有條件地相互轉化，PLC這是PC優于微機的另一個特點。

3．模塊化結構

PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計有機架和電纜將各模塊連接起來。系統的功能模塊可根據用戶的實際需求自行配置，從而實現最家性能價格比。由于配置靈活，使擴展，維護方便。4．安裝簡便，調試方便

PLC安裝簡便，只要把現場的I/O設備與PLC相應的I/O端子相連就能完成了全部的接線任務，縮短了安裝時間。5．網絡通信

PLC提供標準通信接口，可以方便地進行網絡通信 6．體積小，重量輕，功耗低。4.1.2 PLC的分類

1．按結構型式分類：整體式和模塊式。

（1）整體式PLC是將電源，CPU，I/O不見都集中在一個機箱內。（2）模塊式PLC是將PLC各部分分成若干個單獨的模塊。（3）疊裝式PLC是將整體式和模塊式結合起來。2．按PLC控制規模分類

（1）小型PC I/O點數在256以下，存儲器容量2K步。

（2）中型PC I/O點數在256~2048點之間，存儲容量是2K~8K步。（3）大型PC I/O點數在2048點以上，存儲容量達8K步以上。

4.2 PLC的基本組成

從廣義上說，PLC也是一種工業控制計算機，只不過比一般的計算機具有更強的與工業過程相連接的借口和更直接的適用與控制要求的編程語言。所以PLC與計算機控制系統十分相似，也具有中央處理器，存儲器，輸入/輸出接口，電源等[10]。4.2.1 主機

既PC本機，它就是以CPU（中央處理單元）為核心的一臺專用計算機。

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1．CPU CPU在PLC控制系統中的作用類似與人體的神經中樞。是運算與控制中心。用來實現邏輯運算、算術運算，并對全機進行控制。它按照PLC中系統程序所賦予的功能，完成以下任務：

（1）接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據

（2）用掃描的方法接受現場輸入設備的狀態或數據，并存入輸入狀態表或數據積存器中。

（3）診斷電源，PLC內部電路工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。

（4）在PLC進入運行狀態后，從存儲器中逐條讀出用戶的程序，經指令解釋后，按指令規定的任務產生相應的信號，去啟動有關控制電路，分時、分渠道地去執行數據的存取、傳送、組合、比較和變換動作，完成用戶程序中規定的邏輯運算或算術運算等任務。（5）根據運算結果，更新有關標志位數據寄存器和輸出寄存器的內容，再由輸出寄存器的位狀態或數據寄存器的有關內容，實現輸出控制、制表打印或數據通信等外部功能。（6）PLC的CPU包括三種：單片機、通用微型處理芯片、雙極性位片處理芯片。2．存儲器

（1）系統程序存儲區

用以固化PLC生產廠家編寫的系統工作程度，相當于單片機的監控程序或個人計算機的操作系統。在很大程度上它決定該種PLC的性能和質量用戶無法更改或調用。（2）用戶程序存儲區

包括用戶程序存儲器（程序區）和數據存儲區（數據區）兩種。前者用于存放用戶程序，后者用于存放用戶在執行過程中使用的有關狀態量或數值量以生成用戶數據區。3．輸入、輸出單元（I/O單元）

I/O單元又稱I/O接口電路，PLC程序執行過程中需調用的各種開關量（狀態量）數字量或模擬量等各種外部或設定值，都是通過輸入電路進入PC。而程序執行結果又是通過輸出電路送到現場實現外部控制功能[11]。（1）輸入接口電路

各種PC輸入電路結構大都相同，其輸入方式有三種： 接口輸入12V或24V 交流輸入100V~200V或200V~240V

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交直流輸入 交直流12V或24V（2）輸出接口電路

為適應不同的負載需要，各類PLC有三種輸出方式： 繼電器輸出 晶體管輸出 晶閘管輸出（3）電源單元

PLC對供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。允許電源電壓額定值在+10%~-15%范圍內波動。4.2.2 編輯器

編輯器用作用戶程序編制、編輯、調試和監視，還可以通過鍵盤去調用和顯示PC的一些內部狀態和系統參數。它接口與CPU聯系，完成人機對話連接。它可分為簡易型和智能型兩種。前者只能用于聯機編程，后者既可聯機又可脫機編程。4.2.3 I/O擴展和其他外圍設備

1．I/O擴展機用來擴展輸入、輸出點數

當用戶所需的輸入、輸出點數超過主機輸入、輸出點數時，就要加I/O擴展機來擴展。

2．其他外圍設備

根據系統控制的需要，PLC還可以通過自身的專用通信接口連接一些其他外圍設備。[12]

4.3 PLC的基本工作原理和工作方式

PLC是采用周期性循環掃描，集中輸入和集中輸出的工作方式。這種工作方式的顯著特點：可靠性高、抗干擾能力強，但響應滯后、速度慢，也就是說PLC以降低速度求得高可靠性。PLC處于（停止）工作狀態，只進行內部處理和通信服務等內容，一旦進入（運行）狀態，就采用周期性循環掃描方式執行用戶程序。在正常情況下，一個用戶程序掃描周期分為三個階段組成。1．輸入采樣階段

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PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態存入相對應的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷新。接著，進入程序執行階段，在此階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，其內容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內容。所以一般來說，輸入信號的寬度要大于一個少秒周期，否則很可能造成信號的丟失。2．程序執行階段

根據PLC梯形圖程序掃描原則，一般來說，PLC按從左到右，從上到下的步驟順序執行程序。當指令中涉及輸入、輸出狀態時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應輸入端子狀態，從元件映像寄存器“讀入”對應的元件的當前狀態。然后，進行相應的運算，運算結果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每一個元件的狀態會隨著程序而變化。3．輸出處理階段

在所有程序指令執行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態在輸出刷新階段轉存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，最后經過輸出端子驅動外部負載。

4.4 硬件介紹

具體硬件配置如下：西門子S7-300 CPU313一塊，SM321、SM322的數字量模塊各一臺，SM331S、M332模擬量模塊各一塊；德國普羅明特溫度傳感器——變送器兩支，濁度儀、pH儀、余氯儀各一臺；高溫電動伺服閥一臺；精確計量泵四臺；循環水泵兩臺；控制柜（定制）一臺。

CPU313最大數字量I/O點128個，最大模擬量I/O點32個，可連接8塊模板。內置20KBRAM最大可擴展512KB FLASHEPROM存儲卡，64個計數器128個定時器。具有PID控制器。具有MPI通訊協議和自由方式通訊能力。4.4.1 數字量模塊

S7-300有多種型號的數字量I/O模塊可供選擇 1．SM321數字量輸入模塊

SM321數值量輸入模塊主要有4種模塊可供選擇，即直流16點輸入、直流32點輸入、交流8點輸入、交流16點輸入模塊。另外，還提供了直流16點輸入帶過程診斷和

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中斷的模塊、直流8點輸入帶源輸入模板，交流32點輸入模板。2．SM322數字量輸出模塊

SM322數值量輸出模塊經過電平轉換，信號可直接用于驅動電磁閥、接觸器、小型電動機，燈和電動機啟動器等。按負載回路使用電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和交支流兩用輸出模塊。按輸出開關的種類不同又可分為：晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸電輸出方式。

SM322數字量輸出模塊有7種型號輸出模板可供選擇，即16點晶體管輸出.、32點晶體管輸出、16點晶閘管輸出、8點晶閘管輸出、8點繼電器輸出和16點繼電器輸出模塊。選擇模塊時，因每個模塊的端子共地情況不同，應根據模塊輸出類型和現場輸出信號負載回路的供電情況選擇。3．SM323數字量I/O模塊

此模塊有兩種類型，一種是8個共地輸入端和8個共地端，另一種上一帶有16個共地輸入端和16個共地輸出端，兩種模塊特性相同。I/O額定負載電壓DC24V，輸入電壓“1”信號電平為11V~30V，“0”信號電平為-3V~+5V。I/O通過光耦合器與背板總線隔離。輸出具有短路保護。4.4.2 模擬量模塊

1．SM331模擬量輸入模塊

SM331模擬量輸入模塊目前有三種規格型號：既8AI×12位模塊、8AI×16位模塊和2AI×12位模塊。其中具有12位的輸入模塊除通道數不一樣外，其工作原理、性能、參數設置等個方面都完全一樣。

SM331輸入模塊主要由A/D轉換部件、模擬切換開關、補償電路恒流源、光電隔離部件、邏輯電路組成。實際應用時可使用STEP7組態工具屏蔽掉不用的模擬量通道。

SM331的每兩個聽到構成一個通道輸入組，可以按通道輸入組任意選擇測量方法和測量范圍。模塊上需要接DC24V的負載電壓L+，有反接性保護功能；對于變送器或熱電偶的輸入具有短路保護功能。2．模擬量輸出模塊

SM322模擬量輸出模塊目前有三種規格型號：既4AO×12位模塊、2AO×12位模塊、4AO×16位模塊。其中具有12位的輸出模塊除通道數不一樣外，其工作原理、性能、參

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數、設置等各方面都完全一樣。

這里4AO×12位模擬量輸出模塊為代表介紹SM332。SM332，4×12位模擬量輸出模塊，上有4個通道，每個通道都可以單獨編程為電壓輸出或電流輸出，輸出精度為12位，模塊對CPU背板和負載電壓都有光隔離。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負載相連。3．模擬量I/O模塊

模擬量輸入/輸出模塊有兩種規格：一種是4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為8位：另一種也是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為12位。輸入范圍為0V~10V或0mA~20mA。

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第 22 頁 操作與軟件部分

5.1 水循環控制過程

當按下按鈕SB0時，系統開始啟動，按下SB1水循環自動控制系統啟動，首先1號泵得電運轉，當1號泵運轉時，PLC內部計時器開始計時，當計時8小時后將自動切換到2號泵，當其中某一個泵運轉的期間有故障非正常停泵，PLC內部設有監控裝置，比如當1號泵非正常停轉，PLC回在10秒鐘后自動啟動2號泵，當2號泵非正常停泵時，其內部指令也會在10秒鐘后自動啟動1好泵，兩臺泵互為備用。

總停開關SB2，當想停止運轉整個系統時，可以通過此按鈕停止所有動作，當按下此鍵后PLC內部有個切斷兩臺水泵的中間繼電器，當其得電時，兩臺水泵將失去供電而停止運轉。

手動加反沖洗部分，當按鈕SB3按下后2號泵會開始運轉，當下按鈕SB5時，可以停止2號泵，當按下按鈕SB4后1號泵開始運轉，如果想停止運轉可按按鈕SB6，則1號泵也會停止下來。按下SB8可以進行反沖洗過程，按下SB7結束反沖洗過程。

整個水循環控制過程：水循環主程序開始，啟動準備，當無異常發生將進行自動控制，自動控制過程中可以切換到手動部分，由于手動操作直接簡單就不在這里闡述了，當自動控制開始后首先啟動1號泵，1號泵檢測如果沒有故障則開始進行計時當計時8小時后1號泵停轉，自動切換到2號泵，2號泵也將進行檢測如果沒有故障也將進行計時，當8小時后自動切回1號泵，如果1號泵發生故障系統將決定是否停泵，如果停泵，經過10秒鐘后切換到另一臺泵繼續工作，如果不需要停泵，系統將跳回啟動泵的位置，重新進行檢測，當整個水循環過程不需要時可以停止系統，則水循環主程序結束。

根據第二章水循環主程序流程圖（2.1），寫出控制梯形圖程序（自動程序段），見附錄。

其中T37為定時器PT為80s，1號泵和2號泵8小時長延時計時器，前8小時計時器由T37和C20組成： 80×360/3600=8h，Q0.2輸出到1號泵接觸器，M0.2為1號泵自動中繼，M2.0為反沖洗中繼，M2.2為1號泵手動中繼。Q0.3輸出到2號泵接觸器，M0.3為2號泵自動中繼，M2.0為反沖洗中繼，M2.3為2號泵手動中繼。

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第 23 頁

5.2 恒溫加熱部分控制

當水循環過程開始運轉后，可對水溫進行調節與控制，當按下按鈕SB9后，他通過設置在PLC內部的子程序來完成對溫度的監控與顯示，當發現水溫發生過高或者過低時，可通過按鈕SB10，系統將自動進行調節，可設置標準溫度，當兩個按鈕都按下后，系統將很快很穩定的把溫度調節在規定范圍以內，由于他是不間斷監控，所以調節速度會很快，SB10按鈕是通過控制PLC內部的一個繼電器來控制伺服蒸汽閥的，省略了人為調節過程，也避免了人為造作的超調量過高。其中SB9、SB10必須在水循環系統開始以后才可以進行調節的。

當池水溫度過高或者過低時，通過出池口水溫的測量，系統將根據設定標準是否報警，此系統的標準溫度為23.5度，最低為20度，最高45度，如果超過45度或者低于20度，系統將發出響鈴報警。

恒溫及加熱系統主程序、子程序及中斷部分梯形圖見附錄。

其中I2.3由控制按鈕操作，M22.3由按鈕操作，開機運行中調用子程序。溫度設定值=0.388對應溫度值為23.5度，當PIW308≤11520時，其輸出轉換成溫度值為20度，當PIW308≥17920時，其輸出轉換成溫度值為45度，將這些數值編入程序，使伺服控制器定量控制蒸汽流量，使進水管與出水管溫差不會過大。

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第 24 頁

結 論

本設計通過對水處理工藝流程的研究，做出了水處理系統各環節的PLC控制程序和引入PID溫度控制對恒溫及加熱系統進行調節，而且完成了對各環節控制程序的調試工作。PLC技術的應用使游泳池水處理的全自動可視化控制成為可能，使水處理系統的自動化水平及控制系統的可靠性、智能性和安全性都得到提高，很好地滿足了人們對現代化游泳場館的需要。同時也降低了能耗，減輕了工人的勞動強度，提高了管理效率。本系統采用 S7-300可編程控制器，很好地完成了預定的控制任務，取得了明顯的經濟效益和社會效益，具有非常好的推廣價值和應用前景。

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致 謝

經過半年的忙碌和工作，本次畢業設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。在這里要感謝我的導師李福云老師。李老師平日里工作繁多，但在我做畢業設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是李老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩李老師的專業水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下自動化專業知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業設計才會順利完成。最后感謝電信學院和我的母?！|寧科技大學四年來對我的大力栽培。

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參考文獻

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附 錄

OB1 游泳池水處理主程序

NETWORK 1 I0.0I0.1I0.4I0.7M0.0M0.0

NETWORK 2 M0.0ENFC100ENOFC101ENENO

NETWORK 3 I1.3M0.2I1.4M0.0M21.4M5.0M5.0M0.3

NETWORK 4 M5.0M5.1Q1.1

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FC100 水循環系統程序 NETWORK 1 M0.1I0.3M1.0I0.4I0.5M0.3M2.0M0.2M0.2M1.6T40I0.6M1.1I0.7I0.1M0.2M2.0M0.3M0.3M1.5T38

NETWORK 2

Q0.2I0.4M0.1T39M0.4M0.4

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NETWORK 3

T38M0.4Q0.2S_ODTSSQM4.0S5T#10STVBIT39RBCD

NETWORK 4

T39T38S_ODTSSQM4.1S5T#1STVBIT39RBCD

NETWORK 5 T38M1.1M1.5M1.5

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NETWORK 6 Q0.3I0.7M0.1T40M0.5M0.5

NETWORK 7 M0.5Q0.2ST40M4.2S_ODTSQS5T#10STVBIT41RBCD

NETWORK 8

T41T40S_ODTSSQM4.3S5T#1STVBIT41RBCD

NET WORK 9 T40M1.0M1.6M1.6

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NETWORK 10

T37M0.1T37S_ODTSSQM4.4S5T#1H20MTVBIT37RBCD

NETWORK 11

C20T37C21S_CDCDQM4.5M0.1SCVC#360C21PVCV_BCDRI0.0

NETWORK 12 T37C20CDC21S_CDQM4.6M0.1SCVC#360C21PVCV_BCDRI0.0

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NETWORK 13 M0.1C20M1.0C21M1.1

NETWORK 14 M0.1I0.1I1.1I0.4M2.2M0.2I0.2I1.2I0.7M2.3M0.3I1.3I1.4I0.4I0.5M2.0M2.0

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NETWORK 15 M0.2Q0.2M2.0M2.2

NETWORK 16 M0.3Q0.3M2.0M2.3FC101水質檢測及投藥控制系統主程序 NETWORK 1 FC102ENENO

NETWORK 2 M9.0M9.1FC103ENENO

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NETWORK 3 M0.3CMP ≤ IM5.2M0.2MW420IN1

9953IN2CMP ≤ IM5.4MW420IN114377IN2M5.4M5.2M5.5M5.5T44M5.5S_ODTSSQS5T#3STVBIT44RBCDT44M5.6

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NETWORK 4 M5.5Q0.5M8.0

NETWORK 5 M5.6Q0.4M8.1

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FC101 濁度平均值計算初始化

設置采樣次數 NETWORK 1 I0.0M0.0PENMOVEENO0INOUTMW400ENMOVEENO256INOUTMW402ENMOVEENO0INOUTMW410ENMOVEENO0INOUTMW414ENMOVEENO0INOUTMW418

FC103 計算濁度采樣平均值 NETWORK 1

M0.0ENPIW304INMOVEENOOUTMW412

遼寧科技大學本科生畢業設計

第 37 頁

NETWORK 2 CMP ≥ IENMW4120IN1IN20INMOVEENOOUTMW410

NETWORK 3 M0.0ENADD_DIENOOUTMD414MD410IN1MD414IN2ADD_DIENENOOUTMW400MW400IN11IN2

遼寧科技大學本科生畢業設計

第 38 頁

NETWORK 4

CMP ≥ IMW400IN1MW402IN2

I_DIENENOMW402INOUTMD402MOVEENENOMD414INOUTMD418DIV_DIENENOMD408IN1OUTMD418MD402IN2MOVEENENO0INOUTMD414MOVEENENO0INOUTMW400

遼寧科技大學本科生畢業設計

第 39 頁

OB35 PID溫度控制 NETWORK 1 M5.0ENCOM_RESTMAN_ONM0.0M0.0M0.0PVPER_ONP_SELI_SELINT_HOLDI_ITL_OND_SELT#200MS3.880000e+001CYCLESP_INTPV_INPIW306PV_PERMAN1.000000e+000T#10MGAINTITDTM_LAGDEADB_W1.000000e+0020.000000e+000LMN_HLMLMN_LLMPV_FACPV_OFFLMN_FACLMN_OFFI_ITLVALDISVENOLMNLMN_PERQLMN_HLMQLMN_LLMLMN_PLMN_ILMN_DPVERPQW2889.700000e+0013.000000e+000

遼寧科技大學本科生畢業設計

第 40 頁

第五篇：腳手架計算書

扣件式腳手架計算書

計算依據：

1、《建筑施工腳手架安全技術統一標準》GB51210-20162、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ130-20113、《建筑結構荷載規范》GB50009-20124、《鋼結構設計標準》GB50017-20175、《建筑地基基礎設計規范》GB50007-20116、《建筑結構可靠性設計統一標準》GB50068-2018

一、腳手架參數

卸荷設置

無

結構重要性系數γ0

可變荷載調整系數γL

0.9

腳手架安全等級

II級

腳手架搭設排數

雙排腳手架

腳手架鋼管類型

Φ48×2.5

腳手架架體高度H(m)

立桿步距h(m)

1.5

立桿縱距或跨距la(m)

1.8

立桿橫距lb(m)

0.9

橫向水平桿計算外伸長度a1(m)

0.15

內立桿離建筑物距離a(m)

0.2

雙立桿計算方法

不設置雙立桿

二、荷載設計

腳手架設計類型

裝修腳手架

腳手板類型

沖壓鋼腳手板

腳手板自重標準值Gkjb(kN/m2)

0.3

腳手板鋪設方式

2步1設

密目式安全立網自重標準值Gkmw(kN/m2)

0.01

擋腳板類型

木擋腳板

欄桿與擋腳板自重標準值Gkdb(kN/m)

0.17

擋腳板鋪設方式

2步1設

每米立桿承受結構自重標準值gk(kN/m)

0.129

裝修腳手架作業層數nzj

裝修腳手架荷載標準值Gkzj(kN/m2)

地區

浙江杭州市

安全網設置

全封閉

基本風壓ω0(kN/m2)

0.3

風荷載體型系數μs

風壓高度變化系數μz(連墻件、單立桿穩定性)

0.81，0.81

風荷載標準值ωk(kN/m2)(連墻件、單立桿穩定性)

0.243，0.243

計算簡圖：

立面圖

側面圖

三、橫向水平桿驗算

縱、橫向水平桿布置方式

橫向水平桿在上

縱向水平桿上橫向水平桿根數n

0

橫桿抗彎強度設計值[f](N/mm2)

205

橫桿截面慣性矩I(mm4)

92800

橫桿彈性模量E(N/mm2)

206000

橫桿截面抵抗矩W(mm3)

3860

縱、橫向水平桿布置

承載能力極限狀態

q=1.3×(0.028+Gkjb×la/(n+1))+0.9×1.5×Gk×la/(n+1)=1.3×(0.028+0.3×1.8/(0+1))+0.9×1.5×2×1.8/(0+1)=5.598kN/m

正常使用極限狀態

q＇=(0.028+Gkjb×la/(n+1))=(0.028+0.3×1.8/(0+1))=0.568kN/m

計算簡圖如下：

1、抗彎驗算

Mmax=max[qlb2/8，qa12/2]=max[5.598×0.92/8，5.598×0.152/2]=0.567kN·m

σ=γ0Mmax/W=1×0.567×106/3860=146.849N/mm2≤[f]=205N/mm2

滿足要求！

2、撓度驗算

νmax=max[5q＇lb4/(384EI)，q＇a14/(8EI)]=max[5×0.568×9004/(384×206000×92800)，0.568×1504/(8×206000×92800)]=0.254mm

νmax＝0.254mm≤[ν]＝min[lb/150，10]＝min[900/150，10]＝6mm

滿足要求！

3、支座反力計算

承載能力極限狀態

Rmax=q(lb+a1)2/(2lb)=5.598×(0.9+0.15)2/(2×0.9)=3.429kN

正常使用極限狀態

Rmax＇=q＇(lb+a1)2/(2lb)=0.568×(0.9+0.15)2/(2×0.9)=0.348kN

四、縱向水平桿驗算

承載能力極限狀態

由上節可知F1=Rmax=3.429kN

q=1.3×0.028=0.036kN/m

正常使用極限狀態

由上節可知F1＇=Rmax＇=0.348kN

q＇=0.028kN/m1、抗彎驗算

計算簡圖如下：

彎矩圖(kN·m)

σ=γ0Mmax/W=1×0.012×106/3860=3.022N/mm2≤[f]=205N/mm2

滿足要求！

2、撓度驗算

計算簡圖如下：

變形圖(mm)

νmax＝0.106mm≤[ν]＝min[la/150，10]＝min[1800/150，10]＝10mm

滿足要求！

3、支座反力計算

承載能力極限狀態

Rmax=0.071kN

五、扣件抗滑承載力驗算

橫桿與立桿連接方式

單扣件

扣件抗滑移折減系數

0.85

扣件抗滑承載力驗算：

橫向水平桿：Rmax=1×3.429=3.429kN≤Rc=0.85×8=6.8kN

縱向水平桿：Rmax=1×0.071=0.071kN

滿足要求！

六、荷載計算

腳手架架體高度H

腳手架鋼管類型

Φ48×2.5

每米立桿承受結構自重標準值gk(kN/m)

0.129

立桿靜荷載計算

1、立桿承受的結構自重標準值NG1k

單外立桿：NG1k=(gk+(lb+a1)×n/2×0.028/h)×H=(0.129+(0.9+0.15)×0/2×0.028/1.5)×14=1.806kN

單內立桿：NG1k=1.806kN2、腳手板的自重標準值NG2k1

單外立桿：NG2k1=(H/h+1)×la×(lb+a1)×Gkjb×1/2/2=(14/1.5+1)×1.8×(0.9+0.15)×0.3×1/2/2=1.465kN

1/2表示腳手板2步1設

單內立桿：NG2k1=1.465kN3、欄桿與擋腳板自重標準值NG2k2

單外立桿：NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/2=(14/1.5+1)×1.8×0.17×1/2=1.581kN

1/2表示擋腳板2步1設

4、圍護材料的自重標準值NG2k3

單外立桿：NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.8×14=0.252kN5、構配件自重標準值NG2k總計

單外立桿：NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=1.465+1.581+0.252=3.298kN

單內立桿：NG2k=NG2k1=1.465kN

立桿施工活荷載計算

外立桿：NQ1k=la×(lb+a1)×(nzj×Gkzj)/2=1.8×(0.9+0.15)×(2×2)/2=3.78kN

內立桿：NQ1k=3.78kN

組合風荷載作用下單立桿軸向力：

單外立桿：N=1.3×(NG1k+

NG2k)+0.9×1.5×NQ1k=1.3×(1.806+3.298)+

0.9×1.5×3.78=11.738kN

單內立桿：N=1.3×(NG1k+

NG2k)+0.9×1.5×NQ1k=1.3×(1.806+1.465)+

0.9×1.5×3.78=9.355kN

七、立桿穩定性驗算

腳手架架體高度H

立桿計算長度系數μ

1.5

立桿截面抵抗矩W(mm3)

3860

立桿截面回轉半徑i(mm)

16.1

立桿抗壓強度設計值[f](N/mm2)

205

立桿截面面積A(mm2)

357

連墻件布置方式

兩步兩跨

1、立桿長細比驗算

立桿計算長度l0=Kμh=1×1.5×1.5=2.25m

長細比λ=l0/i=2.25×103/16.1=139.752≤210

滿足要求！

軸心受壓構件的穩定系數計算：

立桿計算長度l0=Kμh=1.155×1.5×1.5=2.599m

長細比λ=l0/i=2.599×103/16.1=161.413

查《規范》表A得，φ=0.2712、立桿穩定性驗算

組合風荷載作用

單立桿的軸心壓力設計值N=1.3(NG1k+NG2k)+0.9×1.5NQ1k=1.3×(1.806+3.298)+0.9×1.5×3.78=11.738kN

Mwd=γLφwγQMwk=γLφwγQ(0.05ζ1wklaH12)=0.9×0.6×1.5×(0.05×0.6×0.243×1.8×32)=0.096kN·m

σ=γ0[N/(φA)+

Mwd/W]=1×[11737.875/(0.271×357)+95659.38/3860]=146.108N/mm2≤[f]=205N/mm2

滿足要求！

八、連墻件承載力驗算

連墻件布置方式

兩步兩跨

連墻件連接方式

扣件連接

連墻件約束腳手架平面外變形軸向力N0(kN)

連墻件計算長度l0(mm)

600

連墻件截面類型

鋼管

連墻件型號

Φ48.3×3.6

連墻件截面面積Ac(mm2)

506

連墻件截面回轉半徑i(mm)

15.9

連墻件抗壓強度設計值[f](N/mm2)

205

連墻件與扣件連接方式

雙扣件

扣件抗滑移折減系數

0.85

Nlw=1.5×ωk×2×h×2×la=1.5×0.243×2×1.5×2×1.8=3.937kN

長細比λ=l0/i=600/15.9=37.736，查《規范》表A.0.6得，φ=0.896

(Nlw+N0)/(φAc)=(3.937+3)×103/(0.896×506)=15.301N/mm2≤0.85×[f]=0.85×205N/mm2=174.25N/mm2

滿足要求！

扣件抗滑承載力驗算：

Nlw+N0=3.937+3=6.937kN≤0.85×12=10.2kN

滿足要求！

九、立桿地基承載力驗算

地基土類型

粘性土

地基承載力特征值fg(kPa)

140

地基承載力調整系數mf

0.4

墊板底面積A(m2)

0.25

立柱底墊板的底面平均壓力p＝N/(mfA)＝11.738/(0.4×0.25)＝117.379kPa≤γufg＝1.254×140

=175.56kPa

滿足要求！