第一篇：游泳池循环水净化系统计算书
游泳池循环水净化系统计算书
游泳池池水的卫生标准
1、水温：成人池：26℃±1℃ 儿童池：27℃±1℃
2、PH值：7.2~7.6
3、浑浊度：<3NTU
4、尿素：<3.5mg/L
5、游离性氯：<0.3~0.5 mg/L
6、细菌总数：<100个/mL
7、大肠菌数：<18个/mL
8、有毒物质：符合TJ36表3的规定。池水循环流量
1、泳池基本尺寸：25m×16m×1.2~1.8m，儿童池：D1＝5.8m, D2＝3.8m,H=0.38m。
2、泳池有效容积：V＝［25×16×（1.2+1.8）/2］=600m3/h
3、池水循环周期：成人池：T<6h；
4、循环流量： qx=αf·V／TX 式中：αf－管道和净化设备的水容积附加系数，αf＝1.10 V－游泳池的池水容积，由上知V=600m3
TX－循环周期，TX＝6h q成＝1.10×600／6＝110m3/h
三、补充水量
每日新鲜水补充水量按池容积的5％计，则qb’=V×5％=600 ×0.05=30 m3/d
2、游泳池每日开放时间按12h计，则每小时补水量
qb＝V／TK＝30 m3/12=2.50m3/d 补充水管管内流速不大于1.0m/s，则补充水管管径DN32。游泳池初次补充水
1、初次补充水时间按24h设计，则每小时流量为 qC＝600 m3/24=25 m3/h
2、补充水管管内流速不大于1.0m/s，则补充水管管径DN100。循环水泵
2、循环水量流量为池水循环流量qx＝110 m3/h
3、循环水泵扬程：Hb=1.10(hs+hx+hc)式中：hs－水处理设备（过滤器、加热器、反应罐等）的阻力：过滤器按2mH2O计，加热器按2mH2O计，反应罐按1mH2O计，则hs＝2＋2＋1＝5mH2O；
hX－管道系统（管道、毛发聚集器、混合器等）的阻力：毛发聚集器按2mH2O计，混合器按2mH2O计，泳池布水口按2mH2O计，管道沿程水头损失按2mH2O估计 则hX＝2＋2＋2＋2＝8mH2O；
hC－循环水泵安装中心与泳池池水表面的水位高差为4.7m。Hb=1.10×（5＋8＋4.7）=19.77 mH2O
3、循环水泵选用耐腐蚀的泳池专用Astral 铸铁质泵三台，Code：01211 4．设计采用立式石英砂压力过滤器，砂滤层的有效厚度按800mm计，滤料粒径Dmin=0.5mm，Dmax=1.0mm，不均匀系数为2。压力过滤器过滤总面积：SZ＝qx／V 式中：qx－泳池循环水量，由前知qx＝110m3/h；
V－过滤器的过滤速度，设计选用
V＝20m/h SZ＝110／20＝5.50m2 V＝30m/h SZ＝110／30＝3.67m2 V＝40m/h SZ＝110／40＝2.75m2
压力过滤器的数量：n=(4 SZ／D2)1/2 个 式中：SZ－压力过滤器过滤总面积
D－压力过滤器直径，本设计选用D＝1.4m。
n=(4 ×5.50／1.42)1/2＝3.35个 取3个
n=(4 ×3.67／1.42)1/2＝2.74个 取3个 n=(4 ×2.75／1.42)1/2＝2.37个 取3个
压力过滤器的反冲洗
反冲洗水量，按一个单罐计算。反冲洗水量标准采用12L/m2·S，冲洗历时采用5min，则一个罐的反冲洗流量为 qf=（π×1.42）／4×12＝18.4L/S 折合小时流量：qf=18.4L/S=66.24m3/h 一次一个罐反冲洗用水量： Q=18.4×5×60=5520L 反冲洗一次压力罐，为保证反冲洗强度，采用2台循环水泵同时运行方式，预以满足。
反冲洗用气量按一个单罐计算。空气反冲洗强度采用15L/m2·S，冲洗历时3min，则反冲洗用气流量： G=（π×1.42）／4×15＝23.1L/S 折合每分钟用气流量：G’ =23.1×60 =1386 L/min 气洗设备采用风泵，由专业设计公司配置。
七、池水加药：
混凝剂采用精制硫酸铝或碱式氯化铝 设计投加量采用3mg/L。
（2）每小时需要量：Gh=110000×3mg/L＝330g/ｈ
（3）每日按泳池工作12h计，则日需要量：G=330×12＝3960g/d=3.96kg/d PH值调整剂
（1）PH值调整剂的选定与所采用的长效消毒剂有关。由于本设计的长效消毒剂选用次氯酸溶液，它会使池水的PH值升高，故本工程选用盐酸或碳酸氢钠作为PH值调整剂。设计投加量采用3mg/L。需要量：
1小时需要量：Gh=110000×3mg/L＝330g/h 每日需要量：按泳池每日开放时间12h计 则Gd=330×12＝3960g/d=3.96kg/d 除藻剂
除藻剂采用硫酸铜。
除藻剂为间断性投加，间隔时间应根据天气气温情况和泳池水质情况确定。
投加量应按国家标准《GB9667-1996》的规定进行。药剂投加方式
药剂采用湿式投加。药剂溶液的配制浓度为5～10％。如果PH调整剂采用盐酸时，则溶液的配制浓度为3％。不同品种的药剂溶液应分开投加。药剂溶液采用计量泵定比式投加。
混凝剂溶液投加在游泳池回水管进入均衡池之前或循环水泵吸水管上毛发聚集器之前。
PH值调整剂溶液投加在加热器之前，泳池之前的循环给水管之内。
八、池水消毒
本游泳池采用臭氧和氯组合型消毒剂。臭氧为主消毒剂，氯为辅助消毒剂，目的在于保持池水的余氯，防止交叉感染。臭氧采用分流量，按泳池循环流量的30％计，故流量为：qf=116.58×30%=34.97m3/h，取qf=35m3/h。
3、臭氧投加量按0.8mg/L设计，故臭氧需要量为 O3=116580×0.8mg/L＝396093264mg/h=93g/h
4、选用国产臭氧发生器HD－100型一台，臭氧产量为100g/L。臭氧采用负压时投加在经过过滤后的循环水中，为确保安全和有效混合，投加系统应设加压泵，水射器和在线混合器。
臭氧和水混合反应罐
为确保臭氧与水充分反应杀菌，应设反应罐。反应罐的容积按反应时间不小于2min设计。
反应罐容积
投加臭氧的循环流量的分流量为35m3/h VO3=35／60×2＝1.13m3 反应罐尺寸
采用立式圆形罐，直径为1.2m3,则有效高度为： H=4×1.13/3.1416×1.22=4.53/2.54=1.78m，取H=1.8m。
反应罐材质：为防止臭氧氧化腐蚀，采用S316L不锈钢制造。罐体承受工作压力0.6MPa计。长效消毒剂
长效消毒剂采用次氯酸钠，设计投加量按1.5mg/L(有效氯)计。需要量：G=116.58×1.5g/m3＝175g/h=0.175kg/h 泳池按每日开放时间12h设计，则每日需要量： Gd=0.175×12＝2.1kg/L(有效氯)。(3)成品次氯酸钠的贮存时间不超过5天。
（4）采用计量泵定比式投加在水加热器之后的循环水管道内。
九、池水加热 成人池：
泳池正常使用过程中所需的热量 池水水表面蒸发损失的热量：
QZ=α·γ(0.0174Uf+0.0229)(Pb-Pq)A760/B(W)式中：α－热量换算系数，α＝1.163；
γ－与池水水温相等时水的蒸发汽化潜热（Kcal/kg），当池水温度为27℃时，则γ＝581.9Kcal/kg；
Uf－泳池水面上的风速，该池为室内泳池，故Uf=0.5m/s； Pb－与泳池水温相等时的饱和空气的水蒸气分压力，该泳池池水水温为27℃，则Pb＝26.7mmHg；
Pq－泳池的环境空气气温与其相应的水蒸汽分压力，该泳池环境气温为29℃，则Pq＝13.3mmHg； A－泳池的水表面面积，A＝400m2；
B－当地的大气压力，北京地区为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、管道和设备等传导损失的热量，按池水表面蒸发损失热量的20％计，则
QC＝QZ×20%=114.625×20%=22.93Kw(3)补充水加热所需的热量： Qb=[α·qb·γ(ts-tb)]/T 式中：α－换热系统，α=1.163 qb－每日向泳池补充的水量，qb =30000L/d；
γ－水的容重，按γ=1kg/L计； ts－泳池池水温度，ts =27℃；
tb－补充水水温，北京市自来水按th=15℃计;T－每天水加热器运行时间按12h计。
Qb=1.163×30000×1×(27-15)/12=418686/12=34890W=35Kw Q正=114.63+22.93+35=172.58 Kw
2、泳池初次加热时所需热量：
Q=1.163×V×(ts－tL)=1.163×600000×12=8373600W=8373.6Kw
3、按泳池正常使用时所需要的热量选用池水加热设备，则初次池水加热所需时间为T=8373.6/172.58=48.52h 满足规范48h要求。
必要时采用提高出水水温的措施。
4、池水加热方式采用全部池水循环流量的25％的水量被加热至40℃，再与未被加热的循环水量的75％经过冷热水混合器充分混合，达到此要求的27℃的池水水温要求。
5、加热设备进、出水的温度差： Δt= Q正／α·qX（℃）
式中：Q正－泳池正常使用过程的需热量，Q正=172.58 Kw α－换热系统，α=1.163 qX－泳池的循环流量，qX =110m3／h Δt=172.58/1.163×110=172.58/127.93=1.35℃
6、换热器计算（1）容积计算Ve=S·Q·1000/1.163(tZ-tC)采用半容积式换热器，以减少被加热水的水头损失，从而使其被加热水的压力平衡，达到冷热水混合后的水温恒定且满足温度要求。式中：S－贮热时间按10min计，则S=0.167h；
QZ－总热量，172.58kw；
tZ－被加热水终温，tZ＝40℃； tC－被加热水初温，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：游泳池游泳馆循环水处理[推荐]
游泳池游泳馆循环水处理
游泳池水处理分物理过程和化学过程两部分，这两个过程在游泳池水处理过程中缺一不可。物理过程是游泳池水通过循环水处理设备的过滤作用使池水得到净化。化学过程是指在池水循环的同时加入化学药剂对其进行消毒、絮凝、除藻等处理，再通过物理过程的作用使池水清洁又卫生。所以，只有这两个过程同时进行才能保证池水的水质达到国家标准，从而使您的游泳池顺利通过卫生防疫部门的检验。最重要的是到游泳池锻炼的人们能真正达到健身目的，而不会被传染上疾病。以下我们讨论的是游泳池水化学处理。
一、游泳池水消毒
游泳池水消毒是一个非常重要的问题，如果解决不好，游泳池便可能成为传播疾病的场所。游泳池中水温相宜，是伤寒、副伤寒、痢疾、肝炎、急性结膜炎、脓疱病等致病菌的适宜生长环境，肝炎病毒、脑炎病毒往往是通过水的途径来传播疾病 游泳池水的消毒一般应符合以下几个要求：
1、所采取的消毒方式须具有强烈的灭菌作用，能迅速而大量地杀灭细菌，即在30秒内消灭99.9%的微生物；
2、灭菌效果应有合理的延续时间，能使游泳者带入池中的新的污染作用被有效地控制住；
3、对游泳者的粘膜，皮肤必须无刺激性，而且不会使空气中存有不良气味；
4、剂量必须容易控制，并能用简单的方法迅速测定水中药剂的存在量及其效果；
5、在考滤一切有关因素的同时,在基本投资和运输费用方面必须具有合理的经济性。
要找到绝对理想的池水消毒方法是比较因难的，目前最常用的是氯消毒法。氯在水中可产生次氯酸，次氯酸会扩散到细菌的表面，穿过细胞膜进入细胞内部，在细菌内部由于氯原子的氧化作用破环了细菌中的某种酶的系统，这样使最后导致细菌的死亡。
氯消毒的一个重要特点是在消毒过的池水中，可根据需要保持适当的余氯量，这样便可在池水使用过中，对不断地受到人体污染的池水持续地进行消毒作用。一般游泳池水的余氯量要求为0.4—0.6mg/1，另外，为了既保证消毒剂效率，又不能引起设备和游泳池表面腐蚀，要求游泳池中水的相对酸碱度即PH值保持在7.4—7.6。
传统氯消毒通法中常用的有液氯、次氯酸盐。液氯优越性在于简便、费用低，能杀死许多细菌、病原菌、病毒和寄生虫卵，为防止霍乱和伤寒的流行起到了关键性作用但是极易向外泄漏的有毒物质，贮存、使用必须注意安全，次氯酸钠溶液是目前国内常用的强力杀菌剂、高效氧化剂和优良漂白剂，在国内各界得到广泛应用。与现有其它消毒剂相比较，次氯酸钠具有广谱、高效、快速的消毒效果，并且安全、无毒，对人体无毒副作用，用途十分广泛，是国内氯系消毒剂中理想的、制取方便且安全方便的高效消毒产品。其有效氯含量为12.5%—13.5%，并十分不稳定，易分解，不能久存。
对消毒剂的评价要综合考虑到杀生能力及其在水中的稳定性，对水处理常用的四种消毒剂即液氯、二氧化氯、次氯酸钠、氯胺、臭氧而言，从杀菌能力看，臭氧＞二氧化氯＞次氯酸钠＞液氯＞氯胺；从稳定性看，氯胺＞次氯酸钠＞二氧化氯＞液氯＞臭氧。由此可以看出，次氯酸钠是一种消毒效果优良而且较稳定的消毒剂，它不但可用于各种水体消毒处理，还可用于其它卫生消毒。次氯酸钠发生器与几种消毒液的特点对比：
1、次氯酸钠在水中的溶解度高，消毒时从水中挥发的很少，几乎闻不见气味。而采用液氯消毒时，操作不当时部分氯气从水中逸出，气味较大，需要一定时间停池排气通风，次氯酸钠消毒则不需要停池，这样就延长了开池时间，可边游泳边消毒，灵活性大，随机性好，约束因素少。
2、液氯运输困难、不易储存，且液氯属剧毒物，对人畜有很大危害，特别是长期操作的人员，容易患气管炎和支气管炎。
3、次氯酸钠氧化、脱色、去臭、去味效果显著，可明显的改变水的色度、臭感，不与氨、氮及含氮有机物反应。次氯酸钠是强氧化剂，它不会与水中有机物发生取代反应生成氯胺、氯酚、三氯甲烷等有机氯化物。对水中的致癌物、有机毒物具有较强的氧化降解作用。
4、次氯酸钠杀菌广谱、高效，对病毒、芽孢等具有较强的杀灭能力，用量少，接触时间短，效果好。实践证明，次氯酸钠非常适合于游泳池水消毒，杀灭给水传播的各种病毒病菌、微生物等。
5、次氯酸钠对水中的藻类生长具有杀灭及抑制能力，在投加次氯酸钠后，可在很短的时间内杀死繁殖的藻类。
6、次氯酸钠发生器产生的是液体，因此稳定性好，安全、无危险隐患，投加方便，易于实现定比投加。而二氧化氯发生器由于产生的是气体，稳定性差，投加量难控制；若投加过程中出现故障，还有发生爆炸的危险。
7、次氯酸钠发生器各项技术指标国家均有标准，而二氧化氯发生器却属于非标产品，用户无法对购进的设备进行质量检查。
8、二氧化氯发生器是电解饱和食盐水而产生综合消毒气体，实验表明二氧化氯气体含量偏低，只占8-10%。再有二氧化氯发生器是采用隔膜电解，过滤隔膜是一种渗透膜，容易堵塞，需经常更换，在电解过程中还要人工排碱和排淡电解液。次氯酸钠发生器是无隔膜电解，无换膜之劳，也不需排碱和排淡电解液，工人劳动强度不大。
9、二氧化氯的投加是用水作运输载体加入到待消毒水体，这无疑是对水资源的极大浪费，次氯酸钠可以直接投加，不需水作载体。
10、次氯酸钠的吨水处理费用约为0.02元，而二氧化氯的吨水处理费用约为0.05元。
总之，对于游泳池水消毒来说，采用次氯酸钠消毒法高效、低耗、安全可靠，是消毒剂产品的理想选择。
二、游泳池水混凝处理
“游泳池池水水质标准”规定游泳池水浑浊度不得超过5度。游泳池水因泥沙、粘土、藻类、微生物及某些有机物引起水质混浊，为降低池水的浑浊度，必须对池水进行混凝处理，即向水中投加混凝剂，将水中小颗粒的浑浊物进行吸附，使其凝聚成大的颗粒，最后产生沉淀，沉淀物通过过滤器排出池外。
我公司专为游泳池备有“高效净水剂A、B液”和“新型高效絮凝剂”，具有强力混凝作用，可通过几个循环周期的循环过滤使池水得到净化。
三、游泳池水除藻处理
游泳池的水温一般在20℃—30℃之间，非常适合藻类的繁殖和生长，如不定期进行除藻处理。池水会变成墨绿色，严重的还使池水浑浊度增大，池底发黑并出现臭味。这种情况下，需通过以下步骤进行处理，第一加入消毒剂，第二加入除藻剂，第三加入絮凝剂，第四加强循环。
四、水处理工艺流程
游泳池水相对来说是一种易处理中水，该游泳池的水处理分为两个部分，即游泳池的循环水处理和溢流回用水处理。综合国内外游泳池水的处理流程，一般采用以下工艺流程。
对于原游泳池循环水采用直接过滤后投加消毒剂处理，消毒剂采用次氯酸钠消毒液，由次氯酸钠发生器现场制备提供。而游泳池溢流水，只要循环管道设计没有缺陷，避免了由于系统缺陷造成的浪费用水，这样就只有正常范围内的溢流水。对于正常的游泳池溢流水，如要处理，就先进行混凝处理，再经过滤、游泳池循环水泵，然后再加药消毒、最后进入游泳池。主循环过滤罐的滤料一般采用石英砂，其寿命长，过滤效果好。
第三篇：游泳池系统设计与方案
1.游泳池设计主要标准 1.1循环过滤系统
任何一个游泳池都必须具有的循环过滤系统，根据相关标准，过滤系统最为关键的是循环周期，投资方可根据实际使用情况，在达到国家标准内，可缩短循环周期，提高水体质量标准，具体循环周期可以按照以下公式来进行计算。1.2循环过滤模式
泳池循环方式有：顺流模式、逆流模式、混流模式 游泳池采用什么样的循环模式，取决于施工现场的实际情况和投资方的具体要求，在三种循环模式中，以混流模式的效果最好。1.3加温恒温系统
根据游泳池的使用性质，游泳池的池水温度一般定为27℃。池水的加热分两部分：初次充水及补水加热、循环水加热。依据锅炉房提供65℃的热水条件，初次充水及补水加热方式为采用冷、热水混合器直接加热，所需冷热水量计算如下：初次充水时间一般按24h～48h计循环水加热方式为采用板式换热器，间接加热，热媒仍为65℃热水,由于泳池一般采用UPVC材质管路,为避免热水损坏主管,一次热媒需要有自动控制系统,与过滤系统互锁。1.4消毒系统
目前泳池消毒系统多种多样，但常规常用的一般有：臭氧消毒、氯消毒、紫外线消毒。1.4.1臭氧消毒简介
臭氧消毒是目前世界公认的最理想，最彻底，最安全的消毒方式，由于臭氧在消毒过程中最终又转化为氧气，固对人体无害，对环境也没有任何的影响，是目前最环保的消毒设备，臭氧消毒设备在设备运行中有能耗低，维护简单的优点，其缺点也同样突出，目前臭氧的主要部件只能进口，其成本也具高不下，使得采用臭氧消毒设备时初期投入成本最高。1.4.2氯消毒简介
氯消毒是国内最常见的消毒模式，也是卫生部门对泳池水质检测的评价标准，对于安装了臭氧消毒的公共商业游泳池，您还需要投加一定的氯，使水体中的有效含氯量达到卫生部门的检测标准。
2.游泳池设计的技术参数 2.1分类 [按使用性质分] 2.1.1比赛游泳池
其设计必须符合国家和国际游泳联合会颁布的《游泳比赛规则》的规定。在一般情况下，该类游泳池兼作水球和花样游泳比赛之用，在不进行比赛的期间，可用于训练和对社会游泳者开放。
2.1.2训练游泳池
用于进行训练和学习之用。水深较浅，其它设施与比赛游泳池基本相同。亦称练习游泳池。2.1.3跳水游泳池
用于跳台和不同高度跳板的跳水比赛和训练。2.1.4儿童游泳池
供儿童初学和进行游泳之用。2.1.5幼儿嬉水池
供幼儿适应水中活动和玩耍嬉水之用。适合儿童特点，设置一定装饰小品，如滑水梯、蘑菇喷水或其它形式喷水等。嬉水池水深更浅一些，一般与儿童游泳池合建在一起。2.2规模和规格 2.2.1规模
2.2.1.1游泳池的规模应根据所在地区的社会和经济条件、人口数量等因素确定。共用游泳池的池水面积是根据实际使用人数计算确定的。2.2.1.2泳池人数可按下列规定计算：
(设计游泳总人数按地区人口总人数10%计算。
(最高日的最大设计游泳人数，按设计游泳总人数的68%计算。入场最大瞬时游泳人数，按最高日设计游泳人数的40%计算。(水中最大瞬时游泳人数，按最大入场游泳人数的33%计算。(2.2.2规格
2.2.2.1准游泳池为矩形平面，比赛和训练用游泳池应按此要求建造。跳水游泳池可为正方形。其它类型的游泳池可为不规则形状。2.2.2.2游泳池规格：
长度：应为12.5米的整倍数，如25米、50米；
宽度：由泳道的数量确定。每条泳道的宽度，一般为2.0—2.5米。但中小学校用的游泳池的泳道宽度可采用1.8米。游泳池两侧的边泳道的宽度，至少应另增加0.25—0.5米。池水深度：浅端为1.8米—2.0米，深端为2.0—2.2米。跳水游泳池：21×25米或25×25米，水深为5—5.5米。
国际标准：标准游泳池长50米，宽21米，奥运会世界锦标赛要求宽25米。另外还有长度只有一半即25 米的游泳池称为短池，水深大于1.8米，有8个泳道，每道宽2.5米，边道另加0.5米，两泳道间有分道线，分道线用浮标线分挂在池壁两端,池壁内设挂线。标准游泳池：作竞赛用的设有观众席，作练习用的则不设观众席。泳池的尺寸规格和设备应符合比赛标准。一般池的平面尺寸为21m×50m，水深1.8m。
标准跳水池：带和不带观众席的两种。但池的规格和设备要求都符合比赛标准。平面尺寸21.5m×l5m，水深：3.5m～5m，有跳水高台和跳板。其他类型：
(1)普通游泳池：平面形状尺寸不限、水深不限，一般水深 1.6m左右。(2)花样游泳池：平面尺寸30m× 20m，有12m×l2m的，水深保证≥3m。其它部位≥2.5m。(3)水球池：平面尺寸33m× 21m，水深≥1.8m。(4)潜水池：平面尺寸3.6m× 5m，水深1.5m～5m。
(5)制浪池：平面尺寸长≥25m，宽≥5m。水深1.5m左右。
(6)戏水池(儿童池，水滑梯)：平面形状尺寸不限，水深lm左右。
2.2.2.3各类游泳池的平面尺寸和水深，见表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 游泳池类别
水深(m)
池长度(m)
池宽度(m)备注
最浅端
最深端
比赛游泳池
1.8--2.0
2.0--2.2 50
21--25
水球游泳池
≦2.0 ≦2.0
花样游泳池
≦3.0
≦3.0
21--25
跳水游泳池
跳板(台)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
训练游泳池
含大学生
运动员用
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
中学生用
≤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
儿童游泳池
1.6~0.8
1.0~1.2
平面和尺寸视具体情况由设计定
含小学生
幼儿嬉水池
0.3~0.4
0.4~0.6
3.室内娱乐游泳池的细化设计
高级宾馆饭店会所室内游泳池是其必备的硬件设施，娱乐游泳池工艺简单也比较成熟，因而常被设计所轻视，国内许多宾馆楼盘会所游泳池虽然采用了先进的进口设备，同时泳池设备是一种特种设备，但由于忽视了众多的细节问题，使用效果并不理想。一般的情况是：结构及加热部分由国内设计单位完成，工艺设计与设备供应由国内代理商承揽；又分土建、安装、装饰三家施工，容易产生诸多问题。3.1通风换气问题
室内游泳池除夏季外都需要加热，水加热后会不断产生水蒸气，通风条件差则会形成凝结水，使室内温度过高；而到夏天，透过玻顶的太阳辐射会使室内闷热。上述两种情况都会给人一种压抑感，通风条件差的室内一股霉味，如游泳馆室内无排气设施，空调送风与其它区域合用，无法满足通风要求，出现玻璃顶严重结露，严重时像下雨；金属网架油漆变色，局部锈蚀；木装修受潮变形、腐烂；铝天花的镀塑层开始剥离，平时长满霉点，理想做法是：（1）设机械排风装置，但风机应是低噪音的，风量也不宜过大，可考虑在经营时常开。（2）利用空调送风：泳池空调宜单独设置，以免影响其它区域，空调以送新风为主。（3）控制池水水温不宜超过30℃，冬季使用宜利用热空调增加室内温暖感；另外，由于泳客一般集中在午后和晚上，故无需连续加热。3.2管道选材 泳池管道繁多，应区别对待，目前较理想的管材有两种，一是薄壁铜管，这种管材焊接可靠，水质稳定管内壁不易结垢，但造价较高；另一种是UPVC管，承插粘接，优点是质轻，施工方便；缺点是接口不耐温，加热系统应有可靠的温控装置。如将水压较高的循环过滤系统使用铜管，其余用UPVC管还是比较理想。如泳池在楼层，还是用金属管更安全。UPVC管必须支固可靠；否则，承压时会抖动。3.3装饰材料
由于游泳池室内湿度较大，各种饰面材料应慎重选用，墙面宜用浅色大理石或釉面砖，而不宜用油漆或涂料，地面宜用防滑地砖，切忌用花岗岩；天花板宜用铝板或铝塑板，避免使用木质材料。屋顶网架设计应考虑2点：一是网架应便于今后防腐处理，高档泳池可用不锈钢网架；二是网架玻璃应能清洗，尤其是公路边的建筑，大面积的玻璃十分易积尘。水下部分的进出水口、爬梯等应用不锈钢制品；溢水沟盖板常用塑料格栅，但这种格栅清洗十分困难。3.4池底吸污
由于底坡及循环吸力十分有限，沉淀污物三天以上就十分明显，池底清污方法很多：如用毛刷向吸水口推移，这种方法简单，但效果不好，因毛刷推移会扰动沉积物。也有用虹吸或泵吸清污的，这种方法需在池内推移吸污盘，操作不便，池水损失量也较大。利用循环系统加吸污头来实现池底吸污是比较理想的，这种方法的优点是利用已有系统，附加器材少，而且，吸污器、软管、推杆均为塑料制品，操作十分轻便，另外，池底污物在沙缸内得到有效截留，效果好。设计时应注意如下几点：
（1）吸污口应设置在池壁上部以便接驳。
（2）吸污口应均布且不宜过多；否则吸力不足；一般室内池应满足2只吸污器同时工作即可，对角线布置4只吸污口就足够了。
（3）吸污环路与主循环系统的泵前管道应分别设置，且可独立控制，吸污时主排水管能关闭；否则，吸力不足。
（4）软管应柔软；否则池内推移很吃力，柔软直径50mm就足够了。3.5注水与放空
泳池侧壁与底板一般用蓝色面砖饰面，这些面砖接缝处时间久了会结垢，难以去除，需定期放空清理。这就有一个放空与加水的时间问题。应注意以下几点：
（1）给水应充足，加水时间不宜超过4h，给水管宜单独敷设，当与其它系统合并时，应考虑其它系统不因泳池加水而断水。
（2）放空应迅速，放空管尽可能少拐弯。
（3）泳池水宜自流直排下水道，并考虑重复利用。3.6水质
（1）城市自来水不能满足游泳池的水质标准，需进一步处理，实用表明采用明矾处理不理想，一是所需沉淀时间长，二是沉淀物多，改用精制硫酸铝效果好得多。
（2）每天注入一定比例的新水是必须的，否则，即使经常加硫酸铜等药剂，一段时间后水 仍会发绿，池壁孳生青苔。
（3）满水型泳池较好，利用平衡水箱控制水位，经常溢走部分表面水。因水面上含有少量 的油脂，非满水型的泳池，池壁顶部沿水面周边会形成一条黑带。（4）消毒剂应采用成熟而简单的工艺。
（5）水处理循环系统应保证一定流量，否则处理效果差，池内易产生死角，还会影响加热速度。3.7沙缸
进口沙缸有碳钢、铸铁、玻璃钢等不同材料制造，选用还需注意：
（1）多路阀操作应简便，一般手柄压下旋转180度即可改变工作状态。（2）多路阀应密封应可靠，即正常工作状态下不应有渗漏现象，进口产品同样有质量差别。（3）进出口配压力表以掌握反冲洗时机。（4）沙缸上部应有检查孔以便检修和加沙。（5）为便于维修进出水管道应加阀门。（6）沙缸不必考虑备用。
（7）沙缸反冲洗压力必须保证。3.8加热
室内娱乐游泳池容量不会很大，又处在空调环境内，一般可保持25℃左右，因此加热量无需太大，设快速换热器即可。3.9其它
（1）泳池铺贴饰面材料前，池内进出水口、池灯等的预埋部分应安装到位，然后放满水试压，泳池结构应不渗漏，否则，一旦饰面后发现渗漏处理将十分困难。
（2）池灯一般在池壁高度的1/2处，池灯的质量应可靠，因池灯更换需放水后才可行。（3）泳池沿外壁一周管道繁多，装修后一般处在下层天花板内，设计时应考虑在天花板内留检修通道和一定空间高度。
（4）平衡水箱溢水管不应与反冲洗排出管相连。（5）混凝剂应加在水泵的吸水管上。
（6）溢水口及管道配合应合理，否则溢水时会伴有尖啸声。
第四篇：游泳池水处理系统的PLC设计
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游泳池水处理系统的PLC设计
摘 要
在工业不断发展的今天，人们更加追求自动化的同时可编程序控制器映入了我们的眼帘，可编程序控制器在各行各业的应用不断增加，让我们看到他的应用之广泛，此次设计是在游泳池水处理自动控制方面的一个具体体现，正文介绍了可编程序控制器（PLC）、西门子S7-300 CPU313及温度传感器在游泳池水处理系统中的应用及PID调节。本设计在详细了解了S7-300 PLC的结构、用法，以及游泳池水处理系统的工艺流程的前提下，运用PLC对水处理各环节进行精确的控制。引入PLC后，比传统的游泳池更加安全、可靠，更加节省人力资源，操作简单，节省硬件等诸多优点，随着市场的开放与不断扩大许多国外的品牌不断涌入我国，我们可以选用更适合要求的产品。选用合适的PLC有利于系统的完美发挥，无论是从抗干扰能力或是其他方面PLC控制的系统都是当前最具实力的产品。
关键词：可编程序控制器；S7-300；PID温控
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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 录
摘 要.........................................................................................................................................I ABSTRACT...........................................................................................................................II 1 绪 论....................................................................................................................................1 1.1 引言..................................................................................................................................1 1.2 国内外游泳池水处理方式..............................................................................................1 1.3 本课题研究主要内容......................................................................................................2 1.4 课题研究的意义..............................................................................................................2 系统概述.............................................................................................................................4
2.1 设计要求..........................................................................................................................4 2.2 控制系统简介..................................................................................................................4 2.3 控制系统要求..................................................................................................................5 2.3.1 水循环及过滤部分...................................................................................................6 2.3.2 水质检测及加投药部分...........................................................................................7 2.3.3 恒温加热系统控制...................................................................................................7 PID温度控制...................................................................................................................11
3.1 基本概念........................................................................................................................11 3.1.1 比例调节（P调节）..............................................................................................11 3.1.2 积分调节（I调节）...............................................................................................11 3.1.3 微分调节（D调节）.............................................................................................12 3.2 PLC中的PID控制实现方法........................................................................................12 西门子S7-300及硬件设计........................................................................................15
4.1 PLC的简介....................................................................................................................15 4.1.1 PLC的特点..............................................................................................................15
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4.1.2 PLC的分类..............................................................................................................16 4.2 PLC的基本组成............................................................................................................16 4.2.1 主机.........................................................................................................................16 4.2.2 编辑器.....................................................................................................................18 4.2.3 I/O扩展和其他外围设备........................................................................................18 4.3 PLC的基本工作原理和工作方式................................................................................18 4.4 硬件介绍........................................................................................................................19 4.4.1 数字量模块.............................................................................................................19 4.4.2 模拟量模块.............................................................................................................20 操作与软件部分.............................................................................................................22
5.1 水循环控制过程............................................................................................................22 5.2 恒温加热部分控制........................................................................................................23
结 论......................................................................................................................................24 致 谢......................................................................................................................................25 参考文献...............................................................................................................................26 附 录......................................................................................................................................27
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第 1 页 绪 论
1.1 引言
随着社会的不断发展人民的生活水平也在不断提高，人民对物质、精神生活不断提出新的要求，健身、游泳、等娱乐活动不断增加，游泳逐步成为一项群众性的休闲娱乐活动。在炎炎夏日，游泳场馆更是变成了人们消暑纳凉的消费场所。特别是在暑期，热浪滚滚，酷热难耐，许多家长带着放假的孩子，兴致勃勃地嬉戏畅游在游泳池之“蓝天碧水”间。而在最热的时候，游泳场馆更是天天爆满，随之而来对这些活动的客观要求也不断提出了新的标准与要求，对游泳的环境和各方面的要求也逐步提高。近几年来，集娱乐、休闲与健身为一体的游泳场馆的需求与建设可谓方兴未艾，国家级大型游泳馆、各种公共游泳馆、家用游泳池、星级宾馆的室内游泳池等遍及全国城镇。游泳池、水上乐园像雨后春笋般涌现，其中许多游泳池已跳开古板的传统模式，摹仿国外的先进经验，设计更新颖，融健身性、娱乐性于一体，更具吸引力及生命力。
1.2 国内外游泳池水处理方式
为了节约用水，保护水资源保证水质及卫生指标，绝大多数游泳池采用循环净化给水方式。但由于我国游泳场馆的发展相对较晚(二十世纪九十年代中后期才真正开始大规模发展)，所以在运行管理方面和给排水的设计方面积累总结的经验较少，缺乏系统的分析与交流，且游泳池的实际运行与规范下的设计存在着较大的差异。就水处理系统来说，目前规范基本上是按市政给水处理厂的要求来制定的，在设计中均是按照规范中的专业比赛用连续处理运行来设计的，而在实际运行过程中，无论是水质还是投药管理等，均不同于设计与规范，造成了水处理场地及设备的极大浪费，无形中增大了建设投资费用。另外大多数游泳场馆未配制专业技术人员参与运行管理，因此，在实际运行过程中，因各种原因发生了较大的水耗、热耗及电耗，并造成了不必要的水质超标甚至恶化，给经营带来较大的负担与影响。鉴此通过对现有设备下的游泳池的研究，对于进一步节水、节能，降低运行成本有着重要的经济意义，并由此总结实践经验，进行理论分析，从而提出游泳池水处理的优化设计。
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1.3 本课题研究主要内容
现代游泳池主要分三大部分：一是循环及过滤部分，二是水质检测及加投药部分，三是恒温及加热部分。水处理循环系统是整个系统最为关键的地方，主要由两台循环水泵互为备用，循环水泵是为提供循环动力及循环处理水量而设置。循环水泵的自动过程由两台泵互为备用(1 # 泵和2 # 泵)，且8小时自动切换和非正常停泵自动起动备用泵(如加热继电器动作等)。起动过程由两台泵轮值起动，即在程序中设定一个起动泵号N(N = 1、2)，当第一次进入水循环主程序时，首先读取泵号N(并令N 加1)，决定首先开启哪一号泵，若无故障运行后，且在一个周期内要求停泵，当再次进入水循环主程序时，则起动当前泵。以此，来减小某一台泵因连续工作而引起的损耗。实际证明此方法可行且有效。当某一台泵出现故障需停机时，需等待该泵完全停止后，方可开启另一台泵，否则会出现局部回流现象，极易损坏水泵，因此，在起动另一台水泵时，有一个10s 的延时。为了补充因各种原因所造成的池水热损失及加热补充水需设置换热设备。目前，国内采用的是快速式换热器和新型板式换热器。恒温加热部分由PLC可编程序控制器来控制，恒温及加热控制主要采用PID调节，输出控制信号由PQW288输出控制伺服控制器来控制蒸汽调节阀的开启度，定量地给汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒温。水池温度的检测通过两个途径获得：一是水池温度；二是蒸汽调节阀进水池布水口的温度。检测蒸汽进水池的温度目的是为了与水池温度相比较，不致两者温差过大，以免造成人员短时间内不适应或受伤。I2.3控制条件为紧急停止信号，由值班人员发出。水质检测都是通过检测仪器送来的模拟量检测信息，输入到模拟量模块进行处理，处理后根据水质标准确定控制量，分别控制各药剂精确计量泵，加投水处理药剂。各模拟量输入的处理及控制都基本相同。絮凝剂加投的前提是循环水泵开启，若循环水泵未开启，絮凝剂加投后，也只是在局部起作用，不仅浪费资源，更使水质变差。
1.4 课题研究的意义
本设计主要着重介绍各环节的控制和操作过程及原理，选用的控制设备也比传统的设备更为先进，目前可编程序控制器在整个电气控制领域已经占领主导地位，发展的也是非常迅速，它的控制方式采用可编程序控制器进行控制。PC或PLC，它是在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于它具有的功能强、可靠
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高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外以广泛应用于自动化控制的各个领域，并成为实现工业自动化的支柱产品。近年来，国内在PC技术与产品开发应用方面的发展也很快。除许多从国外引进的设备、自动化生产线外，国产的机床设备已越来越多的采用PC控制系统取代的继电器、接触器控制系统。国产化的小型PC性能也基本达到同类国外产品的技术指标。目前PLC已广泛用于冶金、化工、轻工、电力、建筑、交通、运输等各个行业[1]。
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第 4 页 系统概述
2.1 设计要求
1．循环水泵的自动过程由两台泵互为备用，8h自动切换和非正常停泵自动起备用泵。
2．温度控制精度1°C。3．采用可编程序控制器设计。4．画出原理图，编制程序。
2.2 控制系统简介
布水口游泳池布水口温度仪Ⅱ进池口水管热力蒸汽热交换伺服控制器温度仪ⅠPH仪余氯仪浊度仪出池口水管循环水泵1号过滤沙缸N过滤沙缸2号定时器絮凝剂加投消毒剂加投稀盐酸加投硫酸铜加投
图2.1 游泳池水处理工艺流程图
现代游泳观的池水处理系统类似与自来水厂的水处理系统，通过循环水泵将池水置
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换出来检测水质，再通过化学和物理的方法调整水质，然后将达到一定水质标准的“净水”回灌进游泳池。本设计的游泳池水处理工艺流程如图2.1所示。通过循环水泵将池水置换出来检测水质，再通过化学和物理方法调整水质，然后将达到一定水质标准的“净水” 回灌进游泳池。一般检测项有浊度、过氧化物、尿素含量、菌去群含量、余氯值、臭氧值和pH值等。以pH值调节为例，当pH值过高，超过控制时，则通过精确计量泵加投稀盐酸以调低pH值，这就是化学的方法。再如当浊度达到一定值时，亦通过精确计量泵将絮凝剂（需搅拌）加投到循环泵前，絮凝剂可将水中悬浮物凝结成块，通过过滤沙缸把“浊水”过滤成“净水”回灌到泳池[2]。另外，沙缸还有反冲洗过程，就是当系统运行一定时间后，沙缸的沙层表面会积蓄很多的污物，使沙缸对水的阻力增大，流速减缓，过滤效果下降。因此，必须定期进行清除。清除的办法就是使水流反方向流动，如图2.2所示。温度仪I、II进行温度检测。检测的结果经模拟量输入模块送到PLC，由PLC处理后一方面送控制屏进行温度显示，另一方面由PLC的PID指令控制。经PID调节后，输出的信号通过模拟量输出模块控制伺服蒸汽调节阀，定量的给汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒温[3]。
进水F1F3F5F2废水F4沙缸
图2.2 沙缸反冲洗工作示意图
2.3 控制系统要求
该系统按只检测浊度、余氯、pH值和温度等几项来配置，PLC按输入/输出点数、通信接口数等技术要求选定，检测仪、泵、伺服控制器及操作系统根据工艺流程选定或按甲方要求选定。
具体硬件配置如下：西门子S7-300 CPU313一块，SM321、SM322的数字量模块各一块，SM331S、M332模拟量模块各一块；德国普罗明特温度传感器——变送器两支，辽宁科技大学本科生毕业设计
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浊度仪、pH仪、余氯仪各一台；高温电动伺服阀一台；精确计量泵四台；循环水泵两台；大厅显示屏（自制）一台；5.7in台达触摸屏一台；控制柜（定制）一台。2.3.1 水循环及过滤部分
水循环主程序开始启动准备N手动自动？Y启动1号泵Y故障？NNNY停泵？停泵延时10s计时8小时？停泵延时10sY启动2号泵Y故障？NN计时8小时？停泵？NYY总停水循环主程序结束
图2.3 水处理主程序流程图
水循环及过滤部分主程序流程图如图2.3所示。循环水泵的自动过程由两台泵互为备用，8h自动切换和非正常停泵自动启动备用泵（如热继电器动作等）。循环水泵的手
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动过程，只是配合自动过程的辅助手段，手动状态除操作两台泵的起/停以外，还担当过滤缸反冲洗过程的操作。
正常情况下，水流的方向是F1入F4出，其他阀门关闭。反冲洗时，水流从F2入F3出，其他阀门关闭。污物被反向的水流带走而排入污水管道。反冲洗持续时间需根据实际情况现场调整。从反冲洗结束到正常过滤状态中间有一个过渡状态，这段时间水流不应流入泳池，因为此时水流不稳且有残余杂质存在。因此这个过程的阀门状态是F1入F5出，其他阀门关闭。这个过程持续时间很短，通常在 1min 之内，需现场调整，最后，F5关闭，F4打开，反冲洗过程结束。反冲洗过程的触发条件一般有3个：压差反冲洗、定时反冲洗和手动反冲洗。这两个过程基本是物理的过程[4]。2.3.2 水质检测及加投药部分
水质检测都是通过各检测项目的检测仪器送来的模拟量检测信息，输入到模拟量模块进行处理，处理后根据水质标准确定的控制量，分别控制各药剂精确计量加投泵加投水处理药剂。各模拟量输入的处理及控制都基本相同，这里仅以浊度—絮凝剂为例说明模拟量输入及控制的基本方法[5]。浊度—絮凝剂流程图如图2.4所示。
从图2.5所示浊度控制曲线看出，要求浊度控制值在2~4NTU，5NTU为浊度报值，即当大于等于4NTU时开计量泵加投絮凝剂，当小于等于2NTU时关计量泵，大于等于5NTU报警。如果在编程时将控制值转换为程序刻度值，由于浊度仪输出范围是4~20mA。因此需分两步换算，如图2.6第一步，将2和4NTU对应的电流值求出来。第二步，由电流值计算出对应的转换值。即：
x2
4(204)2(204)410.4,x247.2（2.1）
1010
y12.3.3 恒温加热系统控制
10.4276487.22764814377,y299
53（2.2）
2020在环境温度和水温较低时，还需对池水进行加温控制。池水加温在泳池水处理中，也占有重要的地位。它是通过温度仪I、II进行温度检测。检测的结果经模拟量输入模
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块送
浊度—絮凝剂主程序开始子程序7开始调用子程序7初始化预置采样计数器和清0调用子程序8计算平均值子程序7结束N循环水泵开？Y浊度 ≥ 4？N子程序8开始Y启动絮凝剂搅拌器从模拟量输入PIW4中取个值加到采样值中，采样计数器加1，直到最大采样数用移位求采样平均值3S后启动絮凝剂剂量泵N浊度 ≤ 2？子程序8结束Y关泵及搅拌器浊度—絮凝剂主程序结束
图2.4 浊度—絮凝剂流程图
图2.5 浊度刻度控制曲线
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10量程/NTU27648刻度值4204y2y10x1x2I/mA(a)204x1x2I/mA(b)20
图2.6 浊度刻度值换算比例图
到PLC，由PLC处理后一方面送控制屏进行温度显示，另一方面由PLC的PID指令控制。经PID调节后，输出的信号通过模拟量输出模块控制伺服蒸汽调节阀，定量的给汽水管道混合器通以蒸汽，使池水按要求保持恒温。该流程图仅介绍自动部分，如图2.7所示，该部分主要介绍池水（冬天）恒温PID调节，温度值向大厅显示屏传送的有关内容。标准PID控制允许将闭环控制器、脉冲控制器以及步骤控制器集成到用户程序中。带集成控制器设置的参数分配工具允许设置控制器，可在极短时间内优化使用。如果简单PID控制器不足以解决自动化任务，可使用模块化PID控制。可以互连所包含的标准功能块，创建几乎任何一种控制器结构。
恒温及加热系统主程序、子程序及中断部分梯形图恒温及加热系统主程序、子程序梯形图见附录。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的[6,7]。
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恒温 加热主程序开始Y模块有错？N调用温度控制模块？Y调用FB41 启动PID调节水温由PQW288输出N由I1.3启动伺服电动蒸气阀驱动电源恒温 加热主程序结束
图2.7恒温加热系统控制流程图
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第 11 页 PID温度控制
3.1 基本概念
PID控制是比例积分微分控制的简称。PID控制是一种负反馈控制，在反馈控制系统中，自动调节器和被控对象构成一个闭合回路。在连接成闭合回路时，可能出现两种情况：正反馈和负反馈。正反馈作用加剧被控对象流入量流出量的不平衡，从而导致控制系统不稳定；负反馈作用则是缓解对象中的不平衡，这样才能正确地达到自动控制的目的。
PID控制具有以下优点 1．原理简单，使用方便。2．适应性强。
3．鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大敏感 3.1.1 比例调节（P调节）
在P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例，即：
uKCe
（3.1）式中KC称为比例增益。
比例调节的显著特点就是有差调节。采用比例调节，则在符合扰动下的调节过程结束后，被调节量不可能与设定值准确相等，他们之间一定有残差。比例调节的残差随着比例带的加大而加大。3.1.2 积分调节（I调节）
在I调节中，调节器的输出信号的变化速度du/dt偏差信号e成正比，即
duS0e
（3.2）dtt0或
uS0ed t
（3.3）式中S0称为积分速度，可视情况取正值或负值。
调节器的输出与偏差信号的积分成正比。积分调节器的特点是无差调节与P调节的
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有差调节形成鲜明对比，只有当被调节量偏差e为零时I调节器的输出才会保持不变。然而与此同时调节器的输出却可以停留在任何数值上。这意味着被控对象在负荷扰动下的调节过程结束后，被调量没有残差，而调节阀则可以停止在新的负荷所要求的开度上。I调节的另一特点是它的稳定作用比P调节差。
采用I调节时口制系统的开环增益与积分速度S0成正比。增大积分速度将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的振荡过程。3.1.3 微分调节（D调节）
调节器能够根据被调节量的变化速度来移动调节阀，而不要等到被调节量已经出现较大偏差后才开始动作，那么调节效果将会更好，等于赋予调节器以某种程度的预见性这种调节称为微分调节。此时调节器的输出与被调量或其偏差对于时间的导数成正比。
即
uS2de
（3.4）dt单纯按上述规律运作的调节器是不能工作的。这是因为实际的调节器都有一定的失灵区，如果被控对象流入流出量只相差很少以至被调量只以调节器不能察觉的速度缓慢变化时，调节器并不会运作。但是经过相当长的时间以后，被调节量偏差去可以积累到相当大的数字而得不到校正，这种情况是不能容许的。
3.2 PLC中的PID控制实现方法
典型的基于数字PID的闭环控制系统。PLC的PID控制器的设计是以连续系统的PID控制规律为基础，将其数字化写成离散形式的PID控制方程，再跟据离散方程进行控制程序设计。在连续系统中，典型的PID控制器的输入输出关系如下：
1M(t)Kce(t)TIT0e(t)dt1de(t) M0
（3.5）dtTD式中:M(t)为控制器的输出量，M0为输出的初始值，e(t)为给定值与被控变量的误差信号，Kc为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。
将上式离散化，第n次采样时控制器的输出为：
MnKC(spnpvn)KCTST(spnpvn)KCD(pvn1pvn)
（3.6）
TITS
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标准PID控制允许将闭环控制器、脉冲控制器以及步骤控制器集成到用户程序中。带集成控制器设置的参数分配工具允许设置控制器，可在极短时间内优化使用。如果简单PID控制器不足以解决自动化任务，可使用模块化PID控制。可以互连所包含的标准功能块，创建几乎任何一种控制器结构[8]。
FB41称为连续控制的PID用于控制连续变化的模拟量，与FB42的差别在于后者是离散型的，用于控制开关量，其他二者的使用方法和许多参数都相同或相似。PID的初始化可以通过在OB100中调用一次，将参数COM-RST置位，当然也可在别的地方初始化它，关键的是要控制COM-RST；PID的调用可以在OB35中完成，一般设置时间为200MS，原理上，PID的调节节奏应该与其采样周期一致，这是数学模型应与物理过程一致的要求。这也就是FB41要在OB35中周期调用且OB35的周期要与FB41采样周期一致的原因。
当然，在OB1或其他FC、FB中调用FB41也是可以的，此时最好将OB1参数区中扫描周期作为FB41的采样周期。FB41参数的设置很灵活，可根据自己的习惯或应用的方便选择。
PVPER_ON ：是PID输入输出参数“PERIPHERAL化”的使能位，即将参数看成0~27648之间的整数。换个说法，就是PID的反馈值直接取自相应AIW通道，而PID输出则直接给出到AQW通道。参数整定由FB41完成。本设计用调节装置的启动标志来触发本位。
CYCLE ：采样周期。根据物理量变化快慢定，一般要求与FB41执行的周期一致，选择200ms。
SP_INT：PID的设定值。注意设定值与反馈值的单位一致。为了避免错误，建议将SP_INT转换为-100.0~100.0%之间无量纲的百分数，输入到FB41时，注意只取百分号之前的数即可，输入设定值38.8即23.5 ℃。
PV_PER：PID过程的反馈值，直接取自反馈量的PIW通道的A/D码。GAIN：比例系数。设定1。TI：积分时间。设定10min。
LMN_PER：PID的调节输出，直接对应调节输出AQW通道。
P_SEL： BOOL：比例选择位：该位ON时，选择P（比例）控制有效；选择有效。I_SEL： BOOL：积分选择位；该位ON时，选择I（积分）控制有效；选择有效。
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D_SEL ： BOOL：微分选择位，该位ON时，选择D（微分）控制有效；一般的控制系统不用。
LMN_HLM：REAL：PID上极限，一般是100%。LMN_LLM：REAL：PID下极限；一般为0%。
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第 15 页 西门子S7-300及硬件设计
4.1 PLC的简介
可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC或PLC。它是20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PC技术与产品开发应用方面的发展也很快，除许多从国外引进的设备、自动化生产线外，国产的机床设备已越来越快地采用PC控制系统取代传统的继电器控制系统。国产化的小型PC性能也基本达到国外同类产品的技术指标。4.1.1 PLC的特点
1．可靠性高，抗干扰能力强
为了确保PLC在恶劣的工作环境下能可靠的工作。在设计中强化了PLC 的抗干扰能力，使之能抗诸如点噪声，电源波动，振动，电磁干扰等干扰，能在高温高湿以及空气中存在有各种强腐蚀物质粒子的恶劣环境下可靠地工作。PLC能承受电网电压的变化，可直接由交流市点供电，直接取自电控箱电源，即使在电源瞬间断电的情况下仍可以正常工作[9]。
电源电压： AC220 ±15% 抗振强度： 10Hz~55Hz 0.5mm 3轴方向各2h 抗冲击强度：10g 3轴方向各3次
抗干扰强度：1000Vp-p、脉宽1us、30~100Hz噪声 工作温度：0℃~55℃ 存放温度：-20℃~+70℃ 湿度：
35%~90%（不结雾）
耐压：
AC1500V 1min（各端子与接地端之间）2．编程简单，易于掌握
PLC在基本控制方面采用“梯形图”语言进行编程，这种梯形图是与继电器控制电路图相呼应的，形式简练，直观性强，广大电气工程人员容易接受，还可以采用系统流程
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图和语句表方式编程，三种语言可有条件地相互转化，PLC这是PC优于微机的另一个特点。
3．模块化结构
PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计有机架和电缆将各模块连接起来。系统的功能模块可根据用户的实际需求自行配置，从而实现最家性能价格比。由于配置灵活，使扩展，维护方便。4．安装简便，调试方便
PLC安装简便，只要把现场的I/O设备与PLC相应的I/O端子相连就能完成了全部的接线任务，缩短了安装时间。5．网络通信
PLC提供标准通信接口，可以方便地进行网络通信 6．体积小，重量轻，功耗低。4.1.2 PLC的分类
1．按结构型式分类：整体式和模块式。
（1）整体式PLC是将电源，CPU，I/O不见都集中在一个机箱内。（2）模块式PLC是将PLC各部分分成若干个单独的模块。（3）叠装式PLC是将整体式和模块式结合起来。2．按PLC控制规模分类
（1）小型PC I/O点数在256以下，存储器容量2K步。
（2）中型PC I/O点数在256~2048点之间，存储容量是2K~8K步。（3）大型PC I/O点数在2048点以上，存储容量达8K步以上。
4.2 PLC的基本组成
从广义上说，PLC也是一种工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的借口和更直接的适用与控制要求的编程语言。所以PLC与计算机控制系统十分相似，也具有中央处理器，存储器，输入/输出接口，电源等[10]。4.2.1 主机
既PC本机，它就是以CPU（中央处理单元）为核心的一台专用计算机。
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1．CPU CPU在PLC控制系统中的作用类似与人体的神经中枢。是运算与控制中心。用来实现逻辑运算、算术运算，并对全机进行控制。它按照PLC中系统程序所赋予的功能，完成以下任务：
（1）接收并存储从编程器键入的用户程序和数据
（2）用扫描的方法接受现场输入设备的状态或数据，并存入输入状态表或数据积存器中。
（3）诊断电源，PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误等。
（4）在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读出用户的程序，经指令解释后，按指令规定的任务产生相应的信号，去启动有关控制电路，分时、分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务。（5）根据运算结果，更新有关标志位数据寄存器和输出寄存器的内容，再由输出寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表打印或数据通信等外部功能。（6）PLC的CPU包括三种：单片机、通用微型处理芯片、双极性位片处理芯片。2．存储器
（1）系统程序存储区
用以固化PLC生产厂家编写的系统工作程度，相当于单片机的监控程序或个人计算机的操作系统。在很大程度上它决定该种PLC的性能和质量用户无法更改或调用。（2）用户程序存储区
包括用户程序存储器（程序区）和数据存储区（数据区）两种。前者用于存放用户程序，后者用于存放用户在执行过程中使用的有关状态量或数值量以生成用户数据区。3．输入、输出单元（I/O单元）
I/O单元又称I/O接口电路，PLC程序执行过程中需调用的各种开关量（状态量）数字量或模拟量等各种外部或设定值，都是通过输入电路进入PC。而程序执行结果又是通过输出电路送到现场实现外部控制功能[11]。（1）输入接口电路
各种PC输入电路结构大都相同，其输入方式有三种： 接口输入12V或24V 交流输入100V~200V或200V~240V
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交直流输入 交直流12V或24V（2）输出接口电路
为适应不同的负载需要，各类PLC有三种输出方式： 继电器输出 晶体管输出 晶闸管输出（3）电源单元
PLC对供电电源要求不高，可直接采用普通单相交流电。允许电源电压额定值在+10%~-15%范围内波动。4.2.2 编辑器
编辑器用作用户程序编制、编辑、调试和监视，还可以通过键盘去调用和显示PC的一些内部状态和系统参数。它接口与CPU联系，完成人机对话连接。它可分为简易型和智能型两种。前者只能用于联机编程，后者既可联机又可脱机编程。4.2.3 I/O扩展和其他外围设备
1．I/O扩展机用来扩展输入、输出点数
当用户所需的输入、输出点数超过主机输入、输出点数时，就要加I/O扩展机来扩展。
2．其他外围设备
根据系统控制的需要，PLC还可以通过自身的专用通信接口连接一些其他外围设备。[12]
4.3 PLC的基本工作原理和工作方式
PLC是采用周期性循环扫描，集中输入和集中输出的工作方式。这种工作方式的显著特点：可靠性高、抗干扰能力强，但响应滞后、速度慢，也就是说PLC以降低速度求得高可靠性。PLC处于（停止）工作状态，只进行内部处理和通信服务等内容，一旦进入（运行）状态，就采用周期性循环扫描方式执行用户程序。在正常情况下，一个用户程序扫描周期分为三个阶段组成。1．输入采样阶段
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PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段，在此阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。所以一般来说，输入信号的宽度要大于一个少秒周期，否则很可能造成信号的丢失。2．程序执行阶段
根据PLC梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左到右，从上到下的步骤顺序执行程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应的元件的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件的状态会随着程序而变化。3．输出处理阶段
在所有程序指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，最后经过输出端子驱动外部负载。
4.4 硬件介绍
具体硬件配置如下：西门子S7-300 CPU313一块，SM321、SM322的数字量模块各一台，SM331S、M332模拟量模块各一块；德国普罗明特温度传感器——变送器两支，浊度仪、pH仪、余氯仪各一台；高温电动伺服阀一台；精确计量泵四台；循环水泵两台；控制柜（定制）一台。
CPU313最大数字量I/O点128个，最大模拟量I/O点32个，可连接8块模板。内置20KBRAM最大可扩展512KB FLASHEPROM存储卡，64个计数器128个定时器。具有PID控制器。具有MPI通讯协议和自由方式通讯能力。4.4.1 数字量模块
S7-300有多种型号的数字量I/O模块可供选择 1．SM321数字量输入模块
SM321数值量输入模块主要有4种模块可供选择，即直流16点输入、直流32点输入、交流8点输入、交流16点输入模块。另外，还提供了直流16点输入带过程诊断和
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中断的模块、直流8点输入带源输入模板，交流32点输入模板。2．SM322数字量输出模块
SM322数值量输出模块经过电平转换，信号可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机，灯和电动机启动器等。按负载回路使用电源不同分为：直流输出模块、交流输出模块和交支流两用输出模块。按输出开关的种类不同又可分为：晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器触电输出方式。
SM322数字量输出模块有7种型号输出模板可供选择，即16点晶体管输出.、32点晶体管输出、16点晶闸管输出、8点晶闸管输出、8点继电器输出和16点继电器输出模块。选择模块时，因每个模块的端子共地情况不同，应根据模块输出类型和现场输出信号负载回路的供电情况选择。3．SM323数字量I/O模块
此模块有两种类型，一种是8个共地输入端和8个共地端，另一种上一带有16个共地输入端和16个共地输出端，两种模块特性相同。I/O额定负载电压DC24V，输入电压“1”信号电平为11V~30V，“0”信号电平为-3V~+5V。I/O通过光耦合器与背板总线隔离。输出具有短路保护。4.4.2 模拟量模块
1．SM331模拟量输入模块
SM331模拟量输入模块目前有三种规格型号：既8AI×12位模块、8AI×16位模块和2AI×12位模块。其中具有12位的输入模块除通道数不一样外，其工作原理、性能、参数设置等个方面都完全一样。
SM331输入模块主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路恒流源、光电隔离部件、逻辑电路组成。实际应用时可使用STEP7组态工具屏蔽掉不用的模拟量通道。
SM331的每两个听到构成一个通道输入组，可以按通道输入组任意选择测量方法和测量范围。模块上需要接DC24V的负载电压L+，有反接性保护功能；对于变送器或热电偶的输入具有短路保护功能。2．模拟量输出模块
SM322模拟量输出模块目前有三种规格型号：既4AO×12位模块、2AO×12位模块、4AO×16位模块。其中具有12位的输出模块除通道数不一样外，其工作原理、性能、参
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数、设置等各方面都完全一样。
这里4AO×12位模拟量输出模块为代表介绍SM332。SM332，4×12位模拟量输出模块，上有4个通道，每个通道都可以单独编程为电压输出或电流输出，输出精度为12位，模块对CPU背板和负载电压都有光隔离。在输出电压时，可以采用2线回路和4线回路两种方式与负载相连。3．模拟量I/O模块
模拟量输入/输出模块有两种规格：一种是4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为8位：另一种也是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为12位。输入范围为0V~10V或0mA~20mA。
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第 22 页 操作与软件部分
5.1 水循环控制过程
当按下按钮SB0时，系统开始启动，按下SB1水循环自动控制系统启动，首先1号泵得电运转，当1号泵运转时，PLC内部计时器开始计时，当计时8小时后将自动切换到2号泵，当其中某一个泵运转的期间有故障非正常停泵，PLC内部设有监控装置，比如当1号泵非正常停转，PLC回在10秒钟后自动启动2号泵，当2号泵非正常停泵时，其内部指令也会在10秒钟后自动启动1好泵，两台泵互为备用。
总停开关SB2，当想停止运转整个系统时，可以通过此按钮停止所有动作，当按下此键后PLC内部有个切断两台水泵的中间继电器，当其得电时，两台水泵将失去供电而停止运转。
手动加反冲洗部分，当按钮SB3按下后2号泵会开始运转，当下按钮SB5时，可以停止2号泵，当按下按钮SB4后1号泵开始运转，如果想停止运转可按按钮SB6，则1号泵也会停止下来。按下SB8可以进行反冲洗过程，按下SB7结束反冲洗过程。
整个水循环控制过程：水循环主程序开始，启动准备，当无异常发生将进行自动控制，自动控制过程中可以切换到手动部分，由于手动操作直接简单就不在这里阐述了，当自动控制开始后首先启动1号泵，1号泵检测如果没有故障则开始进行计时当计时8小时后1号泵停转，自动切换到2号泵，2号泵也将进行检测如果没有故障也将进行计时，当8小时后自动切回1号泵，如果1号泵发生故障系统将决定是否停泵，如果停泵，经过10秒钟后切换到另一台泵继续工作，如果不需要停泵，系统将跳回启动泵的位置，重新进行检测，当整个水循环过程不需要时可以停止系统，则水循环主程序结束。
根据第二章水循环主程序流程图（2.1），写出控制梯形图程序（自动程序段），见附录。
其中T37为定时器PT为80s，1号泵和2号泵8小时长延时计时器，前8小时计时器由T37和C20组成： 80×360/3600=8h，Q0.2输出到1号泵接触器，M0.2为1号泵自动中继，M2.0为反冲洗中继，M2.2为1号泵手动中继。Q0.3输出到2号泵接触器，M0.3为2号泵自动中继，M2.0为反冲洗中继，M2.3为2号泵手动中继。
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5.2 恒温加热部分控制
当水循环过程开始运转后，可对水温进行调节与控制，当按下按钮SB9后，他通过设置在PLC内部的子程序来完成对温度的监控与显示，当发现水温发生过高或者过低时，可通过按钮SB10，系统将自动进行调节，可设置标准温度，当两个按钮都按下后，系统将很快很稳定的把温度调节在规定范围以内，由于他是不间断监控，所以调节速度会很快，SB10按钮是通过控制PLC内部的一个继电器来控制伺服蒸汽阀的，省略了人为调节过程，也避免了人为造作的超调量过高。其中SB9、SB10必须在水循环系统开始以后才可以进行调节的。
当池水温度过高或者过低时，通过出池口水温的测量，系统将根据设定标准是否报警，此系统的标准温度为23.5度，最低为20度，最高45度，如果超过45度或者低于20度，系统将发出响铃报警。
恒温及加热系统主程序、子程序及中断部分梯形图见附录。
其中I2.3由控制按钮操作，M22.3由按钮操作，开机运行中调用子程序。温度设定值=0.388对应温度值为23.5度，当PIW308≤11520时，其输出转换成温度值为20度，当PIW308≥17920时，其输出转换成温度值为45度，将这些数值编入程序，使伺服控制器定量控制蒸汽流量，使进水管与出水管温差不会过大。
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结 论
本设计通过对水处理工艺流程的研究，做出了水处理系统各环节的PLC控制程序和引入PID温度控制对恒温及加热系统进行调节，而且完成了对各环节控制程序的调试工作。PLC技术的应用使游泳池水处理的全自动可视化控制成为可能，使水处理系统的自动化水平及控制系统的可靠性、智能性和安全性都得到提高，很好地满足了人们对现代化游泳场馆的需要。同时也降低了能耗，减轻了工人的劳动强度，提高了管理效率。本系统采用 S7-300可编程控制器，很好地完成了预定的控制任务，取得了明显的经济效益和社会效益，具有非常好的推广价值和应用前景。
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致 谢
经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里要感谢我的导师李福云老师。李老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是李老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩李老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下自动化专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢电信学院和我的母校—辽宁科技大学四年来对我的大力栽培。
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参考文献
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附 录
OB1 游泳池水处理主程序
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 水循环系统程序 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水质检测及投药控制系统主程序 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 浊度平均值计算初始化
设置采样次数 NETWORK 1 I0.0M0.0PENMOVEENO0INOUTMW400ENMOVEENO256INOUTMW402ENMOVEENO0INOUTMW410ENMOVEENO0INOUTMW414ENMOVEENO0INOUTMW418
FC103 计算浊度采样平均值 NETWORK 1
M0.0ENPIW304INMOVEENOOUTMW412
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NETWORK 2 CMP ≥ IENMW4120IN1IN20INMOVEENOOUTMW410
NETWORK 3 M0.0ENADD_DIENOOUTMD414MD410IN1MD414IN2ADD_DIENENOOUTMW400MW400IN11IN2
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NETWORK 4
CMP ≥ IMW400IN1MW402IN2
I_DIENENOMW402INOUTMD402MOVEENENOMD414INOUTMD418DIV_DIENENOMD408IN1OUTMD418MD402IN2MOVEENENO0INOUTMD414MOVEENENO0INOUTMW400
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OB35 PID温度控制 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
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第五篇：脚手架计算书
扣件式脚手架计算书
计算依据：
1、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-20162、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-20113、《建筑结构荷载规范》GB50009-20124、《钢结构设计标准》GB50017-20175、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20116、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018
一、脚手架参数
卸荷设置
无
结构重要性系数γ0
可变荷载调整系数γL
0.9
脚手架安全等级
II级
脚手架搭设排数
双排脚手架
脚手架钢管类型
Φ48×2.5
脚手架架体高度H(m)
立杆步距h(m)
1.5
立杆纵距或跨距la(m)
1.8
立杆横距lb(m)
0.9
横向水平杆计算外伸长度a1(m)
0.15
内立杆离建筑物距离a(m)
0.2
双立杆计算方法
不设置双立杆
二、荷载设计
脚手架设计类型
装修脚手架
脚手板类型
冲压钢脚手板
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)
0.3
脚手板铺设方式
2步1设
密目式安全立网自重标准值Gkmw(kN/m2)
0.01
挡脚板类型
木挡脚板
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)
0.17
挡脚板铺设方式
2步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.129
装修脚手架作业层数nzj
装修脚手架荷载标准值Gkzj(kN/m2)
地区
浙江杭州市
安全网设置
全封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.3
风荷载体型系数μs
风压高度变化系数μz(连墙件、单立杆稳定性)
0.81，0.81
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件、单立杆稳定性)
0.243，0.243
计算简图：
立面图
侧面图
三、横向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式
横向水平杆在上
纵向水平杆上横向水平杆根数n
0
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
横杆截面惯性矩I(mm4)
92800
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
3860
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
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
正常使用极限状态
q＇=(0.028+Gkjb×la/(n+1))=(0.028+0.3×1.8/(0+1))=0.568kN/m
计算简图如下：
1、抗弯验算
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
满足要求！
2、挠度验算
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
满足要求！
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=q(lb+a1)2/(2lb)=5.598×(0.9+0.15)2/(2×0.9)=3.429kN
正常使用极限状态
Rmax＇=q＇(lb+a1)2/(2lb)=0.568×(0.9+0.15)2/(2×0.9)=0.348kN
四、纵向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=3.429kN
q=1.3×0.028=0.036kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1＇=Rmax＇=0.348kN
q＇=0.028kN/m1、抗弯验算
计算简图如下：
弯矩图(kN·m)
σ=γ0Mmax/W=1×0.012×106/3860=3.022N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求！
2、挠度验算
计算简图如下：
变形图(mm)
νmax＝0.106mm≤[ν]＝min[la/150，10]＝min[1800/150，10]＝10mm
满足要求！
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=0.071kN
五、扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式
单扣件
扣件抗滑移折减系数
0.85
扣件抗滑承载力验算：
横向水平杆：Rmax=1×3.429=3.429kN≤Rc=0.85×8=6.8kN
纵向水平杆：Rmax=1×0.071=0.071kN
满足要求！
六、荷载计算
脚手架架体高度H
脚手架钢管类型
Φ48×2.5
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.129
立杆静荷载计算
1、立杆承受的结构自重标准值NG1k
单外立杆：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
单内立杆：NG1k=1.806kN2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆：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表示脚手板2步1设
单内立杆：NG2k1=1.465kN3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆：NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/2=(14/1.5+1)×1.8×0.17×1/2=1.581kN
1/2表示挡脚板2步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆：NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.8×14=0.252kN5、构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆：NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=1.465+1.581+0.252=3.298kN
单内立杆：NG2k=NG2k1=1.465kN
立杆施工活荷载计算
外立杆：NQ1k=la×(lb+a1)×(nzj×Gkzj)/2=1.8×(0.9+0.15)×(2×2)/2=3.78kN
内立杆：NQ1k=3.78kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力：
单外立杆：N=1.3×(NG1k+
NG2k)+0.9×1.5×NQ1k=1.3×(1.806+3.298)+
0.9×1.5×3.78=11.738kN
单内立杆：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、立杆稳定性验算
脚手架架体高度H
立杆计算长度系数μ
1.5
立杆截面抵抗矩W(mm3)
3860
立杆截面回转半径i(mm)
16.1
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
立杆截面面积A(mm2)
357
连墙件布置方式
两步两跨
1、立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.5=2.25m
长细比λ=l0/i=2.25×103/16.1=139.752≤210
满足要求！
轴心受压构件的稳定系数计算：
立杆计算长度l0=Kμh=1.155×1.5×1.5=2.599m
长细比λ=l0/i=2.599×103/16.1=161.413
查《规范》表A得，φ=0.2712、立杆稳定性验算
组合风荷载作用
单立杆的轴心压力设计值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
满足要求！
八、连墙件承载力验算
连墙件布置方式
两步两跨
连墙件连接方式
扣件连接
连墙件约束脚手架平面外变形轴向力N0(kN)
连墙件计算长度l0(mm)
600
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Φ48.3×3.6
连墙件截面面积Ac(mm2)
506
连墙件截面回转半径i(mm)
15.9
连墙件抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
连墙件与扣件连接方式
双扣件
扣件抗滑移折减系数
0.85
Nlw=1.5×ωk×2×h×2×la=1.5×0.243×2×1.5×2×1.8=3.937kN
长细比λ=l0/i=600/15.9=37.736，查《规范》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
满足要求！
扣件抗滑承载力验算：
Nlw+N0=3.937+3=6.937kN≤0.85×12=10.2kN
满足要求！
九、立杆地基承载力验算
地基土类型
粘性土
地基承载力特征值fg(kPa)
140
地基承载力调整系数mf
0.4
垫板底面积A(m2)
0.25
立柱底垫板的底面平均压力p＝N/(mfA)＝11.738/(0.4×0.25)＝117.379kPa≤γufg＝1.254×140
=175.56kPa
满足要求！
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