旋轉(zhuǎn)式濾水器PLC控制系統(tǒng)報告

1、目 錄摘要. 1一、設(shè)計目的. 2二、原始資料. 2三、設(shè)計要求. 3四、題目分析. 4五、控制操作臺面板計. 9六、PLC控制程序設(shè)計. 9 七、主要參數(shù)計算. 9 八、設(shè)計體會. 10九、致謝. 10十、參考文獻. 11附錄一 ：元件清單附錄二 ：PLC程序梯形圖附錄三 : 旋轉(zhuǎn)式濾水器PLC控制系統(tǒng)圖旋轉(zhuǎn)式濾水器PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要：水電廠濾水器的正常運行是保證水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備安全運行的一項重要內(nèi)容，根據(jù)水電廠水源的實際情況，選擇一種可靠性高和適應(yīng)實際水質(zhì)情況的濾水器，是水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)運行可靠的保證。目前，我國部分水電廠還采用傳統(tǒng)的老式濾水器，由于設(shè)計落后、自動化程度

2、低，污物不能有效排除 。特別是夏季暴風(fēng)雨季節(jié)，水中污物更加突出，再加上近年來越來越多的塑料瓶、袋等雜物的增多，給電廠安全經(jīng)濟運行造成困難，機組人員需經(jīng)常進行人工清理，不但造成經(jīng)濟損失，而且增加了工人的勞動強度。本文討論的用PLC實現(xiàn)的全自動控制旋轉(zhuǎn)式濾水器主要用于水力發(fā)電廠的生產(chǎn)用水過程中，對進入水廠原水中2cm3以上的漂浮雜物進行過濾除雜。該設(shè)備安裝在水處理車間的進水管道入口處，根據(jù)生產(chǎn)用水量的實際需要，既可單臺使用，也可多臺并聯(lián)運行。旋轉(zhuǎn)式濾水器的基本工作原理是根據(jù)旋轉(zhuǎn)式濾水器進水口、出水口之間的水位壓力差來控制旋轉(zhuǎn)式濾水器的除雜排污。關(guān)鍵詞：PLC控制；自動控制；濾水器；排污1、 設(shè)計目

3、的通過對旋轉(zhuǎn)式濾水器PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，使學(xué)生進一步熟悉有關(guān)PLC電氣控制的理論知識，PLC的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理，掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝過程和自動控制要求用PLC進行控制的PLC系統(tǒng)及控制程序設(shè)計方法和步驟，培養(yǎng)同學(xué)們的工程意識和工程實踐能力。學(xué)生初步掌握PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，編程技巧以及電氣常用元器件的選型；初步具有控制系統(tǒng)的主電路、控制電路的分析和設(shè)計方法；同時使學(xué)生掌握電氣線路原理圖的繪制方法，為今后走上工作崗位應(yīng)用PLC電氣控制基本理論知識奠定良好的基礎(chǔ)。2、 原始資料旋轉(zhuǎn)式濾水器主要用于水力發(fā)電廠的生產(chǎn)用水過程中，對進水廠原水中2以上的漂浮雜物進行過濾除雜。該設(shè)備安裝在水處理

4、車間的進水管道入口處，根據(jù)生產(chǎn)用水量的實際需要，即可單臺使用，也可多臺并聯(lián)運行。旋轉(zhuǎn)式濾水器的基本工作原理是根據(jù)旋轉(zhuǎn)式濾水器進水口、出水口之間的水位壓力差來控制旋轉(zhuǎn)式濾水器的除雜排污。正常濾水過程：由于旋轉(zhuǎn)式濾水器進水與出水口的水流正常，產(chǎn)生的壓力差低于差壓控制器設(shè)定值，因此，差壓控制器內(nèi)微動開關(guān)無動作輸出，原水正常過濾。除雜排污過程：由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長時間過濾原水，勢必在濾水器內(nèi)過濾孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得進水口的水壓大于出水口的水壓，出水量減少，進、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值，這時差壓控制器內(nèi)微動開關(guān)動作輸出，常開觸點閉合，接通控制系統(tǒng)進行除雜排污。除雜排污后旋轉(zhuǎn)式濾水器

5、又恢復(fù)正常濾水狀態(tài)，產(chǎn)生供水系統(tǒng)安全運行。旋轉(zhuǎn)式濾水器控制框圖如圖所示 ： 圖1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制原理圖三、設(shè)計要求 (1) 手動調(diào)試和檢修  SA1手柄指向左45º時，接點SA1-1接通，通過SB1、SB2控制按鈕，手動開/關(guān)電動閥，通過SB3、SB4控制按鈕，手動開/關(guān)濾水器電動機，以便于系統(tǒng)調(diào)試和檢修。 (2) 人工除雜排污  SA1手柄指向右45º時，接點SA1-2接通，人工起動、停止旋轉(zhuǎn)式濾水器進行除雜排污。 (3) 定時自動除雜排污：SA1手柄回零位時，若原水中雜物較少，固體漂浮物也較少，因此，水處理車間的旋轉(zhuǎn)式濾水器長時間正常濾水，不能進行

6、差壓自動除雜排污。由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長時間置于水中，各個機械傳動機構(gòu)會銹蝕，影響過濾和除雜排污或?qū)е滦D(zhuǎn)式濾水器損壞，因此，需要具有定時自動除雜排污功能。 (4) 差壓自動除雜排污  SA1手柄回零位時，若濾水器進、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值時，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動進行除雜排污，直到濾水器進、出水口產(chǎn)生的壓力小于差壓控制器設(shè)定值時，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動停止除雜排污，恢復(fù)正常濾水狀態(tài)。 (5) 超壓停機  旋轉(zhuǎn)式濾水器內(nèi)部的過濾孔被小顆粒雜物堵死無法排出，進、出水口的壓力差較高，雖然進行了除雜排污，但是進、出水口的壓力差仍然未能降到正常值，差壓控制器內(nèi)微動開關(guān)長時間動作（8

7、10min），需要立即停車，并發(fā)出聲光報警。 (6) 計數(shù)功能  該設(shè)備不管進行了哪種形式的除雜排污，每次進行除雜排污后都要有記錄，因此需要記錄除雜排污次數(shù)（5位）。 (7) 減速機潤滑  在旋轉(zhuǎn)式濾水器上裝有行星擺線針輪減速機，由輸油泵將油室中的潤滑油源源地送入減速機，液壓泵拖動電動機與濾水器電動機同步運行。 (8) 除雜排污閥門的電動裝置  內(nèi)設(shè)三相交流異步電動機380V/60W、閥門限位開關(guān)和電動機過熱保護，通過正、反相運行實現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能。四、題目分析 主電路設(shè)計分析： （1） 主回路中交流接觸器KM3控制濾水器電動機M1、液壓泵電動機M2；KM1、KM

8、2通過正、反轉(zhuǎn)控制電動閥電動機M3,完成開起閥門和關(guān)閉閥門的功能，交流接觸器KM4控制M4輸油泵電機，進行輸送潤滑油。 （2） 電動機M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)過載保護。電動閥電動機M3控制器內(nèi)還裝有常閉熱保護開關(guān)，對閥門電動機M3實現(xiàn)雙重保護。 （3） QF為電源總開關(guān)，既可完成主電路的短路保護，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔?，使用和維修方便。 （4） 熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4分別實現(xiàn)各負載回路的短路保護。 圖1：主電路 PLC控制電路設(shè)計 （1） PLC的工作原理 當(dāng)PLC進入工作狀態(tài)時，在工作過程一般分為三個階段：輸入信號采集，程序執(zhí)行，

9、輸出刷新。完成這三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這三個階段。 A.輸入信號采集 在輸入采集階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采集結(jié)束后，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行和輸入刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/0映象區(qū)中相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會改變。因此，若在輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀出。B.程序執(zhí)行在程序執(zhí)行階段，PLC總是按從上到下的順序依次地掃描程序。在掃描每一條程序時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸電構(gòu)成控制線

10、路，并按從左至右，從上到下的順序?qū)τ捎|電構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)對應(yīng)的狀態(tài)；或者確定是否執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。C.輸出刷新階段當(dāng)掃描程序結(jié)束后，PLC就進入了輸出刷新階段，在此間，CUP按照I/0映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)，PLC輸出。 （2） 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，選用三菱 FX2N系列小型程控器FX2N-48MR作為核心控制器件。本系統(tǒng)設(shè)計了19個輸入和21個輸出。其中，輸出部份分為220V輸出和24V輸出兩部份。220

11、V輸出為電動機控制的接觸器和報警電鈴輸出；24V輸出為各種指示燈輸出。I/0分配表1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸入接口功能表程序輸入文字符號說明X000SA1-1手動控制轉(zhuǎn)換開關(guān)（左45度）X002SA1-2人工除雜排污控制轉(zhuǎn)換開關(guān)（右45度）X001 SA1-0轉(zhuǎn)換開關(guān)零位X003SB1手動開電動閥按鈕X004SB2手動關(guān)電動閥按鈕X005SB3手動開濾水器、液壓泵按鈕X006SB4手動關(guān)濾水器、液壓泵按鈕X007KP差壓變送器信號X010KM1開電動閥信號X011KM2關(guān)電動閥信號X012KM3濾水器、液壓泵電動機運行信號X013KM4輸油泵運行信號X014SQ1電動閥打開限位開關(guān)X0

12、15SQ2電動閥關(guān)閉限位開關(guān)X016SB5故障報警顯示關(guān)閉開關(guān)X017FR1濾水電機過載保護X020FR2液壓泵電機過載保護X021FR3電動閥電機過載保護X022FR4輸油泵電機過載保護表2 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表 程序輸出文字符號說明Y010KM1開電動閥接觸器Y011KM2關(guān)電動閥接觸器Y012KM3濾水器、液壓泵運行接觸器Y014KM4輸油泵運行接觸器Y000HL1手動控制指示燈Y001HL2人工除雜排污指示燈Y002HL3定時自動除雜排污指示燈Y003HL4差壓自動除雜排污指示燈Y004HL5故障指示燈Y005HL6開電動閥指示燈Y006HL7關(guān)電動閥指示燈Y00

13、7HL8濾水器、液壓泵運行指示燈Y20-Y27H計數(shù)顯示器Y017HA報警電鈴圖2：PLC控制電路5、 控制操作臺面板設(shè)計6、 PLC控制程序設(shè)計 見附錄二七、主要參數(shù)計算（1） 斷路器QF脫扣電流。斷路器為供電系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對象為電感性負載交流電動機，斷路器過電流脫扣值按電動機起動電流的1.7倍整定。旋轉(zhuǎn)式濾水器有1.5KW負載電動機一臺，起動電流較大，其余二臺為100W以下，起動電流較小，工藝要求濾水器電動機和液壓泵電動機同時起動運行，因此可根據(jù)1.5kW電動機選擇自動開關(guān)QF脫扣電流IQF：IQF1.7IN=1.7×3A5.1A5A，選用IQF5A的斷路器。 （2）

14、 熔斷器FU熔體額定電流。以濾水器電動機為例，22×3A6A，選用6A的熔體。 (3) 液壓泵電動機熔斷器FU熔體額定電流。22×0.1A0.2A，選用0.2A的熔體。 （4）電動閥電動機熔斷器FU熔體額定電流。22×0.09A0.2A，選用0.2A的熔體。 八、設(shè)計體會 在這一周的課程課程設(shè)計中，我們小組積極討論，開始準(zhǔn)備、查找資料，又上網(wǎng)搜集相關(guān)資料，開始全身心的投入到設(shè)計中。在設(shè)計中我們遇到了很多困難，每當(dāng)此時大家互相鼓勵，拿著手頭所用的資料與網(wǎng)絡(luò)資源認真思考，查漏補缺，就這樣鍥而不舍中，大致模型出來了，在設(shè)計過程中我們不斷的思索，再對所設(shè)計的程序與電路的反

15、復(fù)改動中，完成了理論要求，此次設(shè)計，對我以前的知識有很好的查漏補缺功效，使我受益匪淺，并讓我再一次深刻體會到學(xué)而怠用之，必有大漏這句話的深刻意義。并且鍛煉了我獨立思考的能力，培養(yǎng)了我獨立研究、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，也增強了自己的動手能力，使實踐與理論很好切合在一起，對書本上的知識也能活學(xué)活用。還是體會到團隊合作的重要性，這是大家好才是真的好。致謝在這次的專周設(shè)計中，鄭驪老師給我們認真仔細的講解在設(shè)計中的一些注意，并在我們寫設(shè)計時給我們檢查主電路，控制電路，認真的給我們說出哪里不對，應(yīng)該怎么樣的改正。在設(shè)計中同一組的同學(xué)也是非常的認真的做著，都在找著資料，分享給我們。參考文獻： 1

16、 廖常初 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)（第五版）.2 羼文獻CKL一3000型自動清洗濾水裝置口電力自動化設(shè)備1 99 5，11(1)：46493 江秀漢，李萍t薄保中可編程序控制器原理及應(yīng)用M西安：西安電子科技大學(xué)出版社，19 96 .l4 漆漢宏 PLC電氣控制技術(shù) 。機械工業(yè)出版社 2007.7附錄一： 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的元器件清單旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)元器件目錄表序號文字符號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注1M1、M2、M4濾水器，液壓泵、油泵電動機2Y系列三相門交流異步電動機2M3電動閥電動機1LQA20-1 AC380V/60W自帶電動閥3FR1FR4熱繼電器4JR16B-20/3參照電動機整定電流4FU1-FU4熔斷器4RT16-32X熔體2-10A5QF斷路器1C45AD脫扣電流 10A6SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)1手動/自動轉(zhuǎn)換7SB1