旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)

1、電氣工程課程設(shè)計電氣工程設(shè)計報告（20142015學(xué)年 第二學(xué)期）系 別 信息與控制工程系 題 目 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng) 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 完成時間 2015年7月6日 評定成績 目錄旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)11.引言12.設(shè)計任務(wù)3 2.1 設(shè)計要求32.2 控制要求43.系統(tǒng)方案設(shè)計63.1 主電路設(shè)計63.2 控制任務(wù)的分析與輸入輸出點分配73.3 控制原理圖或PLC接線原理圖83.4 S7-300的硬件組態(tài)及程序83.5 操作說明及注意事項124. 總結(jié)及體會135.參考文獻14旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)1.引言課程設(shè)計的主要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電

2、氣控制裝置的設(shè)計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。 課程設(shè)計應(yīng)強調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。2.設(shè)計任務(wù)2.1 設(shè)計要求旋轉(zhuǎn)式濾水

3、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。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)式過濾器長時間過濾原水，勢必在濾水器內(nèi)的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

4、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)式濾水器又恢復(fù)正常濾水狀態(tài)，生產(chǎn)供水系統(tǒng)安全運行。旋轉(zhuǎn)式濾水器控制框圖如圖1-1所示。圖1-1旋轉(zhuǎn)式濾水器控制框圖2.2 控制要求(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

5、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，差壓控制器內(nèi)微動開關(guān)長時間動作（810

6、min），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。(9) 其他 必要的電氣聯(lián)鎖與保護，受控對象運行狀態(tài)顯示等。(10) 相關(guān)參數(shù)1) 濾水器電動機M1：Y系列，AC380V，1.5 kW，6極；液壓泵電動機M2：

7、Y系列，AC380V，70W，4極；減速機4極減速；電動閥電動機M3：AC380V，60W，電動閥自帶。2) 差壓變送器測量范圍：0.30.8MPa可調(diào)，電感性電接點輸出：AC220V，1A。3) 指示燈HL：10mA，DC24V。4) 電鈴HA：8W，AC220V。3.系統(tǒng)方案設(shè)計3.1 主電路設(shè)計旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的主電路如圖3-1所示。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、KM2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。電動機M1、M2、M3由熱繼電器FR1、FR2、FR3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)

8、，對閥門電動機M3實現(xiàn)雙重保護。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。熔斷器FU1、FU2、FU3分別實現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護。FU4、FU5分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。圖3-1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)主電路圖3.2 控制任務(wù)的分析與輸入輸出點分配根據(jù)設(shè)計要求，共有19個I/O接口，其中10個輸入接口，9個輸出接口。根據(jù)S7-300系列的技術(shù)指標(biāo)選擇型號為CPU314的PLC,可以滿足本控制系統(tǒng)的控制要求。其中，輸出部份分為220V輸出和24V輸出兩部份。220V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

9、輸出。由于有兩種不同的輸出電壓要求，所以必須提供兩種不同電壓的電源，這兩個電源由交流控制電路提供。 輸 入 點序號文字符號程序指令說 明1SA1-1I0.0手動控制轉(zhuǎn)換開關(guān)2SA1-2I0.1人工除雜排污控制轉(zhuǎn)換開關(guān)3SA1-0I0.2自動除雜排污轉(zhuǎn)換開關(guān)4SB1I0.3手動開電動閥按鈕5SB2I0.4手動關(guān)電動閥按鈕6SB3I0.5手動開濾水器、液壓泵按鈕7SB4I0.6手動關(guān)濾水器、液壓泵按鈕8SQ1I0.7電動閥打開限位開關(guān)9SQ2I1.0電動閥關(guān)閉限位開關(guān)10KPI1.1壓差變送器信號輸 出 點序號文字符號程序指令說 明1KM1,HL6Q0.0開電動閥接觸器與指示燈2KM2,HL7Q0

10、.1關(guān)電動閥接觸器與指示燈3KM3,HL8Q0.2濾水器、液壓泵運行接觸器與指示燈4HL1Q0.3手動控制指示燈5HL2Q0.4人工除雜排污指示燈6HL3Q0.5定時自動除雜排污指示燈7HL4Q0.6差壓自動除雜排污指示燈8HL5,HAQ0.7故障指示燈及報警電鈴9HQ1.0除雜排污顯示 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸入輸出接口表3.3 控制原理圖或PLC接線原理圖 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC控制電路圖3.4 S7-300的硬件組態(tài)及程序硬件組態(tài)如下：電源模塊 PS 307 -2A 6ES7 307-1BA00-0AA0CPU314 6ES7 314-1AF 10-0AB0數(shù)字輸入模塊SM3

11、21;DI 16 * DC 24V 6ES7 321-BH02-0AA0數(shù)字輸出模塊SM322;DO 16 * DC 24V/0.5A 6ES7 322-BH01-0AA0梯形圖程序如下：3.5 操作說明及注意事項1、各處電器、電路有熔斷器和熱繼電器保護，不易發(fā)生燒熔故障；2、定時功能還只能通過PLC定義，如需外界定義還要另外添加硬件；3、自動除雜和差壓除雜切換明確，兩工作方式互不干擾；4、整機的濾水器電機和液壓泵電機始終工作，進行排污時只有電動閥電機啟動停止，有效減少機械振動和電機的頻繁啟動，延長了整機的壽命。4. 總結(jié)及體會通過這次的設(shè)計實驗。對我以前的知識有很好的查漏補缺功效，使我受益匪

12、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。雖然我們的課程設(shè)計在規(guī)定的時間內(nèi)按時完成了任務(wù)，但是，由于知識和經(jīng)驗的欠缺，整個系統(tǒng)的開發(fā)功能還不算太完善，在設(shè)計的過程中也遇到了很多困難，比如由于早期的需求分析不充分，給后來系統(tǒng)的具體實現(xiàn)帶來了很大的困難，所以中間做了一部分的無用功，但通過我們的不懈努力和老師、同學(xué)的幫助，設(shè)計才得以圓滿按時的完成，所以僅憑個人的力量想設(shè)計出一個完美的系統(tǒng)幾乎是不可能的。課程設(shè)計是對大學(xué)所學(xué)課程的一個高度的綜合。使零散的知識系統(tǒng)化，形成了一種能力，這也是課程設(shè)計所要達(dá)到的目的。這也為我們走入社會打下一個良好的基礎(chǔ)，為走入社會對知識與理論的應(yīng)用做了一個好的鋪墊。5.參考文獻1 于廣慶.可編程控制器原理與系統(tǒng)設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社，2004.2