旋轉(zhuǎn)式濾水器PLC控制系統(tǒng)報(bào)告

1、目 錄摘要. 1一、設(shè)計(jì)目的. 2二、原始資料. 2三、設(shè)計(jì)要求. 3四、題目分析. 4五、控制操作臺(tái)面板計(jì). 9六、PLC控制程序設(shè)計(jì). 9 七、主要參數(shù)計(jì)算. 9 八、設(shè)計(jì)體會(huì). 10九、致謝. 10十、參考文獻(xiàn). 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(jì) 摘 要：水電廠濾水器的正常運(yùn)行是保證水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要內(nèi)容，根據(jù)水電廠水源的實(shí)際情況，選擇一種可靠性高和適應(yīng)實(shí)際水質(zhì)情況的濾水器，是水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行可靠的保證。目前，我國(guó)部分水電廠還采用傳統(tǒng)的老式濾水器，由于設(shè)計(jì)落后、自動(dòng)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(lái)越來(lái)越多的塑料瓶、袋等雜物的增多，給電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成困難，機(jī)組人員需經(jīng)常進(jìn)行人工清理，不但造成經(jīng)濟(jì)損失，而且增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文討論的用PLC實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)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(guò)程中，對(duì)進(jìn)入水廠原水中2cm3以上的漂浮雜物進(jìn)行過(guò)濾除雜。該設(shè)備安裝在水處理車間的進(jìn)水管道入口處，根據(jù)生產(chǎn)用水量的實(shí)際需要，既可單臺(tái)使用，也可多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)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(jìn)水口、出水口之間的水位壓力差來(lái)控制旋轉(zhuǎn)式濾水器的除雜排污。關(guān)鍵詞：PLC控制；自動(dòng)控制；濾水器；排污1、 設(shè)計(jì)目

3、的通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)式濾水器PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉有關(guān)PLC電氣控制的理論知識(shí)，PLC的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理，掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程和自動(dòng)控制要求用PLC進(jìn)行控制的PLC系統(tǒng)及控制程序設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)同學(xué)們的工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力。學(xué)生初步掌握PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)方法；同時(shí)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(shí)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(guò)程中，對(duì)進(jìn)水廠原水中2以上的漂浮雜物進(jìn)行過(guò)濾除雜。該設(shè)備安裝在水處理

4、車間的進(jìn)水管道入口處，根據(jù)生產(chǎn)用水量的實(shí)際需要，即可單臺(tái)使用，也可多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)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(jìn)水口、出水口之間的水位壓力差來(lái)控制旋轉(zhuǎn)式濾水器的除雜排污。正常濾水過(guò)程：由于旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)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(dòng)開關(guān)無(wú)動(dòng)作輸出，原水正常過(guò)濾。除雜排污過(guò)程：由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)濾原水，勢(shì)必在濾水器內(nèi)過(guò)濾孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得進(jìn)水口的水壓大于出水口的水壓，出水量減少，進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值，這時(shí)差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作輸出，常開觸點(diǎn)閉合，接通控制系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)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(jì)要求 (1) 手動(dòng)調(diào)試和檢修  SA1手柄指向左45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-1接通，通過(guò)SB1、SB2控制按鈕，手動(dòng)開/關(guān)電動(dòng)閥，通過(guò)SB3、SB4控制按鈕，手動(dòng)開/關(guān)濾水器電動(dòng)機(jī)，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(shí)，接點(diǎn)SA1-2接通，人工起動(dòng)、停止旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)行除雜排污。 (3) 定時(shí)自動(dòng)除雜排污：SA1手柄回零位時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間正常濾水，不能進(jìn)行

6、差壓自動(dòng)除雜排污。由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長(zhǎng)時(shí)間置于水中，各個(gè)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)銹蝕，影響過(guò)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(shí)自動(dòng)除雜排污功能。 (4) 差壓自動(dòng)除雜排污  SA1手柄回零位時(shí)，若濾水器進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值時(shí)，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動(dòng)進(jìn)行除雜排污，直到濾水器進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力小于差壓控制器設(shè)定值時(shí)，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動(dòng)停止除雜排污，恢復(fù)正常濾水狀態(tài)。 (5) 超壓停機(jī)  旋轉(zhuǎn)式濾水器內(nèi)部的過(guò)濾孔被小顆粒雜物堵死無(wú)法排出，進(jìn)、出水口的壓力差較高，雖然進(jìn)行了除雜排污，但是進(jìn)、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(dòng)開關(guān)長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作（8

7、10min），需要立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警。 (6) 計(jì)數(shù)功能  該設(shè)備不管進(jìn)行了哪種形式的除雜排污，每次進(jìn)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(jī)潤(rùn)滑  在旋轉(zhuǎn)式濾水器上裝有行星擺線針輪減速機(jī)，由輸油泵將油室中的潤(rùn)滑油源源地送入減速機(jī)，液壓泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)與濾水器電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行。 (8) 除雜排污閥門的電動(dòng)裝置  內(nèi)設(shè)三相交流異步電動(dòng)機(jī)380V/60W、閥門限位開關(guān)和電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)，通過(guò)正、反相運(yùn)行實(shí)現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能。四、題目分析 主電路設(shè)計(jì)分析： （1） 主回路中交流接觸器KM3控制濾水器電動(dòng)機(jī)M1、液壓泵電動(dòng)機(jī)M2；KM1、KM

8、2通過(guò)正、反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)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(jī)，進(jìn)行輸送潤(rùn)滑油。 （2） 電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M3控制器內(nèi)還裝有常閉熱保護(hù)開關(guān)，對(duì)閥門電動(dòng)機(jī)M3實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。 （3） QF為電源總開關(guān)，既可完成主電路的短路保護(hù)，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(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。 圖1：主電路 PLC控制電路設(shè)計(jì) （1） PLC的工作原理 當(dāng)PLC進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，在工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段：輸入信號(hào)采集，程序執(zhí)行，

9、輸出刷新。完成這三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這三個(gè)階段。 A.輸入信號(hào)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(gè)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(huì)改變。因此，若在輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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(shí)，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(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)對(duì)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(jìn)入了輸出刷新階段，在此間，CUP按照I/0映象區(qū)內(nèi)對(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)，PLC輸出。 （2） 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)了19個(gè)輸入和21個(gè)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(dòng)機(jī)控制的接觸器和報(bào)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(hào)說(shuō)明X000SA1-1手動(dòng)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(dòng)開電動(dòng)閥按鈕X004SB2手動(dòng)關(guān)電動(dòng)閥按鈕X005SB3手動(dòng)開濾水器、液壓泵按鈕X006SB4手動(dòng)關(guān)濾水器、液壓泵按鈕X007KP差壓變送器信號(hào)X010KM1開電動(dòng)閥信號(hào)X011KM2關(guān)電動(dòng)閥信號(hào)X012KM3濾水器、液壓泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)X013KM4輸油泵運(yùn)行信號(hào)X014SQ1電動(dòng)閥打開限位開關(guān)X0

12、15SQ2電動(dòng)閥關(guān)閉限位開關(guān)X016SB5故障報(bào)警顯示關(guān)閉開關(guān)X017FR1濾水電機(jī)過(guò)載保護(hù)X020FR2液壓泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)X021FR3電動(dòng)閥電機(jī)過(guò)載保護(hù)X022FR4輸油泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)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(hào)說(shuō)明Y010KM1開電動(dòng)閥接觸器Y011KM2關(guān)電動(dòng)閥接觸器Y012KM3濾水器、液壓泵運(yùn)行接觸器Y014KM4輸油泵運(yùn)行接觸器Y000HL1手動(dòng)控制指示燈Y001HL2人工除雜排污指示燈Y002HL3定時(shí)自動(dòng)除雜排污指示燈Y003HL4差壓自動(dòng)除雜排污指示燈Y004HL5故障指示燈Y005HL6開電動(dòng)閥指示燈Y006HL7關(guān)電動(dòng)閥指示燈Y00

13、7HL8濾水器、液壓泵運(yùn)行指示燈Y20-Y27H計(jì)數(shù)顯示器Y017HA報(bào)警電鈴圖2：PLC控制電路5、 控制操作臺(tái)面板設(shè)計(jì)6、 PLC控制程序設(shè)計(jì) 見(jiàn)附錄二七、主要參數(shù)計(jì)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(duì)象為電感性負(fù)載交流電動(dòng)機(jī)，斷路器過(guò)電流脫扣值按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的1.7倍整定。旋轉(zhuǎn)式濾水器有1.5KW負(fù)載電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，起動(dòng)電流較大，其余二臺(tái)為100W以下，起動(dòng)電流較小，工藝要求濾水器電動(dòng)機(jī)和液壓泵電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)運(yùn)行，因此可根據(jù)1.5kW電動(dòng)機(jī)選擇自動(dòng)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(dòng)機(jī)為例，22×3A6A，選用6A的熔體。 (3) 液壓泵電動(dòng)機(jī)熔斷器FU熔體額定電流。22×0.1A0.2A，選用0.2A的熔體。 （4）電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)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(jì)體會(huì) 在這一周的課程課程設(shè)計(jì)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(jì)中。在設(shè)計(jì)中我們遇到了很多困難，每當(dāng)此時(shí)大家互相鼓勵(lì)，拿著手頭所用的資料與網(wǎng)絡(luò)資源認(rèn)真思考，查漏補(bǔ)缺，就這樣鍥而不舍中，大致模型出來(lái)了，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們不斷的思索，再對(duì)所設(shè)計(jì)的程序與電路的反

15、復(fù)改動(dòng)中，完成了理論要求，此次設(shè)計(jì)，對(duì)我以前的知識(shí)有很好的查漏補(bǔ)缺功效，使我受益匪淺，并讓我再一次深刻體會(huì)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(dú)立思考的能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立研究、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，也增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，使實(shí)踐與理論很好切合在一起，對(duì)書本上的知識(shí)也能活學(xué)活用。還是體會(huì)到團(tuán)隊(duì)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(jì)中，鄭驪老師給我們認(rèn)真仔細(xì)的講解在設(shè)計(jì)中的一些注意，并在我們寫設(shè)計(jì)時(shí)給我們檢查主電路，控制電路，認(rèn)真的給我們說(shuō)出哪里不對(duì)，應(yīng)該怎么樣的改正。在設(shè)計(jì)中同一組的同學(xué)也是非常的認(rèn)真的做著，都在找著資料，分享給我們。參考文獻(xiàn)： 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(xiàn)CKL一3000型自動(dòng)清洗濾水裝置口電力自動(dòng)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(jī)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(hào)文字符號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1M1、M2、M4濾水器，液壓泵、油泵電動(dòng)機(jī)2Y系列三相門交流異步電動(dòng)機(jī)2M3電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)1LQA20-1 AC380V/60W自帶電動(dòng)閥3FR1FR4熱繼電器4JR16B-20/3參照電動(dòng)機(jī)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(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換7SB1