旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)

1、電氣工程課程設(shè)計(jì)電氣工程設(shè)計(jì)報(bào)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(dòng)化 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 完成時(shí)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(jì)任務(wù)3 2.1 設(shè)計(jì)要求32.2 控制要求43.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)63.1 主電路設(shè)計(jì)63.2 控制任務(wù)的分析與輸入輸出點(diǎn)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(xiàng)124. 總結(jié)及體會(huì)135.參考文獻(xiàn)14旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)1.引言課程設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)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(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計(jì)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(jì)工作的整體觀念。 課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實(shí)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(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。2.設(shè)計(jì)任務(wù)2.1 設(shè)計(jì)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(jìn)入水廠原水中2cm3以上的漂浮雜物進(jìn)行過濾除雜。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，既可單臺使用，也可多臺并聯(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(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)無動(dòng)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(shí)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(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

4、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)式濾水器又恢復(fù)正常濾水狀態(tài)，生產(chǎn)供水系統(tǒng)安全運(yùn)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(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SB1、SB2控制按鈕，手動(dòng)開/關(guān)電動(dòng)閥，通過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

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(shí)間正常濾水，不能進(jìn)行差壓自動(dòng)除雜排污。由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長時(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)部的過濾孔被小顆粒雜物堵死無法排出，進(jìn)、出水口的壓力差較高，差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)長時(shí)間動(dòng)作（810

6、min），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)過熱保護(hù)，通過正、反相運(yùn)行實(shí)現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能。(9) 其他 必要的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，受控對象運(yùn)行狀態(tài)顯示等。(10) 相關(guān)參數(shù)1) 濾水器電動(dòng)機(jī)M1：Y系列，AC380V，1.5 kW，6極；液壓泵電動(dòng)機(jī)M2：

7、Y系列，AC380V，70W，4極；減速機(jī)4極減速；電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M3：AC380V，60W，電動(dòng)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(diǎn)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(jì)3.1 主電路設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)M1、液壓泵電動(dòng)機(jī)M2；KM1、KM2通過正、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。電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3由熱繼電器FR1、FR2、FR3實(shí)現(xiàn)過載保護(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)

8、，對閥門電動(dòng)機(jī)M3實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。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。熔斷器FU1、FU2、FU3分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。FU4、FU5分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護(hù)。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(diǎn)分配根據(jù)設(shè)計(jì)要求，共有19個(gè)I/O接口，其中10個(gè)輸入接口，9個(gè)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(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

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(gè)電源由交流控制電路提供。 輸 入 點(diǎn)序號文字符號程序指令說 明1SA1-1I0.0手動(dòng)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(dòng)除雜排污轉(zhuǎn)換開關(guān)4SB1I0.3手動(dòng)開電動(dòng)閥按鈕5SB2I0.4手動(dòng)關(guān)電動(dòng)閥按鈕6SB3I0.5手動(dòng)開濾水器、液壓泵按鈕7SB4I0.6手動(dòng)關(guān)濾水器、液壓泵按鈕8SQ1I0.7電動(dòng)閥打開限位開關(guān)9SQ2I1.0電動(dòng)閥關(guān)閉限位開關(guān)10KPI1.1壓差變送器信號輸 出 點(diǎn)序號文字符號程序指令說 明1KM1,HL6Q0.0開電動(dòng)閥接觸器與指示燈2KM2,HL7Q0

10、.1關(guān)電動(dòng)閥接觸器與指示燈3KM3,HL8Q0.2濾水器、液壓泵運(yùn)行接觸器與指示燈4HL1Q0.3手動(dòng)控制指示燈5HL2Q0.4人工除雜排污指示燈6HL3Q0.5定時(shí)自動(dòng)除雜排污指示燈7HL4Q0.6差壓自動(dòng)除雜排污指示燈8HL5,HAQ0.7故障指示燈及報(bào)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(xiàng)1、各處電器、電路有熔斷器和熱繼電器保護(hù)，不易發(fā)生燒熔故障；2、定時(shí)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(dòng)除雜和差壓除雜切換明確，兩工作方式互不干擾；4、整機(jī)的濾水器電機(jī)和液壓泵電機(jī)始終工作，進(jìn)行排污時(shí)只有電動(dòng)閥電機(jī)啟動(dòng)停止，有效減少機(jī)械振動(dòng)和電機(jī)的頻繁啟動(dòng)，延長了整機(jī)的壽命。4. 總結(jié)及體會(huì)通過這次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。對我以前的知識有很好的查漏補(bǔ)缺功效，使我受益匪

12、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)問題、分析問題、解決問題的能力，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，對書本上的知識也能活學(xué)活用。雖然我們的課程設(shè)計(jì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按時(shí)完成了任務(wù)，但是，由于知識和經(jīng)驗(yàn)的欠缺，整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)功能還不算太完善，在設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)才得以圓滿按時(shí)的完成，所以僅憑個(gè)人的力量想設(shè)計(jì)出一個(gè)完美的系統(tǒng)幾乎是不可能的。課程設(shè)計(jì)是對大學(xué)所學(xué)課程的一個(gè)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(jì)所要達(dá)到的目的。這也為我們走入社會(huì)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，為走入社會(huì)對知識與理論的應(yīng)用做了一個(gè)好的鋪墊。5.參考文獻(xiàn)1 于廣慶.可編程控制器原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社，2004.2