凈水機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、（此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改?。﹥?nèi)容摘要隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC（即可編程控制器）在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)、專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)指令，通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算等確定的功能，來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程。本設(shè)計(jì)針對(duì)我國(guó)水力發(fā)電廠生產(chǎn)用水過(guò)程中濾水設(shè)備的現(xiàn)狀，將可編程序控制器（PLC拉用于旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)行邏輯控制，通過(guò)合理的選擇和設(shè)計(jì)，不但提高了設(shè)備的可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命，縮短了設(shè)備

2、的開(kāi)發(fā)周期，并提高了設(shè)備的控制水平。在介紹旋轉(zhuǎn)式濾水器基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了濾水器的工作原理，闡述了PLC的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了濾水器的軟件設(shè)計(jì)，研究并提出了基于PLCS水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，最后對(duì)本論文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)與展望。關(guān)鍵詞：濾水器、傳感器、PLC控制前言3第1章設(shè)計(jì)目的及其要求41.1 設(shè)計(jì)目的41.2 控制要求4第2章可編程控制器（PL琳點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)62.1 PLC勺特點(diǎn)62.2 PLC空制旋轉(zhuǎn)式濾水器的優(yōu)點(diǎn)7第3章PLCfe制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1 旋轉(zhuǎn)式濾水器的主電路83.2 PLC勺I/O地址的分配93.3 PLC®號(hào)的選擇93.4 PLC勺I/O接線(xiàn)

3、圖10第4章PLCfe制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)114.1 流程圖114.2 梯形圖124.3 指令表15結(jié)論17設(shè)計(jì)總結(jié)18參考文獻(xiàn)19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(chē)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。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(kāi)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)式過(guò)濾器長(zhǎng)

4、時(shí)間過(guò)濾原水，勢(shì)必在濾水器內(nèi)的過(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(kāi)關(guān)動(dòng)作輸出，常開(kāi)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。第1章設(shè)計(jì)目的及其要求1.1設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)主要是通過(guò)四層電梯的電氣控制裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固我們所學(xué)過(guò)的知識(shí)，達(dá)到靈活運(yùn)用的目的。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1 .為加強(qiáng)學(xué)生智能的培養(yǎng)，更好的使理論與實(shí)際相結(jié)

5、合，真正掌握一般電氣控制技術(shù)和設(shè)計(jì)的基本方法；2 .培養(yǎng)一定的自學(xué)能力和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；3 .鞏固常用電子儀器的正確使用方法；4 .通過(guò)設(shè)計(jì)還可培養(yǎng)綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)的能力；解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力；查閱圖書(shū)資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書(shū)的能力；書(shū)寫(xiě)技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。1.2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(guò)SB1、SB2控制按鈕，手動(dòng)開(kāi)/關(guān)電動(dòng)閥，通過(guò)SB3SB4控制按鈕，手動(dòng)開(kāi)/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。(

6、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(chē)間的旋轉(zhuǎn)式濾水器長(zhǎng)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(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，

7、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(kāi)關(guān)長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作(810min),需要立即停車(chē)，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(xiàn)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(mén)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(mén)限位開(kāi)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(kāi)閥、關(guān)閥功能。(9)其他必要的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，受控對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)顯示等。第2章可編程控制器(

8、PLC特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)2.1 PLC的特點(diǎn)PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLCt普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。(1)可靠性:對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。A. PL8需要大量的活動(dòng)元件和接線(xiàn)電子元件，它的接線(xiàn)大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。B. PLC?用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTBF

9、,降低了mlTR使可靠性提C. PLCT較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn),一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。D. PLO為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。E在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先進(jìn)的工藝制造流水線(xiàn)制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。F.PLC勺軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。

10、(2)易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：A、操作方便對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC編程器采用了CRTW幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。B、編程方便PLCW多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言時(shí)，十分有助于編程人員的編程。C、維修方便PLCft有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的

11、要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。(3)靈活性，PLC勺靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：A.編程的靈活性。PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。B.擴(kuò)展的靈活性。PLC勺擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。C操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。2.2 PLC控制旋轉(zhuǎn)式濾水器的優(yōu)點(diǎn)(1) .在旋轉(zhuǎn)式濾水器的控制中采用了PLC川軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)濾水器運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提

12、高。(2) .去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線(xiàn)路簡(jiǎn)化。(3) .PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便的增加或改變控制功能。(4) .PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)力測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。(5) .用于群控調(diào)配和管理，并提高濾水器的運(yùn)行效率。(6) .更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線(xiàn)第3章PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)6.1 旋轉(zhuǎn)式濾水器主電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3-1所示。圖中QS為刀開(kāi)關(guān),FU為熔斷器，起短路保護(hù)作用；交流接觸器KM1、KM2通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制電動(dòng)閥的開(kāi)啟和閉合；FR為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于旋轉(zhuǎn)式濾水器運(yùn)行

13、過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。圖3-1主電路相關(guān)參數(shù)濾水器電動(dòng)機(jī)M2:Y系列，AC380V,1.5kW,6極；液壓泵電動(dòng)機(jī)M3:Y系列，AC380V,70W,4極；減速機(jī)4極減速；電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M1:AC380V,60W,電動(dòng)閥自帶。6.2 PLC的I/O地址的分配輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)廳P主令I(lǐng)廳P主令Q1SA1-1I0.01KM1,HL6Q0.02SA1-2I0.12KM2,HL7Q0.13SA1-0I0.23KM3,HL8Q0.24SB1I0.34HL1Q0.35SB2I0.45HL2Q0.46SB3I0.56HL3Q0.57SB4I0.67HL4Q0.68SQ1I0.78HL5,HAQ0.79SQ2I1.09

14、HQ1.010KPI1.1表3-1I/O地址分配表6.3 PLC型號(hào)的選擇由表3-1可以看出，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)S7-200系列的技術(shù)指標(biāo)選擇型號(hào)為CPU224的PLCCPU224的用戶(hù)存儲(chǔ)空間為4096字，用戶(hù)數(shù)據(jù)為2560字，有14個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口，可以滿(mǎn)足本控制系統(tǒng)的控制要求。6.4 PLC的I/O接線(xiàn)圖圖3-2PLC外部接線(xiàn)圖第4章PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1流程圖NYYNYYYYNYYNY4.2梯形圖4.3指令表Network1LDI0.0Network4OI0.1LDI0.5LDI0.3OQ0.2OQ0.0AI0.0ALDL

15、DI0.2ANI0.6OI0.2AT37ANI0.7LDI0.2=Q0.2AM0.0Network5OLDOLDANQ0.1LDI1.1=M0.0Network6ANI0.7LDI0.0=Q0.=Q0.3Network2Network7LDQ0.0LDI0.1LDI1.6=Q0.4CTUC0,100Network8Network3LDC0LDI0.0=Q1.0OI0.1Network9LDI0.4LDI0.2OQ0.1ANI0.7ALDLDNT38TONT37,100Network10ONM0.0LDI0.2AI0.2ANT37OLDANQ0.0ANI0.7TOFT38,100ANI1.0Ne

16、twork11=Q0.1LDI0.2ANM0.0TONT39,6000Network12LDI0.2AT39=Q0.7Network13LDI0.2ANM0.0ANI1.0Network14LDI0.2AM0.0ANI1.0=Q0.6=Q0.5本系統(tǒng)主要以PLW核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)旋轉(zhuǎn)式濾水器的控制。利用梯形圖程序可以很直觀的看出運(yùn)行過(guò)程。利用可編程控制器控制濾水器，具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)用多臺(tái)旋轉(zhuǎn)式濾水器時(shí)，硬件接線(xiàn)上只需相應(yīng)的輸入信號(hào)，原來(lái)的接線(xiàn)不需改變。軟件上只需增加相應(yīng)設(shè)備的功能，要改動(dòng)的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，

17、到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。但是,由于所學(xué)知識(shí)有限，在梯形圖程序中控制濾水器的過(guò)程感覺(jué)較為繁瑣，不大容易理解，今后應(yīng)著力在以最少的元件控制較多的功能上深入研究，達(dá)到更佳的效果。設(shè)計(jì)總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，復(fù)習(xí)了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，也掌握了許多新的知識(shí)。剛開(kāi)始課程設(shè)計(jì)時(shí)，一方面，由于所學(xué)的知識(shí)掌握得不大牢固，另一方面，在學(xué)習(xí)PLC寸學(xué)到的知識(shí)都是零碎的，不能將它們系統(tǒng)的聯(lián)系在一起，當(dāng)看到設(shè)計(jì)題目時(shí)一下就懵了。經(jīng)過(guò)兩天的看書(shū)，翻閱各種資料以及上網(wǎng)，并對(duì)題目進(jìn)行的分析和思考，終于有了一定的思路。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，不僅使我學(xué)會(huì)如何通過(guò)所學(xué)知識(shí)去查閱資料解決問(wèn)題，培養(yǎng)自己獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，而且也培養(yǎng)了我們的創(chuàng)造性，為今后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。該設(shè)計(jì)是應(yīng)用PLC技術(shù)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟和閉合，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我加深了對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)和了解，它保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與