循環(huán)水泵房自動化設計

1、吉林大學網(wǎng)絡教育 專科生畢業(yè)論文（設計） 中文題目1080m³循環(huán)水泵房自動化設計學生姓名 專業(yè) 電氣工程及其自動化 層次年級 學號 指導教師 職稱 副教授 學習中心 成績 2012年 04 月 12 日摘 要循環(huán)水處理是冶金行業(yè)中一個不可缺少的部分，隨著全球人口和經(jīng)濟規(guī)模的不斷增長，能源使用帶來的環(huán)境問題及其誘因逐漸為人們所認識，“低碳經(jīng)濟”這一概念開始進入人們的視野，在本設計中依正達1080m³循環(huán)水泵房水處理工藝流程論述并設計其循環(huán)水處理自動化部分，正達鋼鐵有限公司循環(huán)水處理系統(tǒng) ，主要分為4個子系統(tǒng)：循環(huán)泵站；漩流井；粗顆粒分離及斜板沉淀器；安全水塔。系統(tǒng)采用分級自

2、動控制系統(tǒng)，上位監(jiān)控級采用DELLPC機+西門子WinCC組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控功能；基礎自動化級采用西門子S7-300完成數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、回路控制等實時控制功能。設備采用機旁和集中兩種控制方式。本設計主要以三電（電氣部分，儀表部分，自動化部分）設計部分為主，主要有： 1）電氣及其儀表自動化系統(tǒng)；其又包括：（1）基礎自動化；（2）上位監(jiān)控自動化；（3）系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；2）電氣傳動控制系統(tǒng)；3）現(xiàn)場儀表檢測系統(tǒng)；電氣部分完成對上述工藝對象的電氣控制的整體設計、控制柜和機旁箱制作和調(diào)試工作。儀表部分完成對以上工藝系統(tǒng)新增過程參數(shù)檢測任務。包括壓力，流量，液位，溫度等。自動化部分完成循環(huán)水泵房及加壓

3、機進出口閥的自動控制及有關工藝參數(shù)的自動監(jiān)測任務。電氣傳動設計部分主要講述電動蝶閥的原理說明，配電系統(tǒng)說明，控制原理設計。硬件選型：主要對循環(huán)水泵房電氣控制系統(tǒng)硬件選型進行說明，現(xiàn)場檢測儀表的選型和自動控制系統(tǒng)PLC選型。循環(huán)水泵房系統(tǒng)PLC設計：循環(huán)水泵房控制系統(tǒng)由循環(huán)水泵房系統(tǒng)和加壓機系統(tǒng)兩部分組成。主要完成循環(huán)水泵房的壓力、流量、溫度、柜位狀態(tài)檢測、監(jiān)視和報警，閥門的控制。本部分主要完成數(shù)字量、模擬量輸入/輸出地址分配，PLC選型，這也是本設計的第二個重點。另外還有電動蝶閥的控制流程圖。組態(tài)軟件是使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。上位機

4、界面通過組態(tài)軟件WinCC進行界面設計，WinCC監(jiān)控程序的功能：1)畫面功能2)歷史數(shù)據(jù)3)歷史趨勢4)統(tǒng)計分析和報表5)報警各個工藝參數(shù)的顯示和監(jiān)控通過上位機WinCC實現(xiàn)。而組態(tài)監(jiān)控軟件WinCC也是極為理想的工廠可視化工具，在此我們使用了西門子WinCC V6.0版本的軟件。關鍵詞：西門子PLC WinCC 自動化 目 錄一、前言1（一）工程概述1（二）設計簡介1二、循環(huán)水泵房水處理工藝流程2(一) 循環(huán)水泵房水處理工藝流程概述 2(二) 循環(huán)水泵房及其工藝概述 2 1、水泵站2 2、冷卻塔3 3、水質穩(wěn)定4 4、安全供水措施4 5、化學除油器間4三、循環(huán)水泵房三電控制系統(tǒng)總述5(一)

5、 循環(huán)水泵房系統(tǒng) 5(二) 系統(tǒng)整體設計 5四、基礎自動化部分設計6（一）系統(tǒng)主要配置概述6（二）三電系統(tǒng)設計任務8 1、電氣部分8 2、儀表部分8 3、自動化部分8（三）電氣及其儀表自動化系統(tǒng)9 1、基礎自動化9 2、上位監(jiān)控自動化9 3、系統(tǒng)網(wǎng)絡結構9（四）電氣傳動控制系統(tǒng)9（五）現(xiàn)場儀表檢測系統(tǒng)9五、正達循環(huán)水泵房系統(tǒng)電氣傳動設計10（一）電動蝶閥 10六、硬件設備選型13（一）循環(huán)水泵房系統(tǒng)13（二）電氣柜設備選型13（三）設備選型13七、儀表檢測控制設計15 （一）儀表檢測控制簡介15 （二）檢測儀表選型說明15 1、溫度檢測儀表選型說明15 2、壓力檢測儀表選型說明15 3、流量檢

6、測儀表選型說明16 （三）儀表的選型主要考慮16 八、循環(huán)水泵房系統(tǒng)PLC設計18 （一）設計任務18（二）PLC控制設備的I/O數(shù)量18（三）PLC輸入輸出地址分配18（四）PLC硬件選型25（五）PLC程序調(diào)試26九、循環(huán)水泵房系統(tǒng)上位機組態(tài) 27（一）建立循環(huán)水泵房控制系統(tǒng)項目27（二）組態(tài)控制畫面27結束語 30參考文獻 31致謝 32一、 前言(一) 工程概述本設計基于唐山正達鋼鐵有限公司技改工程水處理基礎自動化部分。唐山正達鋼鐵有限公司循環(huán)水處理系統(tǒng) ，主要分為4個子系統(tǒng)：循環(huán)泵站、漩流井、粗顆粒分離及斜板沉淀器、安全水塔。根據(jù)各系統(tǒng)電控和儀控圖紙要求，水處理系統(tǒng)采用基礎自動化級配

7、置，設備采用機旁和集中兩種控制方式。各系統(tǒng)設備的聯(lián)鎖、備用啟停、集中操作、工藝參數(shù)的采集和顯示通過PLC和HMI實現(xiàn)。通過PLC實現(xiàn)自動控制，在沒有大的狀況下可以無人堅守，節(jié)省人力勞動資源。若不慎出現(xiàn)問題可以通過機旁箱輔助控制，實現(xiàn)問題的軟著陸，保證人員和財產(chǎn)的安全。上位機用來實時監(jiān)控現(xiàn)場的各個參數(shù)，及時反映現(xiàn)場的問題。(二) 設計簡介本次設計主要是循環(huán)水泵房系統(tǒng)“三電”設計，是以正達三電控制系統(tǒng)工程為參考設計的。本工程的三電自動化控制系統(tǒng)應具有較高的控制水平，此外還要考慮到今后技術發(fā)展的需要。要求電氣儀表計算機自動化控制系統(tǒng)一體化；EIC網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信一體化，具有高速、大容量和開放的技術性能。

8、其主要特點包括：1) 先進的硬件控制設備和網(wǎng)絡設備2) 合理的系統(tǒng)劃分3) 完全開放的通信總線基礎自動化部分以PLC控制為核心，PLC控制裝置采用SIEMENS公司S7系列可編程控制器（PLC）,人機接口終端采用工控機，通過液晶屏可直觀顯示工藝流程的實時工況，各工藝參數(shù)的趨勢畫面，使操作人員及時掌握工作情況。主干通信網(wǎng)絡采用工業(yè)以太網(wǎng)（轉爐PLC、風機房PLC與循環(huán)水泵房PLC系統(tǒng)構成統(tǒng)一環(huán)網(wǎng)），分布式I/O網(wǎng)采用Profibus網(wǎng)，這樣由SIEMENS公司S7系列可編程控制器(PLC)、人機接口終端(HMI)計算機和通信網(wǎng)，構成完善的監(jiān)視、控制系統(tǒng)。二、循環(huán)水泵房水處理工藝流程（一）循環(huán)水泵

9、房水處理工藝流程概述唐山正達鋼鐵有限公司煉鋼工程的水處理系統(tǒng) ，主要分為以下4個子系統(tǒng)：循環(huán)泵站、漩流井、粗顆粒分離及斜板沉淀器、安全水塔。凈循環(huán)水池經(jīng)現(xiàn)場設備后大部分返回到原凈循環(huán)水池內(nèi)，帶有污染的水進入濁環(huán)冷水池，熱循環(huán)水池內(nèi)的水同樣是經(jīng)過現(xiàn)場設備后進入濁環(huán)冷水池，軟化吸水池與熱循環(huán)水的工藝流程大體相似，濁環(huán)冷水池內(nèi)的水經(jīng)鐵皮沖渣溝進入漩流井，經(jīng)過顆粒分離進入泥漿處理間，經(jīng)過處理泥漿排出，凈化后的水再次進行循環(huán)。見圖2-1。圖2-1 水處理工藝流程（二）循環(huán)水泵房及其工藝概述1、水泵站循環(huán)水泵房軟水閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)共有13組水泵，第一組水泵為轉爐風機房、除塵冷卻凈循環(huán)供水泵組，主要供二次

10、除塵系統(tǒng)、混鐵爐除塵系統(tǒng)、輔原料地下料倉除塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)加濕器、二次除塵系統(tǒng)冷卻等用水。第二組水泵為柴油備用泵。第三組水泵為供空壓站設備冷卻凈循環(huán)供水泵，主要供煉鋼、連鑄空壓站冷卻等用水。第四組水泵為轉爐本體設備冷卻凈循環(huán)供水泵組，主要供高架流槽沖洗、氧槍下料冷卻、水泵冷卻、取樣器冷卻、轉爐本體冷卻水、鋼包冷修、氧槍試壓水、混鐵爐噴補、水環(huán)密封、電機水冷卻器、噴淋塔入口漩流板冷卻用水。第五組水泵為供轉爐氧槍冷卻凈循環(huán)供水泵組，主要供氧槍及備用槍冷卻水。第六組水泵為供連鑄液壓站、設備間冷卻凈循環(huán)供水泵組、主要共設備內(nèi)冷卻、液壓站冷等冷卻用水。第七組水泵為方坯連鑄板式換熱器冷媒水凈循環(huán)供水泵組，

11、主要供板式換熱器冷卻軟化用水。第八組水泵為供轉爐煙氣凈化系統(tǒng)濁循環(huán)供水泵組，主要供冷凝水排水器補水、水封供水、旁通閥沖洗、水封逆止閥沖洗、三通閥沖洗、葉輪沖水器、旋風脫水器水封箱、噴淋塔冷卻等用水。第九組水泵為連鑄二冷水冷卻用水第十組水泵為供方坯連鑄設備噴淋濁循環(huán)供水泵組，主要供設備噴淋冷卻用水。第十一組水泵為轉爐濁環(huán)回水上冷卻塔供水泵組，主要轉爐濁環(huán)回水加壓上冷卻塔供水。第十二組水泵為泵站集水坑水泵組。每臺水泵的出水管上均安裝有電動閥門，電動閥門均與水泵連鎖，同一水泵組之間互為備用，并當工作泵發(fā)生故障時備用泵自動投入運行。水泵既可在中央控制室集中控制，也可在機旁就地操作，且每臺水泵的運行狀況

12、可在水處理中央控制室內(nèi)的CRT屏幕上顯示，在每組的總出水管上還設有流量、壓力、溫度的檢測。2、冷卻塔1）冷卻塔風機啟停既可在水處理轉爐連鑄循環(huán)水泵站的中央控制室集中控制，也可就地操作，就地操作設在冷卻塔頂部電動機附近，僅為風機調(diào)試和維修使用，當冷卻塔風機檢修及調(diào)試時，就地選擇開關選擇到檢修位，機旁和中央控制室集中控制啟動風機，以確保人身安全。2） 冷卻塔投入運行前，應仔細清除管道、塔頂配水槽、塔底水池、塔內(nèi)填料等附著的雜物和污垢并清洗干凈，以防止運行時發(fā)生堵塞。3） 冷卻塔運行狀況，包括電源、電壓、電流、風機齒輪箱的油溫、油位、振動、噪音等是否正常，若發(fā)現(xiàn)異常時，應立即停機檢查，排除故障后再開

13、。4） 冬季循環(huán)水可視具體情況，若不上冷水塔冷卻即可達到工藝要求的使用水溫可直接接入吸水池。3、水質穩(wěn)定為保證車間凈循環(huán)水及濁循環(huán)水的水質穩(wěn)定，防止在各冷卻設備中產(chǎn)生結垢、腐蝕及菌藻的滋生，分別在各系統(tǒng)中投加水質穩(wěn)定劑和殺菌滅藻劑。投加水質穩(wěn)定劑的種類和投藥量及投產(chǎn)的清洗、預膜等由水質穩(wěn)定實驗確定。4、安全供水措施水泵站采用雙電路電源供電，如發(fā)生事故，由轉爐連鑄水處理設施保溫安全水塔供方坯連鑄結晶器，LF爐冷卻事故用水。供水時間可連續(xù)20分鐘。5、化學除油器間1）化學除油器化學除油器間有3臺化學除油器及配套加藥裝置，供方坯連鑄機和VD鋼坯真空精煉爐濁循環(huán)水處理?；旌虾蟮奈鬯械挠皖惻c懸浮物中過

14、藥劑凝聚、絮凝作用，形成大顆粒絮化沉淀在化學除油器下部的排泥斗中，上部清水經(jīng)溢流堰出水管排出，自流到濁環(huán)熱水池內(nèi)，化學除油器污泥每八小時排出一次，每次3到5分鐘，排出的污泥經(jīng)排泥溝最終排至泥漿調(diào)節(jié)池內(nèi)?；瘜W除油器的加藥裝置設在化學除油器設備旁?；瘜W除油器位機旁就地操作，且設備的運行狀態(tài)信號傳至循環(huán)水泵站控制室操作臺上。為安裝、檢修的需要，在化學除油器上方設有電動單梁懸掛式起重機。2）加藥裝置向化學除油器投加油絮凝劑和混凝劑的加藥裝置分為兩套，一套供方坯連鑄化學除油器加藥，另一套供VD鋼包真空精煉爐化學除油器加藥。三、循環(huán)水泵房三電控制系統(tǒng)總述(一) 循環(huán)水泵房系統(tǒng)循環(huán)水泵房由3個冷卻塔，16個

15、空冷器，2個軟水補充水泵運行18個電動蝶閥，2個增壓水泵，3個高壓凈水循環(huán)冷卻泵，1個軟水閉路循環(huán)水泵。(二) 系統(tǒng)整體設計該系統(tǒng)由一套PLC系統(tǒng)。一臺DELL工控機，Profibus現(xiàn)場總線，WinCC工控軟件組成，該系統(tǒng)現(xiàn)場泵、閥等設備現(xiàn)場信號直接采集進入PLC，通過PLC完成設備的手動及自動程序運行及集中、就地控制。該系統(tǒng)中央控制采用一套S7-400控制系統(tǒng)，CPU為S7414-2DP下轄二個遠程控制站，分別有循環(huán)水泵站，漩流井組成。（其中粗顆粒分離及斜板沉淀器、安全水塔均屬于循環(huán)水泵站）遠程站的控制采用 S7-300信號模塊。基礎自動化部分的控制模式主要有集中控制和就地控制兩種控制模式

16、，過程監(jiān)控級上位機的組態(tài)功能主要有顯示功能，報警功能，數(shù)據(jù)歸檔，報表功能，用戶管理等。四、基礎自動化部分設計（一）系統(tǒng)主要配置概述1）主要硬件基礎自動化部分采用西門子PLC來實現(xiàn)。PLC是以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。（1）PLC的特點：.可靠性高，抗干擾能力強 .配套齊全，功能完善，適用性強. 易學易用，深受工程技術人員歡迎 . 系統(tǒng)的設計、建造工作量小

17、，維護方便，容易改造 . 體積小，重量輕，能耗低 （2）PLC的應用領域目前，PLC使用情況大致可歸納為如下幾類。 . 開關量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 . 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。. 運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 . 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的

18、調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。. 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。. 通信及聯(lián)網(wǎng) 本系統(tǒng)各站之間采用profibus現(xiàn)場總線進行通訊，主站PLC與上位機采用TCP/IP協(xié)議進行通訊。 選擇PLC應注意的方面：（1）I/O模塊的選擇PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。確定I/O點數(shù)I/O點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對功能進

19、行擴展。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O點數(shù)就可能有所不同。開關量I/O標準的I/O接口用于同傳感器和開關(如按鈕、限位開關等)及控制(開、關)設備(如指示燈、報警器、電動機起動器等)進行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號為24240V(AC)，直流I/O信號為524V(DC)。 模擬量I/O 模擬量I/O接口用來傳輸傳感器產(chǎn)生的信號的。這些接口能測量流量、溫度和壓力等模擬量的數(shù)值，并用于控制電壓或電流輸出設備。PLC的典型接口量程對于雙極性電壓為10+10V、單極性電壓為0+10V、電流為420mA或1050mA，（2）電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電

20、流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則：確定電源的輸入電壓；將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計算出I/O模塊所需的總背板電流值；I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流：a.框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值；b.當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，應加上其最大電流值。如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理：a.列出將來要擴展的模塊所需的背板電流b.將所有擴展的I/O模塊的總背板電流值與步驟(3)中計算出的總背板電流值相加。在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框

21、架的外面。根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。本系統(tǒng)有一套西門子PLC系統(tǒng)。一套DELL工控機，profibus現(xiàn)場總線，WinCC工控軟件組成，該系統(tǒng)現(xiàn)場泵、閥等設備現(xiàn)場信號直接采集進入PLC，通過PLC完成設備的手動及自動控制程序運行及集中、就地控制。該系統(tǒng)中央控制采用一套S7-400控制系統(tǒng)，CPU為S7-414 2DP下轄三個遠程控制站，分別有循環(huán)水泵站，泥漿處理間，漩流井組成。（其中粗顆粒分離及斜板沉淀器、安全水塔均屬于循環(huán)水泵站）遠程站的控制采用S7-300信號模塊。(二)三電系統(tǒng)設計任務1、電氣部分完成對上述工藝對象的電氣控制的整體設計、

22、控制柜和機旁箱制作和調(diào)試工作。2、儀表部分完成對以上工藝系統(tǒng)新增過程參數(shù)檢測任務。包括壓力，流量，液位，溫度等，如供高爐軟水循環(huán)水泵出/入水總管溫度，供高爐軟水循環(huán)水泵出/入水總管流量, 凈水（高壓）循環(huán)水泵出/入水總管壓力3、自動化部分完成循環(huán)水泵房及加壓機進出口閥的自動控制及有關工藝參數(shù)的自動監(jiān)測任務。（三）電氣及其儀表自動化系統(tǒng)1、基礎自動化基礎自動化以PLC為控制核心，考慮到性價比以及今后備件及維護需要我們選用了西門子S7-300系列PLC。2、上位監(jiān)控自動化上位監(jiān)控系統(tǒng)人機接口部分配兩套HMI操作站互為備用配置，其中一臺可兼作工程師站。操作站計算機選用研華原裝IPC-610L工控機，

23、主要配置如下：P4 3.0GHz CPU、320G硬盤、1G DDR內(nèi)存、DVD光驅，配19”液晶顯示屏。監(jiān)控軟件采用西門子WinCC6.0 SP3軟件。系統(tǒng)軟件采用WINDOWS XP專業(yè)版。3、系統(tǒng)網(wǎng)絡結構系統(tǒng)主干通訊網(wǎng)絡采用工業(yè)以太網(wǎng)，該網(wǎng)絡將本次工程PLC控制系統(tǒng)與原有的轉爐PLC、風機房PLC、汽化PLC一起構成一個統(tǒng)一環(huán)形網(wǎng)絡；本系統(tǒng)的分布式I/O網(wǎng)采用Profibus DP網(wǎng)。這樣由西門子的S7系列可編程控制器（PLC）、上位監(jiān)控計算機和通信網(wǎng)絡構成一完善的循環(huán)水泵房三電監(jiān)控系統(tǒng)。（四）電氣傳動控制系統(tǒng)對上述所涉及的設備控制采用機旁手動、上位軟手動和自動三種控制方式。系統(tǒng)主要電氣

24、元件：斷路器、接觸器、熱繼電器、中間繼電器。（五）現(xiàn)場儀表檢測系統(tǒng)所有現(xiàn)場儀表按防爆標準選用。防爆等級：隔爆型。五、正達循環(huán)水泵房系統(tǒng)電氣傳動設計（一）電動蝶閥電動蝶閥主回路如圖5-1所示，斷路器1F-QF1閉合后，主回路電源接通；電動蝶閥控制回路如圖5-2所示，斷路器1F-CQF1閉合后，控制回路電源接通。轉換開關打到左側，選擇機旁手動控制時，由機旁操作箱手動控制。當按下閥門打開按鈕1F-SB1時，交流接觸器1F-KM1線圈得電，輔助常閉觸點1F-KM1打開，實現(xiàn)互鎖，斷開反轉控制回路，限制電動機反轉，即電動蝶閥關閉，避免電動蝶閥正反轉回路同時接通，電動機損壞。輔助常開觸點1F-KM1閉合，

25、正轉控制回路自鎖，主常開觸點1F-KM1閉合，正轉主回路接通，電動機正轉，即電動蝶閥打開。當電動蝶閥打開到位，觸動開到位接近開關，中間繼電器1F-KA1線圈得電，常閉觸點1F-KA1打開，正轉控制回路斷開，交流接觸器1F-KM1線圈失電，主常開觸點打開，電動蝶閥停止正轉，閥門打開到位。常開觸點1F-KA1閉合，指示燈1F-HR亮，即閥門打開到位指示燈亮。如果限位失靈，閥門繼續(xù)打開，觸動過扭矩接近開關，中間繼電器1F-KA3線圈得電，常閉觸點1F-KA3打開，正轉控制回路斷開，交流接觸器1F-KM1線圈失電，主常開觸點打開，電動蝶閥停止正轉，防止閥門損壞。常開觸點1F-KA3閉合，指示燈1F-H

26、Y亮，即閥門過扭矩指示燈亮。當按下閥門關閉按鈕1F-SB2時，交流接觸器1F-KM2線圈得電，輔助常閉觸點1F-KM2打開，實現(xiàn)互鎖，斷開正轉控制回路，限制電動機正轉，即電動蝶閥打開，避免電動蝶閥反正轉回路同時接通，電動機損壞。輔助常開觸點1F-KM2閉合，反轉控制回路自鎖，主常開觸點1F-KM2閉合，反轉主回路接通，電動機反轉，即電動蝶閥關閉。當電動蝶閥關閉到位，觸動關到位接近開關，中間繼電器1F-KA2線圈得電，常閉觸點1F-KA2打開，反轉控制回路斷開，交流接觸器1F-KM2線圈失電，主常開觸點打開，電動蝶閥停止反轉，閥門關閉到位。常開觸點1F-KA2閉合，指示燈1F-HG亮，即閥門關閉

27、到位指示燈亮。如果限位失靈，閥門繼續(xù)關閉，觸動過扭矩接近開關，中間繼電器1F-KA3線圈得電，常閉觸點1F-KA3打開，反轉控制 圖5-1 電動蝶閥主回路回路斷開，交流接觸器1F-KM2線圈失電，主常開觸點打開，電動蝶閥停止反轉，防止閥門損壞。常開觸點1F-KA3閉合，指示燈1F-HY亮，即閥門過扭矩指示燈亮。當按下閥門停止按鈕1F-SBS時,整個控制回路斷開，電機停止轉動，即電動蝶閥停止動作。當電動蝶閥在運行中發(fā)生過流故障時，熱繼電器常閉觸點1F-KH打開，電動機停止，即電動蝶閥停止動作。轉換開關打到右側，選擇集中控制時，系統(tǒng)由PLC控制。 圖5-2電動蝶閥控制回路六、硬件設備選型（一）循環(huán)

28、水泵房系統(tǒng)(1) 循環(huán)水泵房進口管道電動蝶閥（1.5KW）2個、進口管道放散電動蝶閥（1.5KW）1個、進口管道液動盲板閥（7.5KW液壓站）1個；(2) 循環(huán)水泵房出口管道電動蝶閥（1.1KW）6個。(3) 循環(huán)水泵房柜周集水坑排水泵電機（3KW）4個、循環(huán)水泵房出口脫水器停水坑排水泵電機（11KW）3個。(二)電氣柜設備選型控制柜內(nèi)主要元件：斷路器，接觸器，熱繼電器，中間繼電器(均與對應的傳動裝置數(shù)量、設備功率相匹配)。選型原則：斷路器、接觸器根據(jù)電動機銘牌額定電流選擇，通常應等于或略大于電動機銘牌額定電流。對啟動時間較長或啟動電流較大的負載應選擇大于銘牌額定電流的20%（即額定電流乘1.

29、2）?？刂乒駜?nèi)的斷路器，接觸器，熱繼電器等低壓元器件均選用施耐德產(chǎn)品，中間繼電器選用日本和泉產(chǎn)品。每臺閥門、水泵等均有主斷路器、熱繼電器，控制柜內(nèi)設計主進線斷路器。（三）設備選型PLC控制柜內(nèi)主要元件：S7-300PLC CUP、電源、接口模塊、輸入輸出模塊、熱電阻模塊，以及斷路器、熔斷器、中間繼電器等。表1 PLC柜元器件型號及數(shù)量表PLC柜名稱型號規(guī)格個數(shù)備注電源模塊6ES7 307-1EA01-0AA0324V DC 5A中央處理器CPU6ES7 315-2AG10-0AB01MMC存儲卡6ES7 953-8LG11-0AA01以太網(wǎng)通訊模塊6GK7 343-1EX30-0XE01接口模

30、塊6ES7 153-1AA03-0XB0224VDC聯(lián)接單元6ES7 972-0BA12-0XA03模擬量輸入模塊6ES7 331-7KF02-0AB0 8Al54-20mA DC熱電阻模塊6ES7 331-7PF01-0AB0 8A145開關量輸入6ES7 321-1BL00-0AA0 (32點)6開關量輸出6ES7 322-1BL00-0AA0 (32點)2前連接器(20針)6ES7392-1AJ00-0AA05前連接器(40針)6ES7392-1AM00-0AA014中間繼電器日本和泉(24VDC/2P)128溫度變送器SFGW-216D(福光百特)2儀表電源S-350-24V1熔斷器R

31、T18-32/1A12空氣斷路器DZX2-60/2P 32A1空氣斷路器DZX2-60/2P 20A2空氣斷路器DZX2-60/2P 10A16空氣斷路器DZX2-60/2P 5A9隔離器SFGP-6060(福光百特)26配電器SFGP-4060(福光百特)導軌PLC柜所用元器件型號及數(shù)量如表1所示。七、儀表檢測控制設計（一）儀表檢測控制簡介本設計主要完成循環(huán)水泵房的壓力、流量、溫度的檢測、監(jiān)視和報警。現(xiàn)場儀表檢測信號，通過變送器變成標準電信號后送到PLC，經(jīng)過上位機與下位機的通訊，最終完成對壓力、流量、溫度的監(jiān)視和報警。（二）檢測儀表選型說明1、溫度檢測儀表選型說明溫度范圍為-200到850

32、之間測溫元件主要有Pt100、銅電阻（-50到150）、鎳鉻-鎳硅等幾種方法?？紤]到性價比故選擇銅電阻。2、壓力檢測儀表選型說明壓力測量儀表根據(jù)工藝生產(chǎn)過程中的不同要求，可以有指示、記錄和帶有遠傳變送、報警、調(diào)節(jié)功能等多種形式。壓力表的選擇應根據(jù)使用要求，在符號生產(chǎn)過程所提出的技術條件下，本著經(jīng)濟合理的原則，進行種類、型號、量程、精度等級的選擇。選擇主要考慮以下三個方面：(1) 壓力測量范圍的選擇為了保證彈性元件能在彈性變形的安全范圍內(nèi)可靠的工作，在選擇壓力儀表時，必須根據(jù)被測壓力的大小和范圍，留有充分的余地。在測量穩(wěn)定壓力時，最大的工作壓力不應超過測量上限值的2/3；測量脈沖壓力時，最大的工

33、作壓力不應超過測量上限值的1/2；測量高壓時，最大工作電壓不應超過測量上限值的1/3。一般所選的測量上限應大于至少等于計算求出的上限值，并且同時滿足最小值的規(guī)定要求。(2) 精度等級的選擇國家規(guī)定的精度等級有：0.01、0.02、0.05、0.1、0.16、0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。在滿足測量要求的情況下盡可能選擇精度較低、價廉耐用的儀表，以免造成不必要的投資浪費。(3) 儀表類型的選擇根據(jù)被測介質的性質（如溫度高低、粘度大小、腐蝕性、臟污程度、是否易爆易燃等），是否提出特殊要求；是否需要信號遠傳、記錄或報警以及現(xiàn)場環(huán)境條件（濕度、溫度、磁場強度、振動）等對儀

34、表類型進行選擇。對特殊介質要選用專用壓力表。如果要求壓力信號遠傳，一般應選用壓力傳感器或變送器。根據(jù)要求壓力信號需要遠傳壓力變送器型號為1151GP4E22S1M1B3（輸出4-20MA線性模擬/阻尼可變、單側遠程密封顯示表為模擬刻度、線性 0%-100%）。3、流量檢測儀表選型說明在工程上，流量是指單位時間內(nèi)流動介質流過管道截面的數(shù)量。主要分為體積流量和質量流量。主要檢測儀表有：節(jié)流式流量計、電磁流量計、轉子流量計、渦流流量計、渦街流量計、超聲波流量計等。在轉爐氣體和液體流體的檢測中，多用節(jié)流式流量計。標準節(jié)流裝置有標準孔板、標準噴嘴、標準文丘里管等。其檢測原理是根據(jù)流體流量與節(jié)流裝置前后差

35、壓的開方成正比的數(shù)學關系。結合上述選型原則，參考儀表工手冊，在該系統(tǒng)中我們選用LZ型金屬管浮子流量計，型號為LZZ-80。LZ型金屬管浮子流量計適用于測量封閉管道中流動的液體、氣體或蒸汽的體積流量，有機械現(xiàn)場指示、420mA輸出可供選擇。它廣泛用于石油、化工、醫(yī)藥、冶金等領域的控制系統(tǒng)。其主要特點：(1)通用性好 液體、氣體和蒸汽均可測量(2)低流速 流量小仍有較好的靈敏度(3)讀數(shù)直觀 指針開面大，讀數(shù)清晰(4)流體溫度 80120(>120特殊訂貨)(5)環(huán)境溫度 2050(6)相對濕度 80(7)工作壓力 1.6MPa(>1.6Mpa時特殊訂貨)(8)輸出電流 420mA(四

36、線制)，適用于控制(9)壓力損失 6.5kPa38.2kPa(10)電源電壓 24V DC±4.8V DC(11)傳輸距離 1km(金屬屏蔽電纜)導線電阻不大于100（三）儀表的選型主要考慮儀表的型號，規(guī)格，測量范圍，量程，精度等級，靈敏度以及是否需要遠傳和具有其他功能如指示，調(diào)節(jié)，記錄，報警等。主要從以下幾方面來選用：A、工藝流程對測量的要求，包括量程和精度。在變化緩慢的情況下，規(guī)定被測壓力的最大值選用壓力表滿刻度值的三分之二；在波動壓力的情況下，被測壓力的最大值選用壓力表滿刻度的二分之一。常用壓力檢測儀表的精度等級有04級、10級、16級、25級四個等級，應從經(jīng)濟性和準確性兩方面

37、來考慮。儀表最大允許誤差是儀表的量程與精度等級百分比的乘積，如果誤差超過工藝要求精度，則需用精度高一級的壓力儀表。B、現(xiàn)場環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、濕度、腐蝕、振動等，如振動環(huán)境選用防震壓力表。C、被測介質的特性，如粘度、腐蝕性、易燃、易爆、狀態(tài)、溫度等，如氧氣表、乙炔表。帶有“禁油標志，專用于特殊介質的耐腐蝕壓力表、耐高溫壓力表、隔膜壓力表等。D、方便觀測。根據(jù)檢測儀表所處位置和照明情況選用儀表。八、循環(huán)水泵房系統(tǒng)PLC控制(一)設計任務循環(huán)水泵房控制系統(tǒng)由循環(huán)水泵房系統(tǒng)和加壓機系統(tǒng)兩部分組成。主要完成循環(huán)水泵房的壓力、流量、溫度、柜位狀態(tài)檢測、監(jiān)視和報警，閥門的控制。（二）PLC控制設備的I/

38、O數(shù)量數(shù)字量輸入點224個，數(shù)字量輸出點96個，模擬量輸入點48個。（三）PLC輸入輸出地址分配由于數(shù)字量輸入、輸出點數(shù)過多，又具有規(guī)律性，下面為循環(huán)水泵房地址分配(見表2)。表2 數(shù)字量輸入PLC地址分配表I/O點說明類型工位號地址冷卻塔1#供水泵主回路接觸器狀態(tài)節(jié)點DI14M01-MI0.0冷卻塔1#供水泵旁路接觸器狀態(tài)節(jié)點DI14M01-MI0.1冷卻塔1#供水泵PLC自動DI14M01-MI0.2冷卻塔1#供水泵現(xiàn)場急停DI14M01-MI0.3冷卻塔1#供水泵軟起故障DI14M01-MI0.4冷卻塔1#供水泵主電源狀態(tài)DI14M01-MI0.5冷卻塔1#供水泵軟起控制電源狀態(tài)DI14

39、M01-MI0.6冷卻塔1#供水泵二次回路控制電源狀態(tài)DI14M01-MI0.7冷卻塔2#供水泵主回路接觸器狀態(tài)節(jié)點DI14M02-MI1.0冷卻塔2#供水泵旁路接觸器狀態(tài)節(jié)點DI14M02-MI1.1冷卻塔2#供水泵PLC自動DI14M02-MI1.2冷卻塔2#供水泵現(xiàn)場急停DI14M02-MI1.3冷卻塔2#供水泵軟起故障DI14M02-MI1.4冷卻塔2#供水泵主電源狀態(tài)DI14M02-MI1.5冷卻塔2#供水泵軟起控制電源狀態(tài)DI14M02-MI1.6冷卻塔2#供水泵二次回路控制電源狀態(tài)DI14M02-MI1.7冷卻塔3#供水泵主回路接觸器狀態(tài)節(jié)點DI14M03-MI2.0冷卻塔3#供

40、水泵旁路接觸器狀態(tài)節(jié)點DI14M03-MI2.1冷卻塔3#供水泵PLC自動DI14M03-MI2.2冷卻塔3#供水泵現(xiàn)場急停DI14M03-MI2.3冷卻塔3#供水泵軟起故障DI14M03-MI2.4冷卻塔3#供水泵主電源狀態(tài)DI14M03-MI2.5冷卻塔3#供水泵軟起控制電源狀態(tài)DI14M03-MI2.6冷卻塔3#供水泵二次回路控制電源狀態(tài)DI14M03-MI2.7空冷器1#過濾器供水泵集中DI25M01-100I3.0空冷器1#過濾器供水泵運行DI25M01-21I3.1空冷器2#過濾器供水泵集中DI25M02-100I3.2空冷器2#過濾器供水泵運行DI25M02-21I3.3空冷器1

41、#機力冷卻塔泵集中DI15M01-100I3.4空冷器1#機力冷卻塔泵運行DI15M01-21I3.5空冷器2#機力冷卻塔泵集中DI15M02-100I3.6空冷器2#機力冷卻塔泵運行DI15M02-21I3.7空冷器1#管道泵集中DI4M01-100I4.0空冷器1#管道泵運行DI4M01-21I4.1空冷器2#管道泵集中DI4M02-100I4.2空冷器2#管道泵運行DI4M02-21I4.3空冷器3#管道泵集中DI4M03-100I4.4空冷器3#管道泵運行DI4M03-21I4.5空冷器4#管道泵集中DI4M04-100I4.6空冷器4#管道泵運行DI4M04-21I4.7空冷器5#管

42、道泵集中DI4M05-100I5.0空冷器5#管道泵運行DI4M05-21I5.1空冷器6#管道泵集中DI4M06-100I5.2空冷器6#管道泵運行DI4M06-21I5.3空冷器7#管道泵集中DI4M07-100I5.4空冷器7#管道泵運行DI4M07-21I5.5空冷器8#管道泵集中DI4M08-100I5.6空冷器8#管道泵運行DI4M08-21I5.7空冷器9#管道泵集中DI4M09-100I6.0空冷器9#管道泵運行DI4M09-21I6.1空冷器10#管道泵集中DI4M10-100I6.2空冷器10#管道泵運行DI4M10-21I6.3空冷器11#管道泵集中DI4M11-100I

43、6.4空冷器11#管道泵運行DI4M11-21I6.5空冷器12#管道泵集中DI4M12-100I6.6空冷器12#管道泵運行DI4M12-21I6.7空冷器13#管道泵集中DI4M13-100I7.0空冷器13#管道泵運行DI4M13-21I7.1空冷器14#管道泵集中DI4M14-100I7.2空冷器14#管道泵運行DI4M14-21I7.3空冷器15#管道泵集中DI4M15-100I7.4空冷器15#管道泵運行DI4M15-21I7.5空冷器16#管道泵集中DI4M16-100I7.6空冷器16#管道泵運行DI4M16-21I7.7空冷器1#風機集中DI4M17-100I8.0空冷器1#

44、風機運行DI4M17-21I8.1空冷器2#風機集中DI4M18-100I8.2空冷器2#風機運行DI4M18-21I8.3空冷器3#風機集中DI4M19-100I8.4空冷器3#風機運行DI4M19-21I8.5空冷器4#風機集中DI4M20-100I8.6空冷器4#風機運行DI4M20-21I8.7空冷器5#風機集中DI4M21-100I9.0空冷器5#風機運行DI4M21-21I9.1空冷器6#風機集中DI4M22-100I9.2空冷器6#風機運行DI4M22-21I9.3空冷器7#風機集中DI4M23-100I9.4空冷器7#風機運行DI4M23-101I9.5空冷器8#風機集中DI4

45、M24-100I9.6空冷器8#風機運行DI4M24-101I9.71#軟水補充水泵集中DI3M01I10.01#軟水補充水泵運行DI3M01I10.11#軟水補充水泵故障DI3M01I10.22#軟水補充水泵集中DI3M02I10.32#軟水補充水泵運行DI3M02I10.42#軟水補充水泵故障DI3M02I10.51#電動蝶閥集中DIDF1-100I10.61#電動蝶閥開運行DIDF1-31I10.71#電動蝶閥關運行DIDF1-39I11.01#電動蝶閥開到位DIDF1-51I11.11#電動蝶閥關到位DIDF1-55I11.22#電動蝶閥集中DIDF2-100I11.32#電動蝶閥開運

46、行DIDF2-31I11.42#電動蝶閥關運行DIDF2-39I11.52#電動蝶閥開到位DIDF2-51I11.62#電動蝶閥關到位DIDF2-55I11.73#電動蝶閥集中DIDF3-100I12.03#電動蝶閥開運行DIDF3-31I12.13#電動蝶閥關運行DIDF3-39I12.23#電動蝶閥開到位DIDF3-51I12.33#電動蝶閥關到位DIDF3-55I12.44#電動蝶閥集中DIDF4-100I12.54#電動蝶閥開運行DIDF4-31I12.64#電動蝶閥關運行DIDF4-39I12.74#電動蝶閥開到位DIDF4-51I13.04#電動蝶閥關到位DIDF4-55I13.1

47、5#電動蝶閥集中DIDF5-100I13.25#電動蝶閥開運行DIDF5-31I13.35#電動蝶閥關運行DIDF5-39I13.45#電動蝶閥開到位DIDF5-51I13.55#電動蝶閥關到位DIDF5-55I13.6備用DII13.76#電動蝶閥集中DIDF6-100I14.06#電動蝶閥開運行DIDF6-31I14.16#電動蝶閥關運行DIDF6-39I14.26#電動蝶閥開到位DIDF6-51I14.36#電動蝶閥關到位DIDF6-55I14.47#電動蝶閥集中DIDF7-100I14.57#電動蝶閥開運行DIDF7-31I14.67#電動蝶閥關運行DIDF7-39I14.77#電動蝶閥開到位DIDF7-51I15.07#電動蝶閥關到位DIDF7-55I15.18#電動蝶閥集中DIDF8-100I15.28#電動蝶閥開運行DIDF8-31I15.38#電動蝶閥關運行DIDF8-39I15.48#電動蝶閥開到位DIDF8-51I15.58#電動蝶閥關到位DIDF8-55I15.6備用DII15.79#電動蝶閥集中DIDF9-100I16.09#電動蝶閥開運行DIDF9-31I16.19#電動蝶閥關運行DID