旋转式滤水器PLC控制系统报告.docx
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旋转式滤水器PLC控制系统报告
目录
摘要..........................................1
一、设计目的...................................2
二、原始资料...................................2
三、设计要求...................................3
四、题目分析...................................4
五、控制操作台面板计...........................9
六、PLC控制程序设计...........................9
七、主要参数计算...............................9
八、设计体会...................................10九、致谢.......................................10十、参考文献...................................11附录一：
元件清单
附录二：
PLC程序梯形图
附录三:
旋转式滤水器PLC控制系统图
旋转式滤水器PLC电气控制系统设计
摘要：
水电厂滤水器的正常运行是保证水电厂技术供水系统设备安全运行的一项重要内容，根据水电厂水源的实际情况，选择一种可靠性高和适应实际水质情况的滤水器，是水电厂技术供水系统运行可靠的保证。
目前，我国部分水电厂还采用传统的老式滤水器，由于设计落后、自动化程度低，污物不能有效排除。
特别是夏季暴风雨季节，水中污物更加突出，再加上近年来越来越多的塑料瓶、袋等杂物的增多，给电厂安全经济运行造成困难，机组人员需经常进行人工清理，不但造成经济损失，而且增加了工人的劳动强度。
本文讨论的用PLC实现的全自动控制旋转式滤水器主要用于水力发电厂的生产用水过程中，对进入水厂原水中2cm3以上的漂浮杂物进行过滤除杂。
该设备安装在水处理车间的进水管道入口处，根据生产用水量的实际需要，既可单台使用，也可多台并联运行。
旋转式滤水器的基本工作原理是根据旋转式滤水器进水口、出水口之间的水位压力差来控制旋转式滤水器的除杂排污。
关键词：
PLC控制；自动控制；滤水器；排污
1、设计目的
通过对旋转式滤水器PLC电气控制系统设计，使学生进一步熟悉有关PLC电气控制的理论知识，PLC的结构、组成、工作原理，掌握根据生产工艺过程和自动控制要求用PLC进行控制的PLC系统及控制程序设计方法和步骤，培养同学们的工程意识和工程实践能力。
学生初步掌握PLC电气控制系统的设计方法，编程技巧以及电气常用元器件的选型；初步具有控制系统的主电路、控制电路的分析和设计方法；同时使学生掌握电气线路原理图的绘制方法，为今后走上工作岗位应用PLC电气控制基本理论知识奠定良好的基础。
2、原始资料
旋转式滤水器主要用于水力发电厂的生产用水过程中，对进水厂原水中2
以上的漂浮杂物进行过滤除杂。
该设备安装在水处理车间的进水管道入口处，根据生产用水量的实际需要，即可单台使用，也可多台并联运行。
旋转式滤水器的基本工作原理是根据旋转式滤水器进水口、出水口之间的水位压力差来控制旋转式滤水器的除杂排污。
正常滤水过程：
由于旋转式滤水器进水与出水口的水流正常，产生的压力差低于差压控制器设定值，因此，差压控制器内微动开关无动作输出，原水正常过滤。
除杂排污过程：
由于旋转式滤水器长时间过滤原水，势必在滤水器内过滤孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得进水口的水压大于出水口的水压，出水量减少，进、出水口产生的压力差高于差压控制器设定值，这时差压控制器内微动开关动作输出，常开触点闭合，接通控制系统进行除杂排污。
除杂排污后旋转式滤水器又恢复正常滤水状态
，产生供水系统安全运行。
旋转式滤水器控制框图如图所示：
图1旋转式滤水器控制原理图
三、设计要求
（1）手动调试和检修 SA1手柄指向左45º时，接点SA1-1接通，通过SB1、SB2控制按钮，手动开/关电动阀，通过SB3、SB4控制按钮，手动开/关滤水器电动机，以便于系统调试和检修。
（2）人工除杂排污 SA1手柄指向右45º时，接点SA1-2接通，人工起动、停止旋转式滤水器进行除杂排污。
（3）定时自动除杂排污：
SA1手柄回零位时，若原水中杂物较少，固体漂浮物也较少，因此，水处理车间的旋转式滤水器长时间正常滤水，不能进行差压自动除杂排污。
由于旋转式滤水器长时间置于水中，各个机械传动机构会锈蚀，影响过滤和除杂排污或导致旋转式滤水器损坏，因此，需要具有定时自动除杂排污功能。
（4）差压自动除杂排污 SA1手柄回零位时，若滤水器进、出水口产生的压力差高于差压控制器设定值时，旋转式滤水器自动进行除杂排污，直到滤水器进、出水口产生的压力小于差压控制器设定值时，旋转式滤水器自动停止除杂排污，恢复正常滤水状态。
（5）超压停机 旋转式滤水器内部的过滤孔被小颗粒杂物堵死无法排出，进、出水口的压力差较高，虽然进行了除杂排污，但是进、出水口的压力差仍然未能降到正常值，差压控制器内微动开关长时间动作（8～10min），需要立即停车，并发出声光报警。
（6）计数功能 该设备不管进行了哪种形式的除杂排污，每次进行除杂排污后都要有记录，因此需要记录除杂排污次数（5位）。
（7）减速机润滑 在旋转式滤水器上装有行星摆线针轮减速机，由输油泵将油室中的润滑油源源地送入减速机，液压泵拖动电动机与滤水器电动机同步运行。
（8）除杂排污阀门的电动装置 内设三相交流异步电动机380V/60W、阀门限位开关和电动机过热保护，通过正、反相运行实现开阀、关阀功能。
四、题目分析
主电路设计分析：
（1）主回路中交流接触器KM3控制滤水器电动机M1、液压泵电动机M2；KM1、KM2通过正、反转控制电动阀电动机M3,完成开起阀门和关闭阀门的功能，交流接触器KM4控制M4输油泵电机，进行输送润滑油。
（2）电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。
电动阀电动机M3控制器内还装有常闭热保护开关，对阀门电动机M3实现双重保护。
（3）QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。
（4）熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别实现各负载回路的短路保护
。
图1：
主电路
PLC控制电路设计
（1）PLC的工作原理当PLC进入工作状态时，在工作过程一般分为三个阶段：
输入信号采集，程序执行，输出刷新。
完成这三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行这三个阶段。
A.输入信号采集
在输入采集阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。
输入采集结束后，转入程序执行和输入刷新阶段。
在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/0映象区中相应单元的状态和数据不会改变。
因此，若在输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读出。
B.程序执行
在程序执行阶段，PLC总是按从上到下的顺序依次地扫描程序。
在扫描每一条程序时，又总是先扫描梯形图左边的由各触电构成控制线路，并按从左至右，从上到下的顺序对由触电构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区对应的状态；或者确定是否执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
C.输出刷新阶段
当扫描程序结束后，PLC就进入了输出刷新阶段，在此间，CUP按照I/0映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，PLC输出。
（2）硬件结构设计根据设计要求，选用三菱FX2N系列小型程控器FX2N-48MR作为核心控制器件。
本系统设计了19个输入和21个输出。
其中，输出部份分为220V输出和24V输出两部份。
220V输出为电动机控制的接触器和报警电铃输出；24V输出为各种指示灯输出。
I/0分配
表1旋转式滤水器控制系统的PLC输入接口功能表
程序输入
文字符号
说明
X000
SA1-1
手动控制转换开关（左45度）
X002
SA1-2
人工除杂排污控制转换开关（右45度）
X001
SA1-0
转换开关零位
X003
SB1
手动开电动阀按钮
X004
SB2
手动关电动阀按钮
X005
SB3
手动开滤水器、液压泵按钮
X006
SB4
手动关滤水器、液压泵按钮
X007
KP
差压变送器信号
X010
KM1
开电动阀信号
X011
KM2
关电动阀信号
X012
KM3
滤水器、液压泵电动机运行信号
X013
KM4
输油泵运行信号
X014
SQ1
电动阀打开限位开关
X015
SQ2
电动阀关闭限位开关
X016
SB5
故障报警显示关闭开关
X017
FR1
滤水电机过载保护
X020
FR2
液压泵电机过载保护
X021
FR3
电动阀电机过载保护
X022
FR4
输油泵电机过载保护
表2旋转式滤水器控制系统的PLC输出接口功能表
程序输出
文字符号
说明
Y010
KM1
开电动阀接触器
Y011
KM2
关电动阀接触器
Y012
KM3
滤水器、液压泵运行接触器
Y014
KM4
输油泵运行接触器
Y000
HL1
手动控制指示灯
Y001
HL2
人工除杂排污指示灯
Y002
HL3
定时自动除杂排污指示灯
Y003
HL4
差压自动除杂排污指示灯
Y004
HL5
故障指示灯
Y005
HL6
开电动阀指示灯
Y006
HL7
关电动阀指示灯
Y007
HL8
滤水器、液压泵运行指示灯
Y20--Y27
H
计数显示器
Y017
HA
报警电铃
图2：
PLC控制电路
5、控制操作台面板设计
6、PLC控制程序设计
见附录二
七、主要参数计算
（1）断路器QF脱扣电流。
断路器为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电动机，断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。
旋转式滤水器有1.5KW负载电动机一台，起动电流较大，其余二台为100W以下，起动电流较小，工艺要求滤水器电动机和液压泵电动机同时起动运行，因此可根据1.5kW电动机选择自动开关QF脱扣电流IQF：
IQF＝1.7IN=1.7×3A＝5.1A≈5A，选用IQF＝5A的断路器。
（2）熔断器FU熔体额定电流
。
以滤水器电动机为例，
≥2
＝2×3A＝6A，选用6A的熔体。
（3）液压泵电动机熔断器FU熔体额定电流
。
≥2
＝2×0.1A＝0.2A，选用0.2A的熔体。
（4）电动阀电动机熔断器FU熔体额定电流
。
≥2
＝2×0.09A＝0.2A，选用0.2A的熔体。
八、设计体会
在这一周的课程课程设计中，我们小组积极讨论，开始准备、查找资料，，又上网搜集相关资料，开始全身心的投入到设计中。
在设计中我们遇到了很多困难，每当此时大家互相鼓励，拿着手头所用的资料与网络资源认真思考，查漏补缺，就这样锲而不舍中，大致模型出来了，在设计过程中我们不断的思索，再对所设计的程序与电路的反复改动中，完成了理论要求，此次设计，对我以前的知识有很好的查漏补缺功效，使我受益匪浅，并让我再一次深刻体会到学而怠用之，必有大漏这句话的深刻意义。
并且锻炼了我独立思考的能力，培养了我独立研究、发现问题、分析问题、解决问题的能力，也增强了自己的动手能力，使实践与理论很好切合在一起，对书本上的知识也能活学活用。
还是体会到团队合作的重要性，这是大家好才是真的好。
致谢
在这次的专周设计中，郑骊老师给我们认真仔细的讲解在设计中的一些注意，并在我们写设计时给我们检查主电路，控制电路，认真的给我们说出哪里不对，应该怎么样的改正。
在设计中同一组的同学也是非常的认真的做着，都在找着资料，分享给我们。
参考文献：
[1]廖常初可编程序控制器应用技术（第五版）.
[2]羼文献CKL一3000型自动清洗滤水装置口]电力自动化设备．1995，11
（1）：
46~49
[3]江秀汉，李萍t薄保中．可编程序控制器原理及应用[M]西安：
西安电子科技大学出版社，1996.l
[4]漆汉宏PLC电气控制技术。
机械工业出版社2007.7
附录一：
旋转式滤水器控制系统的元器件清单
旋转式滤水器控制系统元器件目录表
序号
文字符号
名称
数量
规格型号
备注
1
M1、M2、M4
滤水器，液压泵、油泵电动机
2
Y系列
三相门交流异步电动机
2
M3
电动阀电动机
1
LQA20-1AC380V/60W
自带电动阀
3
FR1－FR4
热继电器
4
JR16B-20/3
参照电动机整定电流
4
FU1-FU4
熔断器
4
RT16-32X
熔体2-10A
5
QF
断路器
1
C45AD
脱扣电流10A
6
SA1
转换开关
1
手动/自动转换
7
SB1
开电动阀按扭
1
LAY37
绿色
8
SB2
关电动阀按扭
1
LAY37
红色
9
SB3
滤水器电动机起动扭
1
LAY37
绿色
10
SB4
滤水器电动机停止扭
1
LAY37
红色
11
SB5
报警关闭按钮
1
LAY37
红色
12
KM1－KM4
交流接触器
4
DJX9
线圈电压：
AC220V
14
HL1－HL8
信号指示灯
8
AD16-22
状态显示：
DC24V
15
HA
报警电铃
1
故障报警：
AC220V
16
KP
差压变送器
1
反馈压差信号：
AC220V1A
0.3~0.8Mpa
17
PLC
可编程控制器
1
FX2N-48MR
继电器输出
18
SEGL
数码管
1
计数排污次数
附录二：
升级会员 