旋转式滤水器电气控制系统-课设

x大学课程设计说明书题目：旋转式滤水器电气控制系统学院：电气工程学院年级专业：0x学号：0x学生姓名：x指导教师：xx教师职称：副教授讲师燕山大学课程设计说明书2燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化仪表系学号x学生姓名x专业（班级）x设计题目4、旋转式滤水器电气控制系统设计技术参数熔断器脱口电流IQF＝5A，熔断电流FUI≥2NI＝2×3A＝6A，指示灯HL：10mA，DC24V。电铃HA：8W，AC220V。差压变送器测量范围：0.3～0.8MPa可调，电感性电接点输出：AC220V，1A。设计要求编制旋转式滤水器控制PLC应用程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，进行模拟运行。工作量10天(7月5日—7月15号)工作计划7月4日—7月7日：上午：讲课，总体安排，布置设计题目，借阅书籍下午：阅读文献7月8日—7月10日：相关理论学习、设计方法;7月11日—7月14日：程序设计和调试参考资料1、张凤珊.电气控制及可编程程序控制器[M].2版.北京:中国轻工业出版社，2003.2、马志溪.电气工程设计[M],.北京:机械工业出版社,2002.指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2011年7月14日燕山大学课程设计说明书3目录第一章摘要.....................................................4第二章旋转式滤水器电器控制系统..................................52.1设备介绍..................................................52.2设备控制基本原理.........................................62.3设计的控制要求...........................................7第三章PLC电气控制简介..........................................8第四章旋转式滤水器控制系统的设计...............................94.1主要构成..................................................94.2主电路设计...............................................94.3PLC控制电路设计.......................................11第五章总结.....................................................20参考文献........................................................21燕山大学课程设计说明书4第一章摘要摘要：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，本次课设利用PLC控制设计一种污水滤水器。关键词：滤水器，自动控制，PLC控制，排污燕山大学课程设计说明书5第二章旋转式滤水器电器控制系统2.1设备介绍旋转式滤水器主要用于水力发电厂的生产用水过程，对进入水厂原水中的漂浮物进行过滤除杂，旋转式滤水器具有手动控制和自动控制两种方式，可实现手动调试和检修，人工除杂排污，定时自动除杂排污，差压自动除杂排污，超压停机，计数功能等多种功能。旋转式滤水器的工作过程主要有以下两个部分：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：由于旋转式过滤器长时间过滤原水，势必在滤水器内的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，生产供水系统安全运行。旋转式滤水器控制框图如图1所示。燕山大学课程设计说明书6图1旋转式滤水器控制框图2.2设备控制基本原理由图1可以看出，旋转式滤水器接入管道系统后，水就会从进水口进入滤水器，过滤后的水从出水口流出，当水中杂质通过网芯时，由于体积大于网芯孔，而被截留在网芯上，当聚积到一定数量时，即造成进水口和出水口有一定压差。这时可转动网芯进行自动反冲洗，杂质将会从排污口自行排出。燕山大学课程设计说明书72.3设计的控制要求(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。燕山大学课程设计说明书8(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。(9)其他必要的电气联锁与保护，受控对象运行状态显示等。(10)相关参数1)滤水器电动机M1：Y系列，AC380V，1.5kW，6极；液压泵电动机M2：Y系列，AC380V，70W，4极；减速机4极减速；电动阀电动机M3：AC380V，60W，电动阀自带。2)差压变送器测量范围：0.3～0.8MPa可调，电感性电接点输出：AC220V，1A。3)指示灯HL：10mA，DC24V。4)电铃HA：8W，AC220V。(11)控制信号说明见表11-9。第三章PLC电气控制简介PLC即可编程控制器是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，它的定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用了可编程序的存储器，用于在其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。燕山大学课程设计说明书9第四章旋转式滤水器控制系统的设计4.1主要构成在旋转式滤水器设计中，一个主要的问题就是污物的有效排放，这里采用两台电机：主电动机(滤水器电动机)和排污电动机(控制排污阀的开关)配合来完成此功能。总结构如图1所示。系统的输入包括压力差信号输人和方式选择输入等，滤水器有进水口、出水口、排污出口，与系统进出水口相衔接的部分不再赘述。4.2主电路设计（1）旋转式滤水器控制系统的主电路如图2所示。~M3~~M1M2NNFU3FU4KM3KM1KM2FR1FR2FR3图2旋转式滤水器控制系统的主电路图燕山大学课程设计说明书10（2）旋转式滤水器控制系统的交流控制电路图如图3所示。HLFR1FR2FR3KA1NYA1HATC11:1AC220VNL+24DCCOML5HL8KM3-1KM1-1HL6KM2-1HL7滤水器运行指示开电动阀指示关电动阀指示报警电铃电源指示电动机过载保护图3旋转式滤水器控制系统交流控制电路图燕山大学课程设计说明书114.3PLC控制电路设计（1）旋转式滤水器控制系统的PLC控制电路图如下图4所示。FX2N-48MRY7NCOM1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6AC100~24VY8Y9Y10Y11Y12LY14DC24V.24+COMX0X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14SA1-1SA1-2SB1SB2SB3SB4KPKM1KM2KM3电动阀控制器SQ1SQ2KM1HL5HL6HL7KM2HL8KM3HAHL1HL2HL3HL4NL6KM2-1KM1-1SA1-0启动开关图4旋转式滤水器控制系统的PLC控制电路图(2)旋转式滤水器控制系统的PLC输入输出接口功能和相关说明PLC输入接口功能如下表1所示，输出接口功能如下表2所示。燕山大学课程设计说明书12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X000SA1-1手动控制转换开关（左45度）X001SA1-2人工除杂排污控制转换开关（右45度）X013SA1-0转换开关零位X002SB1手动开电动阀按钮X003SB2手动关电动阀按钮X004SB3手动开滤水器、液压泵按钮X005SB4手动关滤水器、液压泵按钮X006KP差压变送器信号X007KM1开电动阀信号X008KM2关电动阀信号X009KM3滤水器、液压泵电动机运行信号X010FR电动机过载信号X011SQ1电动阀打开限位开关X012SQ2电动阀关闭限位开关X014启动开关燕山大学课程设计说明书13表2旋转式滤水器控制系统的PLC输出接口功能表至于数字显示计数值，由于设备有限，不能够给出，但是程序中给出了计数值，可以看出每种形式的排污的次数。程序输出文字符号说明Y000KM1开电动阀接触器Y001KM2关电动阀接触器Y002KM3滤水器、液压泵运行接触器Y003HL1手动控制指示灯Y004HL2人工除杂排污指示灯Y005HL3定时自动除杂排污指示灯Y006HL4差压自动除杂排污指示灯Y007HL5故障指示灯Y008HL6开电动阀指示灯Y009HL7关电动阀指示灯Y010HL8滤水器、液压泵运行指示灯Y011KA2（HA）报警电铃燕山大学课程设计说明书14（3）滤水器控制系统的程序流程图如下图5启动选择方式自动操作到达定时排污时间压差到达设定值排污处理计数处理报警并停车手动操作手动控制运行压差是否大于设定值超时？计数处理零位左/右45°Y手动开机？结束手动操作结束故障报警YNN开滤水器图5滤水器控制系统的程序流程图燕山大学课程设计说明书15（4）滤水器控制系统状态装转移图如下图6所示假设以M8002驱动初始脉冲S0S1Y0