压滤机电气控制系统plc设计

唐山工业职业技术学院毕业设计说明书设计题目：板框压滤机电气控制系统PLC设计学生姓名：杨杰班级08机电15专业：机电一体化技术设计指导教师____王震生_________设计辅导教师_王震生_________（完成日期）2011年4月17日唐山工业职业技术学院自动化工程系08机电15杨杰毕业设计说明书前言随着全球能源,环保行业的迅猛发展,食品、药剂、生化、冶金、煤炭等行业高纯净、高品位的需求和经济全球化,过滤与分离机械工业越来越受到各国的重视,过滤与分离机械进入了高速发展的轨道，而压滤机是一种间歇性的过滤分离设备,主要进行固液两相分离操作,广泛用于化工、冶金、制药等行业。同时压滤机最大的优越性就是正压、高压压强脱水，比较传统的真空过滤机的压差大得多，因而滤饼水份低，能耗少，金属流失少，滤液清澈透明。但是压滤机液压系统也存在液压传动能耗高、噪声高和漏油等缺点,我们必须加以改进才能适应环保和可持续发展的要求,提高其与电气、机械传动的竞争力。本文介绍了采用PLC控制板框压滤机压滤机的设计方法。分析了系统的工作原理,详细说明了PLC的I/O地址分配和程序梯形图的绘制,介绍了实用的抗干扰措施。这种控制方法大大提高了系统的自动化程度和设备的生产效率,具有较大的推广价值。唐山工业职业技术学院自动化工程系08机电15杨杰毕业设计说明书目录1压滤机................................................................11.1压滤机的起源及发展...................................................11.2压滤机简介与分类.....................................................21.3压滤机的结构.........................................................21.4压滤机工作原理.......................................................42板框压滤机的控制要求..................................................42.1电气控制系统.........................................................42.2系统各部分控制要求...................................................42.3动作顺序和系统各部分的关系...........................................53板框压滤机控制系统的设计..............................................63.1控制系统主电路的设计.................................................63.2应用液压系统的设计...................................................73.3PLC外部接线图........................................................73.4PLC选型..............................................................93.5变频器的选用.........................................................93.6继电器的选型.........................................................93.7电感式位置传感器....................................................103.8系统顺序功能图设计..................................................103.9系统程序............................................................14总结..................................................................17参考文献................................................................18唐山工业职业技术学院自动化工程系08机电15杨杰毕业设计说明书11压滤机1.1压滤机的起源及发展1.1.1压滤机的起源在19世纪初期，由于德国人酷爱饮酒，酒类供不应求，当地某酒类制造商为了加快酒的压榨和过滤，发明了世界上第一台板框式压滤机，大大的加快了工作效率，提高了压滤质量。一直延续到今天，压滤机已经成为工业生产和应用中很重要的设备。1.1.2压滤机的发展第一代压滤机，它适用于高灰分、细粒度、高粘度的煤泥和尾煤的脱水，也适用于精煤的脱水。产品的水分约为20%～22%,滤液浓度为0.1～0.03g/l。但它还有不足之处主要表现在4个方面：处理能力小、间歇生产、压滤时间长；机体笨重、占用空间大；操作复杂、操作成本高；滤布耗量高、滤板寿命短、维修量大。第二代压滤机，其最主要的特点是滤板的改变。这种新滤板形成滤室，厚度是可以变化的，该滤板称为薄膜滤板。这种新型压滤机的工作过程与第一代压滤机的不同之处是在“压滤过程”结束后，被挤压到滤板表面上的橡胶薄膜与滤板之间的给入压缩空气或水使橡胶薄膜鼓涨。这种工作过程称之为“挤压过程”。挤压脱水是滤饼脱水的有效方法，由于组成滤饼颗粒间有很多空隙，当滤饼受到挤压作用时，由于颗粒之间的位移和变形，使得滤饼内空隙变小而挤出部分滤液,从而降低滤饼的水分。在挤压过程中、开始、滤饼受挤压明显变形，随后滤饼变形明显下降，水分下降变得缓慢。排出滤液的多少，取决于对滤饼的挤压程度。由于橡胶薄膜的收缩，也提高了卸饼的能力。美国丹佛撒拉公司研制的VPA型压滤机是第三代压滤机的代表。到目前为止该机已有10余台在各种行业应用。与第二代压滤机相比，它有以下不同。（1）滤板：大多采用钢制滤板，经过长期运转比较，钢芯的滤板尽管成本高，但坚固耐用。（2）卸料装置：为了加快卸料的过程，开启装置一次打开一组滤板，为了卸料，还增加了专门的振动装置。（3）过滤压力加大：一般情况下，它的过滤压力为0.8～1Mpa。（4）增加了“吹气过程”：在“挤压”滤饼后增加了“吹气过程”，这是第三代与第二代压滤机最明显的不同。1.1.3压滤机的发展趋向新型APN压滤机的出现必将把压滤机的发展、制造和使用推到一个新的水平，它将给设计部门提供合适的选择，给现场的技术改造提供理想可靠的设备。大胆地设想，今后压滤机将沿着以下4点继续完善。唐山工业职业技术学院自动化工程系08机电15杨杰毕业设计说明书2（1）将多种固液分离及脱水的方法集于一身，在可能的条件下增加过滤、挤压、吹气的压力，用简单可行的调节产品水分的办法来满足用户的要求。（2）采用本身结构简单、容积不大和重量较轻的压滤机，循环时间虽短，却有较高的处理能力。（3）以最小移动空间的思想来设计工作部件，减少能耗，节约时间，减少维护，降低成本，并大大提高零部件的寿命。（4）简单可靠的控制系统。1.2压滤机简介与分类压滤机科技名词定义，中文名称：压滤机,英文名称：pressurefilter定义：在过滤介质一侧施加机械力实现过滤的机械。压滤机在18世纪初就应用于化工生产，至今仍广泛应用于化工、制药、冶金、染料、食品、酿造、陶瓷以及环保等行业。压滤机由多块滤板和滤框叠合组成滤室，并以压力为过滤推动力的压滤机。压滤机为间歇操作，有板框压滤机、厢式压滤机和立式压滤机3类。过滤板具有性能稳定、操作方便、安全、省力，金属和塑钢滤板精铸成型，耐高温、高压、经久耐用。在这里我以板框压滤机为例子做下面的介绍。1.3压滤机的结构1.3.1机架机架是压滤机的基础部件，两端是止推板和压紧头，两侧的大梁将二者连执着起来，大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。为了满足高级卫生需要，机架需要包上不锈钢。（1）止推板：它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上，板框压滤机的止推板中间是进料孔，四个角还有四个孔，上两角的孔是洗涤液或压榨气体进口，下两角为出口（暗流结构还是滤液出口）。（2）压紧板：用以压紧滤板滤框，两侧的滚轮用以支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。（3）大梁：是承重构件，根据使用环境防腐的要求，可选择硬质聚氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料等涂覆。1.3.2压紧机构压紧机构有三种压紧方式：手动压紧、机械压紧、液压压紧。手动压紧：是以螺旋式机械千斤顶推动压紧板将滤板压紧。机械压紧：压紧机构由电动机（配置先进的过载保护器）减速器、齿轮付、丝杆和固定螺母组成。压紧时，电动机正转，带动减速器、齿轮付，使丝杆在固定丝母中转动，推动压紧板将滤板、滤框压紧。当压紧力越来越大时，电机负载电流增大，当达到保护唐山工业职业技术学院自动化工程系08机电15杨杰毕业设计说明书3器设定的电流值时，达到最大压紧力，电机切断电源，停止转动，由于丝杆和固定丝母有可靠的自锁螺旋角，能可靠地保证工作过程中的压紧状态，退回时，电机反转，当压紧板上的压块，触压到行程开关时退回停止。液压压紧：液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的哈夫兰卡片液压站的结构组成有：电机、油泵、溢流阀（调节压力）换向阀、压力表、油路、油箱。1.3.3过滤机构过滤机构由滤板、滤框、滤布、压榨隔膜组成，滤板两侧由滤布包覆，需配置压榨隔膜时，一组滤板由隔膜板和侧板组成。隔膜板的基板两侧包覆着橡胶隔膜，隔膜外边包覆着滤布，侧板即普通的滤板。物料从止推板上的时料孔进入各滤室，固体颗粒因其粒径大于过滤介质（滤布）的孔径被截留在滤室里，滤液则从滤板下方的出液孔流出。滤饼需要榨干时，除用隔膜压榨外，还可用压缩空气或蒸气，从洗涤口通入，气流冲去滤饼中的水份，以降低滤饼的含水率。1.3.4滤布滤布是一种主要过滤介质，滤布的选用和使用，对过滤效果有决定性的作用，选用时要根据过滤物料的PH值，固体粒径等因素选用合适的滤布材质和孔径以保证低的过滤成本和高的过滤效率，使用时，要保证滤布平整不打折，孔径畅通。板框压滤机由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室。滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布。滤框和滤板的边角上有通孔,组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤水和引出滤液。图1板框压滤机的结构示意图唐山工业职业技术学院自动化工程系08机电15杨杰毕业设计说明书41.4压滤机工作原理压滤机用于固体和液体的分离。与其他固液分离设备相比，压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。固液分离的基本原理是：混合物流经过滤介质（滤布）固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清夜。2板框压滤机的控制要求2.1电气控制系统电气控制系统主要包括操作面板、显示面板、电气控制柜等单元。由于在该系统中需要检测较多的数字输入量并且还要检测模拟量的输入，根据设定的程序进行数据处理后，输出控制信号，因此系统的控制逻辑与时序就需要严格照检测信号的输入进行控制。（1）操作面板。操作面板主要包括手动、自动、各类设备的启动按钮等。（2）显示面板。显示面板由于要显示较多的数据，因此一般采用触摸屏或者人机界面。（3）电气控制柜。电气控制柜是电气控制的核心设备，主要包括变频器、各类传感器的输入信号、PLC及其扩展模块等。2.2系统各部分控制要求在这里我们选择液压压紧系统，液压压紧时，由液压站供高压油，油缸与活塞构成的元件腔充满油液，当压力大于压紧板运行的摩擦阻力时，压紧板缓慢地压紧滤板，当压紧力达到溢流阀设定的压力值时，滤板、滤框流阀开始卸荷，