PLC控制旋转式滤水器课程设计

**大学课程设计说明书第1页共15页【摘要】PLC是可编程控制器的简称，随着其功能的不断完善和提高，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务。PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，对安全性、可靠性要求较高、系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自动控制系统或装置。在很多情况下，PLC不仅可以处理开关量，对模拟量的处理能力也是很强的，所以它可以取代工业控制计算机作为主控制器来完成复杂的工业自动控制任务。滤水器的设计技术决定了水电厂绿水的除杂排污能力，即影响水电厂正常运行的滤水质量和效率。本次PLC课程设计课题为“旋转式滤水器电气控制系统”，主要设计思路是分析滤水器的工作原理，讨论旋转式滤水器的工作过程和设计工艺，整理出滤水器的控制流程图，并根据控制流程图编写PLC状态转移图、步进梯形图等描述其电气控制过程。同时设计符合系统需求的主电路控制和接口图。关键词：PLC滤水器控制流程图状态转移图步进梯形图主电路**大学课程设计说明书第2页共15页目录引言···························································3第1章设计工艺分析·······································31.1旋转式滤水器工作原理·································31.2旋转式滤水器操作步骤··································4第2章旋转式滤水器电气控制系统设计···············52.1系统控制流程图设计····································52.2设定系统的程序输入/输出································72.3系统状态转移图设计····································82.4系统步进梯形图设计····································10第3章旋转式滤水器相关电路设计···················123.1旋转式滤水器主电路设计······························123.2旋转式滤水器接口设计································12第4章课程设计总结······························13参考文献·····························································15**大学课程设计说明书第3页共15页引言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。第1章设计工艺分析1.1旋转式滤水器工作原理图1旋转式滤水器控制框图如图1所示，旋转式滤水器的工作过程主要有以下两个部分工作过程：**大学课程设计说明书第4页共15页正常滤水过程：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。1.2系统操作步骤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**大学课程设计说明书第5页共15页能降到正常值，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。第2章旋转式滤水器电气控制系统的设计2.1控制流程图设计旋转式滤水器的主要工作方式可以分为自动和手动两部分，在自动过程中会根据进水口和出水口的压差情况，分为定时自动除杂排污和差压自动除杂排污，设定相应操作过程，实现滤水器的正常滤水，根据1.2中要求的操作步骤，设计旋转式滤水器的电气控制流程图如图2：**大学课程设计说明书第6页共15页选择操作方式自动？自动操作水压高于指标？差压自动除杂排污开电动阀除杂定时T2到？关电动阀连线自动定时T1到？超压停机发出声光警报手动调试、检修？手动控制运行手动控制结束人工除杂排污启动滤水器停止滤水器定时除杂排污定时除杂T0到？开电动阀除杂定时T2到？关电动阀开始结束YNYNYNYNNYYN图2旋转式滤水器控制流程图在图2控制流程图中T0为自动除杂过程中定时除杂间隔时间；T2为滤**大学课程设计说明书第7页共15页水器设定的每次除杂过程时间；T1为滤水器连续执行差压自动过程时的累积时间间隔（即通过T1来判断滤水器是否应该超压停机）。2.2设定系统的程序输入/输出为了之后PLC控制设计需求，分别设定程序输入/输出如下：程序输入符号说明X000SA1-0转换开关零位X001SA1-1人工除杂排污控制转换开关（右45度）X002SA1-2手动控制转换开关（左45度）X003SB1手动开电动阀按钮X004SB2手动关电动阀按钮X005SB3手动开滤水器、液压泵按钮X006SB4手动关滤水器、液压泵按钮X007KP差压变送器信号X010KM1开电动阀信号X011KM2关电动阀信号X012KM3滤水器、液压泵电动机运行信号X013KA1（FR）电动机过载信号X014SQ1电动阀打开限位开关X015SQ2电动阀关闭限位开关X016SB5故障报警显示关闭开关表1旋转式滤水器控制系统的PLC程序输入及相应接口功能表程序输出文字符号说明Y010KM1开电动阀接触器Y011KM2关电动阀接触器**大学课程设计说明书第8页共15页表2旋转式滤水器控制系统的PLC程序输出及相应接口功能表2.3系统状态转移图设计Y012KM3滤水器、液压泵运行接触器Y000HL1手动控制指示灯Y001HL2人工除杂排污指示灯Y002HL3定时自动除杂排污指示灯Y003HL4差压自动除杂排污指示灯Y004HL5故障指示灯Y005HL6开电动阀指示灯Y006HL7关电动阀指示灯Y007HL8滤水器、液压泵运行指示灯Y013KA2（HA）报警电铃**大学课程设计说明书第9页共15页S0S21S22S24S23SETY012SETC210SETY007SETT0SETT2SETY010SETT1SETY003RSTY010S25RSTY003S26S27S31T1RSTSETT3SETY002SETY010S32S33RSTY010RSTY002Y011Y006Y0118002M000X001X002X012X0T0T007X014X010X2T011X1T016X1T21S010X21S011X3TRSTT0Y005Y005S41SETY001S42SETY012S43SETY007S44SETY010S45Y005S46RSTY010Y011S47Y006S51000X002X005X006X012X003X004X010X004X003X011X006X005X002X000X001XSETY000001X005X006X42S0S0S013XRETENDY013Y014图3系统状态转移图**大学课程设计说明书第10页共15页2.4系统步进梯形图设计**大学课程设计说明书第11页共15页**大学课程设计说明书第12页共15页图4系统步进梯形图第3章旋转式滤水器相关电路设计3.1旋转式滤水器主电路设计在设计旋转式滤水器的主电路中，主要考虑主电路中交流接触器KM1、KM2和KM3的控制问题。其中KM1为滤水器电动机、KM2为液压泵电动机、KM3电动阀电动机。KM1、KM2打开阀门和关闭阀门的功能可疑通过正、反转来控制完成；电源总开关选用QF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；在过载保护方面，可设计由热继电器FR1、FR2、FR3来实现；熔断器FU1、FU2、FU3分别实现各负载回路的短路保护。根据上述分析得到旋转式滤水器控制系统的主电路如图5所示：M1~滤水器电动机M2~液压泵电动机M3~电动阀电动机QFKM1FU1FU2FR1FR2FR3KM2KM3FU3图5旋转式滤水器主电路图**大学课程设计说明书第13页共15页3.2旋转式滤水器接口设计控制电路图中L5作为PLC输出回路的220V电源，分别向输出回路的220V交流负载供电，输出回路COM2接入电源N端。VC24V作为PLC输出回路的24V直流电源，向电路中的所有指示灯供电，输出回路COM1接入直流电源的GND端。24V电动机控制器FX2N-48MRX0X1X2X3X4X5X6X12X10X11X13X14X15COMIY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7COM2Y10Y11Y12Y13Y14VccGNDVC24VHL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7HL8NL5KM1KM2KM3KASA1-1SA1-2SA1-0SB1SB2SB3SB4KPSQ1SQ2FRP3.2KM1KM2KM3SB5KA1K10KX7X16输出端输入端图6旋转式滤水器接口图第4章课程设计总结**大学课程设计说明书第14页共15页对PLC一直抱有很浓的兴趣，对它强大的控制功能充满好奇，然而接触一个真实的系统并完完整整按照自己的思路设计下来，过程十分复杂。由于旋转式滤水器的事例在现实生活中接触并不多，所以它的工作过程以及一些设计工艺细节会影响自己设计PLC控制的进展。查阅了不少资料了解滤水器的工作组件和具体工作过程，但在最后的整理中仍然侧重于控制部分而非电路部分，与自己掌握的知识有关，同时也更深刻的认识到完成一个设计需要多方面知识的综合，以后会在这方面进行补充和提高自己的思考能力和动手能力。最后，感谢各位老师的悉心指导！**大学课程设计说明书第15页共15页参考文献：（1）江秀汉可编程序控制器原理及应用西安电子科技大学出版社1996（2）漆汉宏PLC电气控制技术机械工业出版社2007（3）王树东PLC在新型全自动滤水器控制中的应用2000