旋转式滤水器电气控制系统程序设计（汤永齐）.doc

1、2015 年维修电工技师评审论文 国家职业资格全国统一鉴定 维修电工技师论文 （国家职业资格二级） 论文题目：旋转式滤水器电气控制系统程序设计 姓 名： 汤永齐 身份证号： 320723197002240016 准考证号： 151180020026 所在省市： 江苏省连云港市 所在单位： 连云港翔云机械有限公司 2015 年维修电工技师评审论文 旋转式滤水器电气控制系统程序设计旋转式滤水器电气控制系统程序设计 汤永齐 连云港翔云机械有限公司 摘要：本文阐述用 PLC 实现的全自动控制旋转式滤水器主要用 于生产用水过程中，对进入水处理厂原水中 2cm3 以上的漂浮杂物进 行过滤除杂。该设备安装在

2、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：滤水器 控制系统 PLC 引言 水厂滤水器的正常运行是保证水厂供水系统设备安全运行的一 项重要内容，根据水厂水源的实际情况，选择一种可靠性高和适应实 际水质情况的滤水器，是水厂技术系统运行可靠的保证。目前，我国 部分水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，给水厂安全经

3、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。 旋转式滤水器电气控制系统 1设备概况 旋转式滤水器主要用于水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

4、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 2015 年维修电工技师评审论文 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

5、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。 压力传感器 超压报警停车 手动控制定时自控 电动阀门 控制器蝶阀 排污出口 出水口 进水口 旋转式滤水器 差压变送器 滤水器 电动机 故障显示 驱动器 液压泵电动机 图1 旋转式滤水器控制框图 2控制要求 (1) 手动调试和检修 SA1 手柄指向左 45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

6、污 SA1 手柄指向右 45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， 2015 年维修电工技师评审论文 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、

7、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（810min），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

8、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。 (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，1.5 kW，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：0.30.8MPa 可调，电感性电接点输 出：AC220V，1A。 3) 指示灯 HL：10mA，DC24V。 4)

9、电铃 HA：8W，AC220V。 3.3 电气控制设计 3.3.1 主电路设计 旋转式滤水器控制系统的主电路如图 2 所示。 2015 年维修电工技师评审论文 （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。 （2） 电动机 M1、M2、M3 由热继电器 FR1、FR2、FR3 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

10、便。 （4） 熔断器 FU1、FU2、FU3 分别实现各负载回路的短路保护。 FU4、FU5 分别完成交流控制回路和 PLC 控制回路的短路保护。 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： 2015 年维修电工技师评审论文 IQF1.7IN=1.

11、73A5.1A5A，选用 IQF5A 的断路器。 熔断器 FU 熔体额定电流 FU I 。 以滤水器电动机为例， FU I 2 N I 23A6A，选用 6A 的熔体。其余熔体额定电流的选择，按上述方法 选配。 热继电器的选择参照相关技术资料选取。 3.3.2 交流控制电路设计 （1） 控制电路有电源指示 HL。PLC 供电回路采用隔离变压器 TC，以防止电源干扰。 （2） 隔离变压器 TC 的选用根据 PLC 耗电量配置，可以配置标 准型、变比 1：1、容量 100VA 隔离变压器。 （3） 3 台电动机 M1、M2、M3 的过载保护，分别由 3 个热继电 器 FR1、FR2、FR3、实现，

12、将其常闭触点并联后与中间继电器 KA1 连 接构成过载保护信号，KA1 还起到电压转换的作用，将 220V 交流信 号转换成直流 24V 信号送入 PLC 完成过载保护控制功能。 （4）报警电铃 HA 为 AC200V/8W，在出现超高压差时进行报警。 （5）差压变送器是差压自动控制的关键传感器件，输出为压差 信号。 差压变送器测量范围为 0.30.8MPa 可调， 电感性电接点输出： AC220V,1A。 （6）由于控制电路的指示灯工作电压为直流 24V，所以将 220V 电源电压经过变比为 8：1 的降压变压器进行电压变换得到交流为 27.5V 的交流电，再经过整流电路、滤波电路得到 24

13、V 的直流电压。 2015 年维修电工技师评审论文 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 I0.0 SA1-1 手动控制转换开关（左45度） I0.1 SA1-2 人工除杂排污控制转换开关（右45度） I0.2 SA1-0 转换开关零位 I0.3 SB1 手动开电动阀按钮 I0.4 SB2 手动关电动阀按钮 I0.5 SB3 手动开滤水器、液压泵按钮 I0.6 SB4 手动关滤水器、液压泵按钮 I0.7 KP 差压变送器信号 I1.0 KM1 开电动阀信号 I1.1 KM2 关电动阀信号 I1.2 KM3 滤水器、液压泵电动机运行信号 I1.3 KA

14、1（FR） 电动机过载信号 I1.4 SQ1 电动阀打开限位开关 I1.5 SQ2 电动阀关闭限位开关 I1.6 SB5 故障报警显示关闭开关 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 Q1.0 KM1 开电动阀接触器 Q1.1 KM2 关电动阀接触器 Q1.2 KM3 滤水器、液压泵运行接触器 Q0.0 HL1 手动控制指示灯 Q0.1 HL2 人工除杂排污指示灯 Q0.2 HL3 定时自动除杂排污指示灯 Q0.3 HL4 差压自动除杂排污指示灯 Q0.4 HL5 故障指示灯 Q0.5 HL6 开电动阀指示灯 Q0.6 HL7 关电动阀指示灯 Q0.7

15、 HL8 滤水器、液压泵运行指示灯 Q1.3 KA2（HA） 报警电铃 表 5-9 控制信号说明 3.3.5 PLC控制的程序设计 （1）程序流程图如下图5所示。 2015 年维修电工技师评审论文 开始 选择工作方式 压差过高？ 手动操作 报警停车 起动滤水器电动机 超动电动阀电机 定时10分钟 超时？ 压差低于设定值 ？ 停滤水电动机 关电动阀电机 定时自动除杂 自动除杂定时到？ 排污定时到？ 停滤水电动机 关电动阀电机 故障报警 起动滤水器电动机 超动电动阀电机 差压自动除杂 NY Y N N N N Y Y Y 回到正常状态 END 图5 旋转式滤水器控制系统的PLC程序流程图 旋转式滤

16、水器控制系统的PLC程序梯形图如下图6所示。 2015 年维修电工技师评审论文 2015 年维修电工技师评审论文 时间过得真快， 一转眼项目工程设计就结束了， 说不上是每一份 经历都会成为记忆， 但第一次项目设计给我带来的紧张感受却是那么 真实、难以忘怀。 经过两个星期的 PLC 程序设计， 我受益匪浅。 我当初接到领导交 给的课改任务，虽然仔细阅读了设计要求，更加感到无从下手，什么 都不知道，真的不知道怎么办。于是在周一开完动员大会后，我就去 上网搜集相关资料。 在这个过程中才发现原来我们身边原来有这么多 资源可以供我们使用，身边有很多老师傅都可以请教。接下来我和与 我做同一个项目的同事们机

17、械与工艺工程师在一起讨论我们这个工 程设计。通过讨论我对这个设计有了初步的了解。接下来的几天我开 始了根据现有资料和设计要求进行了电路设计和程序设计。 在设计过 程中我不断的思考，不断地改进电路和程序设计。经过多次改动，几 个不眠之夜。我的程序终实现了基本的控制功能要求。 总结自己的设计。 期间我曾感到很无助， 很烦躁但是最后都克服 了。不管怎样，我克服了重重困难，最终完成了工程设计。 2015 年维修电工技师评审论文 虽然课题设计的过程不轻松，但是在这过程中我的收获是丰富 的，本次工程设计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，

18、带 出了我的一班学徒，也建立了深厚的友谊。通过这次课程设计我对 PLC 有了更深入的了解，能熟练地使用 PLC 软件编程，我想这对自己 今后的学习和就业都会有很大的帮助。 最后我也很感谢指导老师对我 的精心指导和耐心解答。 参考文献 1 刘淑芳，刘同安FZLQ 型全自动清污滤水器工业试验口水电站机电 技术1995，lO(增刊)：5658 2 羼文献 CKL 一 3000 型自动清洗滤水装置口电力自动化设备1 99 5， 11(1)：4649 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，19 96 .l 4 漆汉宏 PLC 电气控制技术 。机械工业出版社 2007.7