旋转式滤水器电气控制系统程序设计（汤永齐）

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：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 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。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。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，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（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) 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。（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：IQF1.7IN=1.73A5.1A5A，选用IQF5A的断路器。熔断器FU熔体额定电流。以滤水器电动机为例，223A6A，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，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24V的直流电压。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I0.0SA1-1手动控制转换开关（左45度）I0.1SA1-2人工除杂排污控制转换开关（右45度）I0.2SA1-0转换开关零位I0.3SB1手动开电动阀按钮I0.4SB2手动关电动阀按钮I0.5SB3手动开滤水器、液压泵按钮I0.6SB4手动关滤水器、液压泵按钮I0.7KP差压变送器信号I1.0KM1开电动阀信号I1.1KM2关电动阀信号I1.2KM3滤水器、液压泵电动机运行信号I1.3KA1（FR）电动机过载信号 I1.4SQ1电动阀打开限位开关I1.5SQ2电动阀关闭限位开关I1.6SB5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Q1.0KM1开电动阀接触器Q1.1KM2关电动阀接触器Q1.2KM3滤水器、液压泵运行接触器Q0.0HL1手动控制指示灯Q0.1HL2人工除杂排污指示灯Q0.2HL3定时自动除杂排污指示灯Q0.3HL4差压自动除杂排污指示灯Q0.4HL5故障指示灯Q0.5HL6开电动阀指示灯Q0.6HL7关电动阀指示灯Q0.7HL8滤水器、液压泵运行指示灯Q1.3KA2（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。 图5 旋转式滤水器控制系统的PLC程序流程图旋转式滤水器控制系统的PLC程序梯形图如下图6所示。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。我当初接到导师交给的课改任务，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。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，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)：56582 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