旋轉(zhuǎn)式濾水器

1、車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書目 錄第1章緒論 11.1設(shè)計(jì)要求 11.2控制要求 2第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 42.1整體結(jié)構(gòu) 42.2機(jī)械結(jié)構(gòu) 4第3章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 63.1主電路設(shè)計(jì) 63.2交流控制電路設(shè)計(jì) 7第4章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8第5章PLC程序設(shè)計(jì) 105.1 程序流程圖 105.2 PLC程序梯形圖 115.3 PLC指令表 14課程設(shè)計(jì)結(jié)論 16附錄 17附錄一 17附錄二 18第1章緒論1.1設(shè)計(jì)要求旋轉(zhuǎn)式濾水器主要用于水力發(fā)電廠的生產(chǎn)用水過程中，對(duì)進(jìn)入水廠原水中2cm3以上的漂浮雜物進(jìn)行過濾除雜。該設(shè)備安裝在水處理車間的進(jìn)水管道入口處，根據(jù)生產(chǎn)用水量的實(shí)際需要，既

2、可單臺(tái)使用，也可多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)式濾水器的基本工作原理是根據(jù)旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)水口、出水口之間的水位壓力差來控制旋轉(zhuǎn)式濾水器的除雜排污。正常濾水過程：由于旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)水與出水口的水流正常，產(chǎn)生的壓力差低于差壓控制器設(shè)定值，因此，差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)無動(dòng)作輸出，原水正常過濾。除雜排污過程：由于旋轉(zhuǎn)式過濾器長(zhǎng)時(shí)間過濾原水，勢(shì)必在濾水器內(nèi)的過濾孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得進(jìn)水口的水壓大于出水口的水壓，出水量減少，進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值，這時(shí)差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作輸出，常開觸點(diǎn)閉合，接通控制系統(tǒng)進(jìn)行除雜排污。除雜排污后旋轉(zhuǎn)式濾水器又恢復(fù)正常濾水狀態(tài)，生產(chǎn)供水系統(tǒng)安全運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)式

3、濾水器控制框圖如圖1-1所示。- 1 - 圖1-1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制框圖1.2控制要求(1) 手動(dòng)調(diào)試和檢修 SA1手柄指向左45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-1接通，通過SB1、SB2控制按鈕，手動(dòng)開/關(guān)電動(dòng)閥，通過SB3、SB4控制按鈕，手動(dòng)開/關(guān)濾水器電動(dòng)機(jī)，以便于系統(tǒng)調(diào)試和檢修。(2) 人工除雜排污 SA1手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn)SA1-2接通，人工起動(dòng)、停止旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)行除雜排污。(3) 定時(shí)自動(dòng)除雜排污：SA1手柄回零位時(shí)，若原水中雜物較少，固體漂浮物也較少，因此，水處理車間的旋轉(zhuǎn)式濾水器長(zhǎng)時(shí)間正常濾水，不能進(jìn)行差壓自動(dòng)除雜排污。由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長(zhǎng)時(shí)間置于水中，各個(gè)機(jī)械傳

4、動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)銹蝕，影響過濾和除雜排污或?qū)е滦D(zhuǎn)式濾水器損壞，因此，需要具有定時(shí)自動(dòng)除雜排污功能。(4) 差壓自動(dòng)除雜排污 SA1手柄回零位時(shí)，若濾水器進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值時(shí)，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動(dòng)進(jìn)行除雜排污，直到濾水器進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力小于差壓控制器設(shè)定值時(shí)，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動(dòng)停止除雜排污，恢復(fù)正常濾水狀態(tài)。(5) 超壓停機(jī) 旋轉(zhuǎn)式濾水器內(nèi)部的過濾孔被小顆粒雜物堵死無法排出，進(jìn)、出水口的壓力差較高，差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作（810min），需要立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警。(6) 計(jì)數(shù)功能 該設(shè)備不管進(jìn)行了哪種形式的除雜排污，每次進(jìn)行除雜排污后都要有記錄，因此需要記錄除雜排污次

5、數(shù)（5位）。(7) 減速機(jī)潤(rùn)滑 在旋轉(zhuǎn)式濾水器上裝有行星擺線針輪減速機(jī)，由輸油泵將油室中的潤(rùn)滑油源源地送入減速機(jī)，液壓泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)與濾水器電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行。(8) 除雜排污閥門的電動(dòng)裝置 內(nèi)設(shè)三相交流異步電動(dòng)機(jī)380V/60W、閥門限位開關(guān)和電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)，通過正、反相運(yùn)行實(shí)現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能。(9) 其他 必要的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，受控對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)顯示等。(10) 相關(guān)參數(shù)1) 濾水器電動(dòng)機(jī)M1：Y系列，AC380V，1.5 kW，6極；液壓泵電動(dòng)機(jī)M2：Y系列，AC380V，70W，4極；減速機(jī)4極減速；電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M3：AC380V，60W，電動(dòng)閥自帶。2) 差壓變送器測(cè)量范圍：0.30.8MP

6、a可調(diào)，電感性電接點(diǎn)輸出：AC220V，1A。3) 指示燈HL：10mA，DC24V。4) 電鈴HA：8W，AC220V。第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 整體結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)式濾水器設(shè)計(jì)中，一個(gè)主要的問題就是污物的有效排放，這里采用兩臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)（濾水器電動(dòng)機(jī)）和排污電動(dòng)機(jī)（控制排污閥的開關(guān)）配合來完成此功能?？偨Y(jié)構(gòu)如圖1-1所示。系統(tǒng)的輸入包括壓力差信號(hào)輸人和方式選擇輸入等，濾水器有進(jìn)水口、出水口、排污出口，與系統(tǒng)進(jìn)出水口相銜接的部分不再贅述。2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式濾水器主要由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、定位桿、支架殼體、網(wǎng)芯、進(jìn)水口、出水口、排污口等組成 一般水質(zhì)為淡水型的，濾網(wǎng)和內(nèi)部主要部件為不銹鋼材質(zhì)。網(wǎng)芯中

7、的網(wǎng)孔用沖床一次制成，具有耐腐蝕、不生銹，表面光潔、不易結(jié)垢的特性。機(jī)械部分由五部分組成，分別為濾水機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、排污機(jī)構(gòu)、操作單元、保護(hù)裝置2.2.1濾水機(jī)構(gòu)主要由機(jī)殼，濾芯組、旋流子、進(jìn)出水室、法蘭等部件組成。其工作過程是：水流經(jīng)人口管進(jìn)人人口水室，再由水室分配至各濾芯單元過濾，將水中的大顆粒雜質(zhì)濾掉后，由濾芯內(nèi)流向?yàn)V芯外的環(huán)形集水室，再經(jīng)出水管送至各冷卻器，雜物留在各濾芯單元內(nèi)。2.2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、定位鎖緊裝置、排污電機(jī)及相關(guān)部件組成，其作用是按照控制臺(tái)發(fā)來的指令，完成預(yù)定的動(dòng)作，使濾芯旋轉(zhuǎn)一定角度或開關(guān)排污閥門。2.2.3排污機(jī)構(gòu)排污機(jī)構(gòu)由排污臺(tái)、旋流子、支架、排污

8、管及排污閥等組成。當(dāng)需要排污時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)濾芯，進(jìn)行反沖洗。當(dāng)打開排污閥門時(shí)，排污單元內(nèi)水流改變方向，從環(huán)形水室及相臨單元濾芯內(nèi)進(jìn)人排污單元濾芯內(nèi)。當(dāng)反向流人的沖洗水進(jìn)入排污單元濾芯時(shí)，被旋流子改變方向，形成一束旋流水束，將壁面雜物沖出排污單元濾芯，并經(jīng)排污門排出，直到壁面潔凈為止。2.2.4操作單元可使整個(gè)濾水器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或人工反沖洗，及除雜排污。設(shè)自動(dòng)時(shí)可進(jìn)行定時(shí)自動(dòng)和差壓自動(dòng)除雜排污。網(wǎng)芯單元的沖洗時(shí)問，即：排污時(shí)間，可根據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)定。2.2.5保護(hù)裝置本裝置主要由電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)裝置和超高壓報(bào)警停車裝置構(gòu)成。在電機(jī)過載時(shí)和超高壓時(shí)，能及時(shí)切斷電源，保護(hù)電動(dòng)機(jī)；超高壓時(shí)還能進(jìn)行報(bào)警，提醒操作

9、人員及時(shí)排除故障。第3章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 主電路設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的主電路如圖3-1所示。主回路中交流接觸器KM3控制濾水器電動(dòng)機(jī)M1、液壓泵電動(dòng)機(jī)M2；KM1、KM2通過正、反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M3,完成開起閥門和關(guān)閉閥門的功能。電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3由熱繼電器FR1、FR2、FR3實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M3控制器內(nèi)還裝有常閉熱保護(hù)開關(guān)，對(duì)閥門電動(dòng)機(jī)M3實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。QF為電源總開關(guān)，既可完成主電路的短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔茫褂煤途S修方便。熔斷器FU1、FU2、FU3分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。FU4、FU5分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護(hù)。圖

10、3-1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)主電路圖3.2 交流控制電路設(shè)計(jì)1) 控制電路有電源指示HL。PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。2) 隔離變壓器TC的選用根據(jù)PLC耗電量配置，可以配置標(biāo)準(zhǔn)型，變比1:1，容量100VA隔離變壓器。3) 3臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3的過載保護(hù)，分別由3個(gè)熱繼電器FR1、FR2、FR3、實(shí)現(xiàn)，將其常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后與中間繼電器KA1連接構(gòu)成過載保護(hù)信號(hào)，KA1還起到電壓轉(zhuǎn)換的作用，將220V交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流24V信號(hào)送入PLC完成過載保護(hù)控制功能。4) 報(bào)警電鈴HA為AC200V/8W，在出現(xiàn)超高壓差時(shí)進(jìn)行報(bào)警。5) 差壓變送器是差壓自動(dòng)控制的關(guān)鍵傳感器件

11、，輸出為壓差信號(hào)。差壓變送器測(cè)量范圍為0.30.8MPa可調(diào)，電感性電接點(diǎn)輸出：AC220V,1A。6) 由于控制電路的指示燈工作電壓為直流24V，所以將220V電源電壓經(jīng)過變比為8：1的降壓變壓器進(jìn)行電壓變換得到交流為27.5V的交流電，再經(jīng)過整流電路、濾波電路得到24V的直流電壓。7) 控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)顯示模塊選用AT89S51單片機(jī)作為控制芯片，單片機(jī)供電電源需要直流5伏電壓，要經(jīng)過變比為20：1的降壓變壓器進(jìn)行變壓得到交流為11V交流電，并且經(jīng)過整流電壓變成直流電壓為24V的直流電。 第4章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，共有19個(gè)I/O接口，其中10個(gè)輸入接口，9個(gè)輸出接口。根據(jù)S7-

12、200系列的技術(shù)指標(biāo)選擇型號(hào)為CPU224的PLC。CPU224的用戶存儲(chǔ)空間為4096字，用戶數(shù)據(jù)為2560字，有14個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口，可以滿足本控制系統(tǒng)的控制要求。其中，輸出部份分為220V輸出和24V輸出兩部份。220V輸出為電動(dòng)機(jī)控制的接觸器和報(bào)警電鈴輸出；24V輸出為各種指示燈輸出。由于有兩種不同的輸出電壓要求，所以必須提供兩種不同電壓的電源，這兩個(gè)電源由交流控制電路提供。圖4-1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC控制電路圖旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸入輸出接口功能見下頁(yè)表4-1所示。表4-1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸入輸出接口表輸 入 點(diǎn)序號(hào)文字符號(hào)程序指令說 明1S

13、A1-1I0.0手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)2SA1-2I0.1人工除雜排污控制轉(zhuǎn)換開關(guān)3SA1-0I0.2自動(dòng)除雜排污轉(zhuǎn)換開關(guān)4SB1I0.3手動(dòng)開電動(dòng)閥按鈕5SB2I0.4手動(dòng)關(guān)電動(dòng)閥按鈕6SB3I0.5手動(dòng)開濾水器、液壓泵按鈕7SB4I0.6手動(dòng)關(guān)濾水器、液壓泵按鈕8SQ1I0.7電動(dòng)閥打開限位開關(guān)9SQ2I1.0電動(dòng)閥關(guān)閉限位開關(guān)10KPI1.1壓差變送器信號(hào)輸 出 點(diǎn)序號(hào)文字符號(hào)程序指令說 明1KM1,HL6Q0.0開電動(dòng)閥接觸器與指示燈2KM2,HL7Q0.1關(guān)電動(dòng)閥接觸器與指示燈3KM3,HL8Q0.2濾水器、液壓泵運(yùn)行接觸器與指示燈4HL1Q0.3手動(dòng)控制指示燈5HL2Q0.4人工除雜排污

14、指示燈6HL3Q0.5定時(shí)自動(dòng)除雜排污指示燈7HL4Q0.6差壓自動(dòng)除雜排污指示燈8HL5,HAQ0.7故障指示燈及報(bào)警電鈴9HQ1.0除雜排污次數(shù)顯示（5位）第5章PLC程序設(shè)計(jì)5.1 程序流程圖5.2 PLC程序梯形圖 5.3 PLC指令表課程設(shè)計(jì)結(jié)論通過本次設(shè)計(jì)，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求：1、各處電器、電路有熔斷器和熱繼電器保護(hù)，不易發(fā)生燒熔故障；2、定時(shí)功能還只能通過PLC定義，如需外界定義還要另外添加硬件；3、自動(dòng)除雜和差壓除雜切換明確，兩工作方式互不干擾； 4、整機(jī)的濾水器電機(jī)和液壓泵電機(jī)始終工作，進(jìn)行排污時(shí)只有電動(dòng)閥電機(jī)啟動(dòng)停止，有效減少機(jī)械振動(dòng)和電機(jī)的頻繁啟動(dòng)，延長(zhǎng)了整機(jī)的壽命。此次

15、設(shè)計(jì)，對(duì)我以前的知識(shí)有很好的查漏補(bǔ)缺功效，使我受益匪淺，并讓我再一次深刻體會(huì)到學(xué)而怠用之，必有大漏這句話的深刻意義。并且鍛煉了我獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立研究、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，也增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，使實(shí)踐與理論很好切合在一起，對(duì)書本上的知識(shí)也能活學(xué)活用。通過這次課程設(shè)計(jì)使我們都更加懂得并親身體會(huì)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從實(shí)踐中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到很多問題，可以說是困難重重，并且在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，發(fā)現(xiàn)自己對(duì)之前

16、所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，有待加強(qiáng)。雖然我們的課程設(shè)計(jì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按時(shí)完成了任務(wù)，但是，由于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的欠缺，整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)功能還不算太完善，在設(shè)計(jì)的過程中也遇到了很多困難，比如由于早期的需求分析不充分，給后來系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)帶來了很大的困難，所以中間做了一部分的無用功，但通過我們的不懈努力和老師、同學(xué)的幫助，設(shè)計(jì)才得以圓滿按時(shí)的完成，所以僅憑個(gè)人的力量想設(shè)計(jì)出一個(gè)完美的系統(tǒng)幾乎是不可能的。再次，在這要感謝我們的指導(dǎo)老師，邱兆美老師在我們的實(shí)踐過程中不提自己的辛苦，耐心回答我們所問的所有問題，幫助我們解決一些程序和調(diào)試，在這表示感謝！感謝這次課程設(shè)計(jì)中給我?guī)椭耐瑢W(xué)，是你們的

17、幫助，我才順利的完成了課程設(shè)計(jì)任務(wù)。附 錄附錄1：旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)元器件目錄表旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)元器件目錄表序號(hào)文字符號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1M1、M2濾水器，油泵電動(dòng)機(jī)2Y系列三相門交流異步電動(dòng)機(jī)2M3電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)1LQA20-1 AC380V/60W自帶電動(dòng)閥3FR1FR3熱繼電器3JR16B-20/3參照電動(dòng)機(jī)整定電流4FU1FU3熔斷器12RL1-15熔體210A5QF斷路器1C45AD脫扣電流 10A6TC1隔離變壓器1BK-100變比1：1,AC220V7TC2電壓轉(zhuǎn)換變壓器1變比20：1,AC220V8TC3電壓轉(zhuǎn)換變壓器1變比8：1,AC2209SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)1手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換10SB1開電動(dòng)閥按扭1LAY37綠色11SB2關(guān)電動(dòng)閥按扭1LAY37紅色12SB3濾水器電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按扭1LAY37綠色13SB4濾水器電動(dòng)機(jī)停止按扭1LAY37紅色14KM1KM3交流接觸器3DJX9線圈電壓：AC220V15KA1、KA2中間繼電器2HH52P線圈電壓：AC220V16HL1HL8信號(hào)指示燈8AD16-22狀態(tài)顯示：DC24V17HL電源指示燈1電源指示：AC220V18HA報(bào)警電鈴1故障報(bào)警：AC220V19YA1