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1、 课课程程设设计计说说明明书书设计题目设计题目: : 旋转式滤水器电气控制系统设计旋转式滤水器电气控制系统设计 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 内容摘要内容摘要水电厂滤水器的正常运行是保证水电厂技术供水系统设备安全运行的一项重要内 容，根据水电厂水源的实际情况，选择一种可靠性高和适应实际水质情况的滤水器， 是水电厂技术供水系统运行可靠的保证。目前，我国部分水电厂滤水系统不能有效排 污。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，给电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
2、，而且增加了工人的劳动强度。 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。关键词关键词：PLC 控制；西门子 S7-200；自动控制；滤水器；排污目目 录录第第 1 1 章章 引言引言 . 11.1 设计要求 . 11.2 控制要求 . 2第第 2 2 章章 系统总体方案设计系统总体方案设计 . 32.1 系统硬件配置及组成原理
3、 . 32.2 机械结构 . 3第第 3 3 章章 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 . 43.1 主电路设计 . 43.2 交流控制电路设计 . 43.3 主要参数计算 .43.4 程序流程图 . 53.5 接线 . 63.6 I/O 点的分配与编号 .63.7 程序梯形图 .63.8 指令表 . 6结论结论 . 7设计总结设计总结 . 8谢辞谢辞 . 9附录附录 . 10附录一 . 10附录二 . 11附录三 . 12附录四 . 16参考文献参考文献 . 19 1第第 1 1 章章 引言引言1.11.1 设计要求设计要求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
4、 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
5、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 1-1 所示。图 1-1 旋转式滤水器控制框图21.21.2 控制要求控制要求(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
6、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，差压控
7、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 M
8、1：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第第 2 2 章章 系统总体方案设计系统总体方案设计2.12.1 整体结构整体结构在旋转式滤水器设计中，一个主要的问题就是污物的有效排放，这里采用 两台电机：主电动机（滤水器电动机）和排污电动机（控制排污阀的开关）配 合来完成此功能。总
9、结构如图 1-1 所示。系统的输入包括压力差信号输人和方 式选择输入等，滤水器有进水口、出水口、排污出口，与系统进出水口相衔接 的部分不再赘述。2.22.2 机械结构机械结构旋转式滤水器主要由转动轴、定位杆、支架壳体、网芯、进水口、出水口、 排污口等组成 一般水质为淡水型的，滤网和内部主要部件为不锈钢材质。网芯 中的网孔用冲床一次制成，具有耐腐蚀、不生锈，表面光洁、不易结垢的特性。 机械部分由五部分组成，分别为滤水机构、执行机构、排污机构、操作单元、 保护装置 滤水机构 主要由机壳，滤芯组、旋流子、进出水室、法兰等部件组成。其工作过程 是：水流经人口管进人人口水室，再由水室分配至各滤芯单元过滤
10、，将水中的 大颗粒杂质滤掉后，由滤芯内流向滤芯外的环形集水室，再经出水管送至各冷 却器，杂物留在各滤芯单元内。 执行机构 由驱动电机、减速器、定位锁紧装置、排污电机及相关部件组成，其作用 是按照控制台发来的指令，完成预定的动作，使滤芯旋转一定角度或开关排污 阀门。 排污机构 排污机构由排污台、旋流子、支架、排污管及排污阀等组成。当需要排污 时，转动滤芯，进行反冲洗。当打开排污阀门时，排污单元内水流改变方向， 从环形水室及相临单元滤芯内进人排污单元滤芯内。当反向流人的冲洗水进入 排污单元滤芯时，被旋流子改变方向，形成一束旋流水束，将壁面杂物冲出排 污单元滤芯，并经排污门排出，直到壁面洁净为止。
11、操作单元 可使整个滤水器实现自动或人工反冲洗，及除杂排污。设自动时可进行定 时自动和差压自动除杂排污。网芯单元的冲洗时问，即：排污时间，可根据实 际情况自由设定。 保护装置 本装置主要由电动机过载保护装置和超高压报警停车装置构成。在电机过 载时和超高压时，能及时切断电源，保护电动机；超高压时还能进行报警，提 醒操作人员及时排除故障。34第第 3 3 章章 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计3.13.1 主电路设计主电路设计旋转式滤水器控制系统的主电路如图 3-1 所示。 （详见附录一） 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。 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。 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。 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。3.23.2 交流控制电路设计交流控制电路设计控制电路有电源指示 HL。 3 台电动机 M1、M2、M3 的过载
