電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)---汽車(chē)變速器試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　指導(dǎo)教師；彭軍</b></p><p><b>　　1 開(kāi)篇</b></p><p>　　時(shí)光穿梭如箭，似水流年，輾轉(zhuǎn)冬春，即逝于夏。-----</p><p><b>　　Begin</b></p><p><b>　　課題的提出<

2、;/b></p><p>　　水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時(shí)代特征。我們這個(gè)水資源和電能源短缺的國(guó)家，面臨城市污水肆意排放，生活用水水質(zhì)日益下降，如何使水質(zhì)達(dá)到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)可靠性、穩(wěn)定性的要求，直接影響著居民正常工作和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。</p><p>　　隨著工業(yè)制造的迅速發(fā)展，儀器設(shè)備對(duì)水質(zhì)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力

3、資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了工業(yè)系統(tǒng)中的用水。目前的供水方式應(yīng)朝著高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，基于PLC電氣控制技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)該系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　1.2 水處理自動(dòng)控

4、制的發(fā)展前景</p><p>　　水處理自控系統(tǒng)的發(fā)展始終追隨水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，其目的是使凈水、污水和中水回用的處理更加完善、控制更加準(zhǔn)確、系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、操作更加方便、系統(tǒng)運(yùn)行效率更高、更加環(huán)保和節(jié)能。</p><p>　　1.2.2 水處理行業(yè)自動(dòng)控制需求</p><p>　　針對(duì)水處理行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，水處理行業(yè)對(duì)自動(dòng)控制的需求主要有以下幾個(gè)方面：<

5、;/p><p>　　PLC及儀表開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備眾多，大部分需要通訊，而不是由一個(gè)PLC通過(guò)硬接線的方式采集所有設(shè)備的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制。在短期內(nèi)，需要PLC能夠支持現(xiàn)場(chǎng)各種儀表和第三方廠家的通訊協(xié)議；從長(zhǎng)期考慮，各種PLC以及儀表能夠支持通用的開(kāi)放通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　上位組態(tài)軟件豐富的驅(qū)動(dòng)程序。在改造和擴(kuò)建項(xiàng)目中，有很多情況是現(xiàn)場(chǎng)有幾家PLC要與上位組態(tài)軟件通訊

6、，上位組態(tài)軟件需要包含多家PLC的驅(qū)動(dòng)。即使在新建項(xiàng)目中，也要考慮之后的項(xiàng)目改造和擴(kuò)建，需要上位組態(tài)軟件能夠具有豐富的驅(qū)動(dòng)程序，能夠同時(shí)支持與多家PLC同時(shí)通訊和畫(huà)面組態(tài)。</p><p>　　水廠運(yùn)行節(jié)能環(huán)保。節(jié)能和環(huán)保是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)各種工廠、產(chǎn)品的需求，在水處理行業(yè)同樣需要考慮到節(jié)能和環(huán)保的問(wèn)題。這就需要PLC的程序編寫(xiě)能夠與現(xiàn)場(chǎng)工藝和設(shè)備結(jié)合，使控制更加準(zhǔn)確，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在低能耗運(yùn)行以及加氯、加藥適量的情況

7、下滿足出水水質(zhì)的要求。</p><p>　　PLC設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。PLC設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，是對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)的基本要求，也是最高的要求。PLC設(shè)備有較強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)，即使在系統(tǒng)故障的情況下，也能夠最低限度的減少故障損失。</p><p>　　提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率。由于污水及中水處理項(xiàng)目大部分是BOT項(xiàng)目，承包商需要最快的資金周轉(zhuǎn)周期，而自動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試是水廠正常運(yùn)行調(diào)試的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，

8、這就需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的效率高。效率主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是調(diào)節(jié)周期短，二是調(diào)試效果好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定合理。</p><p>　　1.2.3 水處理行業(yè)自控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　為適應(yīng)水處理行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，滿足水處理行業(yè)對(duì)自控系統(tǒng)的需求，水處理行業(yè)的自控系統(tǒng)在未來(lái)發(fā)展主要方向包含以下幾個(gè)方面。</p><p>　　1.2.3.1 冗余的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 由于水

9、處理項(xiàng)目自動(dòng)化控制對(duì)安全性的要求比較高，而現(xiàn)在通常應(yīng)用的冗余系統(tǒng)中，多數(shù)為雙機(jī)架冗余，成本相對(duì)單機(jī)系統(tǒng)會(huì)提高一倍，而低成本、高可靠性的單機(jī)架冗余方案將是PLC在水處理行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。采用單機(jī)架冗余方案中，每套PLC選用一個(gè)冗余的機(jī)架，兩個(gè)支持冗余系統(tǒng)的CPU。冗余系統(tǒng)配置主要目的是提高PLC設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，保證水廠不間斷的正常運(yùn)行，保證出水水質(zhì)。</p><p>　　1.2.3.2 PLC合理的通訊

10、端口設(shè)置 在水處理廠智能儀表與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成的PLC分布比較分散，通訊擴(kuò)展接口應(yīng)該可以，通過(guò)在主站以及從站任意槽位上增加通訊接口模塊實(shí)現(xiàn)。即通訊接口模塊的使用不能受到本地背板或遠(yuǎn)程背板的限制。</p><p>　　1.2.3.3 組態(tài)軟件豐富的驅(qū)動(dòng)程序 組態(tài)軟件應(yīng)開(kāi)發(fā)各種廠家的PLC、儀表、移動(dòng)通訊設(shè)備以及其他具有通訊功能的自控設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，以便在項(xiàng)目改造、擴(kuò)建過(guò)程中上位組態(tài)軟件與下位自控設(shè)備兼容，使水處

11、理項(xiàng)目可以通過(guò)一個(gè)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有工藝進(jìn)行監(jiān)控，提高系統(tǒng)的集成度和現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作效率，同時(shí)降低項(xiàng)目成本</p><p>　　1.2.3.4 專業(yè)程序模塊 由于水處理工藝多樣性，針對(duì)不同規(guī)模、不同工藝的水處理廠應(yīng)該開(kāi)發(fā)專業(yè)的程序模板。在PLC以及組態(tài)軟件功能日趨完善，產(chǎn)品質(zhì)量也逐步提高的情況下，誰(shuí)能夠?yàn)榭蛻籼峁└油晟频姆?wù)將成為成敗的主導(dǎo)競(jìng)爭(zhēng)方式。</p><p>　　1.2

12、.3.5 數(shù)據(jù)分析、技術(shù)支持 在水廠的管理上，除了要能夠支持遠(yuǎn)程監(jiān)控，還要將現(xiàn)場(chǎng)IO服務(wù)器采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)，使用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得出最佳的運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)修改現(xiàn)場(chǎng)控制站的程序。</p><p>　　1.2.3.6 遠(yuǎn)程監(jiān)控 在水廠控制中心通過(guò)聯(lián)網(wǎng)發(fā)布軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控界面。將來(lái)PLC編程軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，編程人員可以在任何能夠登錄Internet的地方修

13、改PLC程序，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試。</p><p><b>　　PLC概述</b></p><p><b>　　可編程控制器的定義</b></p><p>　　可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC(Programmable logic Controller)，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)(Intern

14、ational Electrical Committee)頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義:“PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”</

15、p><p>　　本設(shè)計(jì)是以工業(yè)用水處理系統(tǒng)為控制對(duì)象，采用PLC控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套滿足工業(yè)水質(zhì)要求的自動(dòng)化水處理系統(tǒng)，并利用觸摸屏對(duì)水處理系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，安全，獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　PLC控制的水處理系統(tǒng)主要有可編程控制器、液位計(jì)、電磁閥、高低壓力開(kāi)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的水處理系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有3個(gè)貯水池，3臺(tái)水泵，采用部

16、分流量調(diào)節(jié)方法，即3臺(tái)水泵中只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下作變速運(yùn)行，其余水泵做恒速運(yùn)行。PLC根據(jù)管網(wǎng)壓力自動(dòng)控制各個(gè)水泵之間切換，并根據(jù)壓力檢測(cè)值和給定值之間偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出給變頻器控制其輸出頻率，調(diào)節(jié)流量，使供水管網(wǎng)壓力恒定。各水泵切換遵循先起先停、先停先起原則。</p><p>　　根據(jù)以上控制要求，進(jìn)行系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計(jì)。硬件設(shè)備選型、PLC選型，估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行I/O模塊選型，繪制系統(tǒng)硬

17、件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配置圖、I/O連接圖，分配I/O點(diǎn)數(shù)，列出I/O分配表，熟練使用相關(guān)軟件，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改并設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定</p><p>　　2.1 水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)控制</p><p>　　采用PLC控

18、制方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，設(shè)有手動(dòng)／自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。</p><p>　　可以隨時(shí)根據(jù)系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行狀況對(duì)系統(tǒng)的控制方式及工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　在手動(dòng)方式下，對(duì)各單元（如自動(dòng)閥，水泵）進(jìn)行獨(dú)立操作。</p><p>　　生產(chǎn)過(guò)程中系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。</p><p>　　主要的工藝參數(shù)（如壓力，電導(dǎo)率等），均可直接在盤(pán)面

19、或現(xiàn)場(chǎng)儀表上讀出，實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。</p><p>　　2.1.2 報(bào)警及保護(hù)</p><p>　　高液位報(bào)警：原水箱、中間水箱、純水箱水位高過(guò)高設(shè)定值，發(fā)出高液位信號(hào)，受控單元停止工作。</p><p>　　中液位報(bào)警：原水箱、中間水箱、純水箱水位，水位低過(guò)中設(shè)定值，發(fā)出中液位信號(hào)，受控單元啟動(dòng)工作。</p><p>　　

20、低液位報(bào)警：原水箱、中間水箱、純水箱水位，水位低過(guò)低設(shè)定值，發(fā)出低液位信號(hào)并停止出水泵。</p><p>　　高壓泵低壓保護(hù)：進(jìn)水壓力低于低壓開(kāi)關(guān)設(shè)定值，發(fā)出水壓低信號(hào)并停止高壓泵及RO系統(tǒng)。</p><p>　　高壓泵高壓保護(hù)：進(jìn)水壓力高于高壓開(kāi)關(guān)設(shè)定值，發(fā)出水壓高信號(hào)并停止高壓泵及RO系統(tǒng)。</p><p>　　水泵故障報(bào)警：水泵熱繼電器動(dòng)作，發(fā)出故障信號(hào)，并停

21、止故障泵</p><p>　　2.1.3 手動(dòng)／自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能手動(dòng)操作方式</p><p>　　主要用于應(yīng)急或檢修，以保證生產(chǎn)供水需求自動(dòng)操作方式：平時(shí)正常工作普遍采用的方式，其整個(gè)工作過(guò)程不需要人員干預(yù)，全自動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　2.1.4 系統(tǒng)單元控制</p><p>　　預(yù)處理單元石英砂過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器為全自動(dòng)操作運(yùn)行

22、和反洗。</p><p>　　RO單元RO系統(tǒng)的啟動(dòng)、運(yùn)行、沖洗、停機(jī)備用等過(guò)程均可由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí)，RO系統(tǒng)還設(shè)置一塊就地儀表盤(pán)和一塊就地操作盤(pán)，在就地盤(pán)上可讀出RO的有關(guān)工藝參數(shù)，以及能在就地操作盤(pán)上啟停RO進(jìn)水高壓泵及相關(guān)的自動(dòng)閥門(mén)。對(duì)RO系統(tǒng)的重要參數(shù)如電導(dǎo)率等均設(shè)有檢測(cè)儀表當(dāng)高壓泵管路前各進(jìn)水閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，進(jìn)水壓力達(dá)到要求后，可啟停高壓泵，檢測(cè)高壓泵沒(méi)有故障，同時(shí)打開(kāi)產(chǎn)水不合格排放閥，進(jìn)水壓力達(dá)

23、到反滲透工作壓力，然后自動(dòng)調(diào)整濃水排放閥來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)水流量（調(diào)整后，以后基本不用調(diào)整），當(dāng)產(chǎn)水電導(dǎo)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，關(guān)閉產(chǎn)水不合格排放閥。</p><p>　　反滲透正常運(yùn)行過(guò)程保護(hù)說(shuō)明：</p><p>　　檢測(cè)進(jìn)水壓力是否達(dá)到要求的設(shè)備為進(jìn)水低壓壓力開(kāi)關(guān)；為確保反滲透的正常運(yùn)行，考慮到運(yùn)行過(guò)程中以及高壓泵啟動(dòng)時(shí)，對(duì)管路會(huì)造成瞬時(shí)或不間斷的壓力失常、損失等情況，會(huì)造成壓力開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作，從而造成系

24、統(tǒng)報(bào)警、停止，故在檢測(cè)進(jìn)水壓力動(dòng)作時(shí)，考慮了一定的延時(shí)。</p><p>　　檢測(cè)高壓泵是否故障的設(shè)備為高壓泵保護(hù)器。</p><p>　　濃水管道設(shè)置高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)，檢測(cè)到濃水側(cè)壓力過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并打開(kāi)濃水排放電動(dòng)閥門(mén)，進(jìn)行瀉流。</p><p>　　RO啟停保護(hù)在RO停止使用時(shí)，首先停止高壓泵，同時(shí)打開(kāi)濃水端排放閥和產(chǎn)水閥，預(yù)處理延遲運(yùn)行一段時(shí)間，用經(jīng)預(yù)處理的原

25、水對(duì)RO膜組件自動(dòng)低壓沖洗5min，以避免濃水中的高濃度鹽類在RO膜表面沉積結(jié)垢而影響膜的性能，然后自動(dòng)關(guān)閉濃水電動(dòng)閥，并停止沖洗。長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，在沖洗后應(yīng)注入保護(hù)液。 </p><p>　　清洗系統(tǒng)由于清洗裝置是反滲透系統(tǒng)的維護(hù)設(shè)備，運(yùn)行時(shí)間和頻率比較低，一般幾個(gè)月運(yùn)行一次，建議采用手動(dòng)控制方式進(jìn)行；清洗進(jìn)行時(shí)，首先確保清洗水箱有足夠的清洗液，并且清洗泵、及清洗過(guò)濾器進(jìn)出口各閥門(mén)都處于開(kāi)啟狀態(tài)，檢查清

26、洗設(shè)備和反滲透裝置之間的管道連接，開(kāi)啟清洗水泵，清洗裝置進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)。</p><p>　　2.2 水處理系統(tǒng)工藝流程概述</p><p>　　2.2.1 雙級(jí)RO系統(tǒng)</p><p>　　原水到達(dá)原水電磁閥，電磁閥開(kāi)，原水流入原水箱內(nèi)。原水箱內(nèi)的水通過(guò)原水泵流經(jīng)兩個(gè)石英砂過(guò)濾器罐體，將水質(zhì)中泥沙過(guò)濾在其中。過(guò)濾后的水流入活性炭過(guò)濾器罐體，活性炭吸附微笑顆粒

27、。</p><p>　　預(yù)處理后的水通過(guò)預(yù)處理閥的開(kāi)啟流入到一級(jí)保安過(guò)濾器內(nèi)，將大于5um的顆粒過(guò)濾。一級(jí)保安過(guò)濾器過(guò)濾后的水經(jīng)過(guò)一級(jí)高壓泵的揚(yáng)程使其流入一級(jí)反滲透裝置，反滲透相當(dāng)于半透膜，將濃度高的水排除。為了防止反滲透內(nèi)結(jié)垢，在預(yù)處理閥管道后插接阻垢劑加藥裝置的管道，阻垢劑通過(guò)計(jì)量泵與預(yù)處理后的水一同流入一級(jí)保安過(guò)濾器。一級(jí)反滲透后的水流入中間水箱內(nèi)，中間水箱內(nèi)水經(jīng)過(guò)中間水泵的揚(yáng)程到達(dá)二級(jí)保安過(guò)濾器。在中間水

28、泵后插接PH調(diào)節(jié)裝置，PH劑通過(guò)計(jì)量泵與中間水一同流入二級(jí)保安過(guò)濾器。二級(jí)保安過(guò)濾器將大于3um的顆粒過(guò)濾。二級(jí)保安過(guò)濾器過(guò)濾后的水經(jīng)過(guò)二級(jí)高壓泵的揚(yáng)程使其流入二級(jí)反滲透裝置。二級(jí)保安過(guò)濾器處理后的水流入純水箱。純水箱內(nèi)的水經(jīng)過(guò)純水泵的揚(yáng)程使其經(jīng)過(guò)紫外燈殺菌到達(dá)用水點(diǎn)。</p><p>　　2.2.2 清洗系統(tǒng)</p><p>　　當(dāng)雙級(jí)RO系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行的情況下，反滲透裝置內(nèi)會(huì)由于

29、細(xì)菌的滋生不緊影響水質(zhì)還會(huì)縮短其使用壽命。那么就有必要在雙級(jí)RO系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)對(duì)其進(jìn)行清洗。</p><p>　　經(jīng)過(guò)二級(jí)反滲透的水經(jīng)過(guò)手動(dòng)蝶閥的開(kāi)通使其流入清洗水箱內(nèi)。清洗水箱內(nèi)的水經(jīng)過(guò)清洗水泵的揚(yáng)程到達(dá)清洗過(guò)濾器。清洗過(guò)濾器將大于3um的顆粒過(guò)濾過(guò)后分支到達(dá)一級(jí)反滲透的進(jìn)水口和二級(jí)反滲透進(jìn)水口。將沖洗后的水排除，完成清洗過(guò)程。</p><p>　　2.2.3 循環(huán)水系統(tǒng)</p

30、><p>　　用水池內(nèi)的如果水體長(zhǎng)時(shí)間靜止，水表面塵埃會(huì)逐漸積累，同時(shí)水體內(nèi)細(xì)菌也會(huì)迅速滋生繁衍。那么就應(yīng)該考慮過(guò)濾表面的灰塵同時(shí)殺除水體內(nèi)細(xì)菌。</p><p>　　用水池上部有一吸水池，將管道伸入吸水池中用于吸水，開(kāi)啟循環(huán)水泵使水進(jìn)入多介質(zhì)罐體。多介質(zhì)罐體內(nèi)填充不同顆粒大小的石英砂和活性炭。殺菌劑用計(jì)量泵與過(guò)濾后的水重新流入用水池。</p><p>　　經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間循

31、環(huán)后，多介質(zhì)罐體內(nèi)會(huì)積淀大量塵埃。為了方便除去罐體內(nèi)塵埃，停止循環(huán)水泵運(yùn)行，開(kāi)啟反洗水泵使水流入罐體，開(kāi)啟手動(dòng)排水蝶閥使水排除從而達(dá)到清洗罐體的目的。</p><p>　　3.0 電氣系統(tǒng)原理圖 3.1 電氣系統(tǒng)主回路原理圖 3.1.1 雙級(jí)RO系統(tǒng)主回路原理圖</p><p>　　在雙級(jí)RO主回路中總負(fù)載約為34KW，選用100A總空開(kāi)作為整個(gè)系統(tǒng)的總開(kāi)關(guān)。在主電源C相

32、與N相間加入電源指示燈用以起到提醒作用，確保人身安全。主回路各個(gè)泵的保護(hù)空開(kāi)都用GV2系列，GV2系列的優(yōu)點(diǎn)是可以增加一組常開(kāi)常閉點(diǎn)，方便控制回路的接線。</p><p>　　GV2空開(kāi)在電路中作接通、分?jǐn)嗪统休d額定工作電流，并能在線路和電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)載、短路、欠壓的情況下進(jìn)行可靠的保護(hù)。 </p><p>　　各泵空開(kāi)連接交流接觸器，接觸器廣泛的用作電力的開(kāi)斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來(lái)開(kāi)閉

33、電路，用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開(kāi)和常閉接點(diǎn)。</p><p>　　3.1.2 清洗系統(tǒng)主回路原理圖</p><p>　　主電源的C相電連接6A1P空開(kāi)，經(jīng)過(guò)空開(kāi)的火線與零線接入PLC模塊電源線和變壓器，作為兩者的電源。變壓器將220V電壓降到24V電壓，24V電壓用作控制回路電源。變壓器輸出電壓為24V+和24V—。變壓器的主要作用是電壓變換，電壓升高或者降低。主要分

34、類為：生涯變壓器、降壓變壓器。</p><p>　　為了在緊急情況下可以立即停止整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，從主電源C相接入6A1P空開(kāi)連接急停按鈕，急停按鈕出來(lái)的火線與零線作為控制回路220V電使用。</p><p>　　3.1.2 循環(huán)水系統(tǒng)主回路原理圖</p><p>　　10KW及以下的容量的三相異步電動(dòng)機(jī)，通常采用全壓?jiǎn)?dòng)，即啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接在額定電壓的

35、交流電源上。但當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量超過(guò)10KW時(shí)，因啟動(dòng)電流較大，線路壓降大，負(fù)載端電壓降低，影響起動(dòng)電機(jī)附近電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。一般采用減壓起動(dòng)。所謂減壓起動(dòng)，是指起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后再將電壓恢復(fù)到額定值，使之運(yùn)行在額定電壓下。減壓?jiǎn)?dòng)可以減少起動(dòng)電流，減小線路電壓降，也就減小了起動(dòng)時(shí)對(duì)線路的影響。</p><p>　　在循環(huán)水系統(tǒng)中反洗泵22KW的功率如果直接起動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)

36、行。為了能起到保護(hù)的作用起動(dòng)時(shí)運(yùn)用星型—三角型減壓起動(dòng)控制。起動(dòng)時(shí)，定子繞組先接成星型，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將定子繞組換接成三角形，電機(jī)便進(jìn)入全壓下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.2 電氣系統(tǒng)控制回路原理圖</p><p>　　3.2.1 雙級(jí)RO系統(tǒng)控制回路原理圖</p><p>　　整個(gè)電氣控制系統(tǒng)利用三位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)的轉(zhuǎn)化。標(biāo)

37、號(hào)100的線路經(jīng)過(guò)系統(tǒng)選擇選擇開(kāi)關(guān)標(biāo)號(hào)成200的線路，用于手動(dòng)操作的電源。24V+的線路經(jīng)過(guò)系統(tǒng)選擇開(kāi)關(guān)出來(lái)后的線路接到PLC信號(hào)輸入端口。當(dāng)滿足Q0.0開(kāi)啟的條件后，原水進(jìn)水閥開(kāi)，同時(shí)也可手動(dòng)控制原水進(jìn)水閥的通斷。當(dāng)KA1繼電器通電，KA1常開(kāi)點(diǎn)閉合，原水進(jìn)水開(kāi)，原水進(jìn)水閥指示燈亮。</p><p>　　當(dāng)KA2繼電器通電，KA2常開(kāi)點(diǎn)閉合，原水泵運(yùn)行。原水泵過(guò)載，空開(kāi)QF1斷開(kāi)，QF1常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，

38、原水泵停止運(yùn)行，原水泵過(guò)載指示燈亮。過(guò)載I1.4信號(hào)輸入到PLC控制模塊。</p><p>　　主回路中原水泵啟動(dòng)，接觸器KM1通電，KM1常開(kāi)點(diǎn)閉合，原水泵運(yùn)行指示燈亮。當(dāng)繼電器KA3通電，KA3常開(kāi)點(diǎn)閉合，預(yù)處理閥開(kāi)，預(yù)處理指示燈亮。</p><p>　　阻垢劑泵的三位開(kāi)關(guān)在手動(dòng)、自動(dòng)滿足條件的情況下，繼電器KA4通電，KA4常開(kāi)點(diǎn)閉合，阻垢劑泵運(yùn)行，阻垢劑泵運(yùn)行指示燈亮。</p

39、><p>　　當(dāng)一級(jí)高壓泵運(yùn)行，接觸器KM2通電，KM2常開(kāi)點(diǎn)閉合，一級(jí)高壓泵運(yùn)行指示燈亮。一級(jí)高壓泵過(guò)載，空開(kāi)QF2斷開(kāi)，QF2常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，一級(jí)高壓泵停止運(yùn)行，一級(jí)高壓泵過(guò)載指示燈亮。過(guò)載I1.5信號(hào)輸入到PLC控制模塊。</p><p>　　繼電器KA6通電，KA6常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，一級(jí)濃水電磁閥開(kāi)，一級(jí)濃水閥運(yùn)行指示燈亮。</p><p>　　當(dāng)

40、中間水泵運(yùn)行，接觸器KM4通電，KM4常開(kāi)點(diǎn)閉合，中間水泵運(yùn)行指示燈亮。中間水泵過(guò)載，空開(kāi)QF4斷開(kāi)，QF4常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，中間水泵停止運(yùn)行，中間水泵過(guò)載指示燈亮。過(guò)載I2.1信號(hào)輸入到PLC控制模塊。</p><p>　　繼電器KA8通電，KA8常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，PH泵運(yùn)行，PH泵運(yùn)行指示燈亮。</p><p>　　當(dāng)二級(jí)高壓泵運(yùn)行，接觸器KM3通電，KM3常開(kāi)點(diǎn)閉合，二級(jí)

41、高壓泵運(yùn)行指示燈亮。二級(jí)高壓泵過(guò)載，空開(kāi)QF3斷開(kāi)，QF3常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，二級(jí)高壓泵停止運(yùn)行，二級(jí)高壓泵過(guò)載指示燈亮。過(guò)載I2.0信號(hào)輸入到PLC控制模塊。</p><p>　　繼電器KA10通電，KA10常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，二級(jí)濃水電磁閥開(kāi)，二級(jí)濃水閥運(yùn)行指示燈亮。</p><p>　　當(dāng)純水運(yùn)行，接觸器KM5通電，KM5常開(kāi)點(diǎn)閉合，純水水泵運(yùn)行指示燈亮。純水過(guò)載，空開(kāi)QF5

42、斷開(kāi)，QF5常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，純水泵停止運(yùn)行，純水泵過(guò)載指示燈亮。</p><p>　　繼電器KA12通電，KA12常開(kāi)點(diǎn)閉合，紫外燈殺菌器開(kāi)。</p><p>　　當(dāng)清洗水泵運(yùn)行，接觸器KM6通電，KM6常開(kāi)點(diǎn)閉合，清洗水泵運(yùn)行指示燈亮。清洗水泵過(guò)載，空開(kāi)QF6斷開(kāi)，QF6常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，清洗水泵停止運(yùn)行，清洗水泵過(guò)載指示燈亮。</p><p>　　

43、為了實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)水箱的液位，在每個(gè)水箱內(nèi)用液位浮球?qū)崟r(shí)檢測(cè)。置于液位低的浮球在水箱低位的情況下通，置于液位高的浮球在水箱高液位的情況下通。通斷信號(hào)傳輸?shù)絇LC輸入端口，輸入信號(hào)與24V紅燈連接，當(dāng)水箱內(nèi)的水有低位或高位的情況，相應(yīng)的指示燈亮。</p><p>　　為了保證高壓泵正常運(yùn)行，防止入水低壓，高壓水泵空轉(zhuǎn)影響高壓泵的使用。出水高壓對(duì)反滲透裝置沖擊損害，所以在高壓泵的進(jìn)水口和出水口設(shè)置壓力開(kāi)關(guān)。入水低壓、出

44、水高壓信號(hào)傳送到PLC信號(hào)輸入端口，當(dāng)遇到故障時(shí)指示燈亮，高壓泵停止運(yùn)行。</p><p>　　為了檢測(cè)處理后的水是否得到所需要求，用電導(dǎo)率表、電阻率表的探頭伸入反滲透裝置的出水口，用以檢測(cè)水質(zhì)。</p><p>　　3.2.2 循環(huán)水系統(tǒng)控制回路原理圖</p><p>　　接觸器KM1A通電，反洗水泵運(yùn)行指示燈亮。KM1A常開(kāi)點(diǎn)閉合，反洗水泵星型起動(dòng)，時(shí)間繼電

45、器KT1延時(shí)通電，KT1常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，反洗水泵三角形起動(dòng)。KM1B與KM1C互鎖。反洗水泵過(guò)載，反洗水泵過(guò)載指示燈亮。</p><p>　　當(dāng)循環(huán)水泵1運(yùn)行，接觸器KM2通電，KM2常開(kāi)點(diǎn)閉合，循環(huán)水泵1運(yùn)行指示燈亮。循環(huán)水泵1過(guò)載，熱繼FR2通電，F(xiàn)R2常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，循環(huán)水泵1停止運(yùn)行，循環(huán)水泵1過(guò)載指示燈亮。當(dāng)循環(huán)水泵2運(yùn)行，接觸器KM3通電，KM3常開(kāi)點(diǎn)閉合，循環(huán)水泵2運(yùn)行指示燈亮。循環(huán)

46、水泵2過(guò)載，熱繼FR3通電，F(xiàn)R3常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，循環(huán)水泵2停止運(yùn)行，循環(huán)水泵2過(guò)載指示燈亮。</p><p>　　接觸器KM2，KM3線圈通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，繼電器KA1通電，KA1常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，1#進(jìn)水閥開(kāi)。1#進(jìn)水閥指示燈亮。</p><p>　　接觸器KM2，KM3線圈通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，繼電器KA2通電，KA2常開(kāi)點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)斷開(kāi)，2#進(jìn)水閥開(kāi)。2#進(jìn)水閥指示燈亮

47、。循環(huán)水箱液位低，液位浮球LS3通，繼電器KA3通電，循環(huán)水箱低位指示燈亮。</p><p>　　KA1，KA2線圈通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，KA4通電，KA4常開(kāi)點(diǎn)閉合，加藥泵起動(dòng)。加藥泵運(yùn)行指示燈亮。</p><p>　　潛污泵手動(dòng)操作起動(dòng)、停止。1#潛污泵手動(dòng)啟動(dòng)，接觸器KM4通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，1#潛污泵運(yùn)行指示燈亮。1#潛污泵過(guò)載，熱繼FR4斷開(kāi)，F(xiàn)R4常閉點(diǎn)開(kāi)，1#潛污泵停止運(yùn)行，過(guò)載指

48、示燈亮。</p><p>　　2#潛污泵手動(dòng)啟動(dòng)，接觸器KM5通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，2#潛污泵運(yùn)行指示燈亮。2#潛污泵過(guò)載，熱繼FR5斷開(kāi)，F(xiàn)R5常閉點(diǎn)開(kāi)，2#潛污泵停止運(yùn)行，過(guò)載指示燈亮。</p><p>　　3#潛污泵手動(dòng)啟動(dòng)，接觸器KM6通電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，3#潛污泵運(yùn)行指示燈亮。3#潛污泵過(guò)載，熱繼FR6斷開(kāi)，F(xiàn)R6常閉點(diǎn)開(kāi)，3#潛污泵停止運(yùn)行，過(guò)載指示燈亮。</p>&l

49、t;p>　　3.3 PLC的I/O端口分配及外圍接線圖</p><p>　　3.3.1 PLC的I/O分配</p><p>　　3.3.1 PLC的外圍接線圖</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)</p><p>　　為了方便了解水箱內(nèi)水的多少，分別在原水箱、中間水箱、純水箱，試驗(yàn)水池放入高、中、低浮球。當(dāng)液

50、面到達(dá)指定位置時(shí)浮球閉合，將信號(hào)傳入控制模塊內(nèi)。</p><p>　　在原水箱水位不滿的情況下，原水電磁閥開(kāi)，原水流入原水箱。在原水箱水位不低，中間水箱不滿的情況下，原水泵開(kāi)，預(yù)處理閥開(kāi)，阻垢劑泵開(kāi)。預(yù)處理閥開(kāi)啟延時(shí)1s一級(jí)高壓泵開(kāi)，一級(jí)濃水電磁閥開(kāi)，。在一級(jí)高壓泵入水低壓、出水高壓的情況下一級(jí)高壓泵關(guān)閉。在中間水箱不低，純水箱不滿的情況下，中間水泵開(kāi)PH調(diào)節(jié)泵開(kāi)。中間水泵運(yùn)行延時(shí)1s后二級(jí)高壓泵開(kāi)，二級(jí)濃水電磁

51、閥開(kāi)。當(dāng)二級(jí)高壓泵入水低壓、出水高壓的情況下二級(jí)高壓泵關(guān)。在純水箱不低、試驗(yàn)水池不滿的情況下，純水泵開(kāi)、紫外燈開(kāi)。</p><p>　　原水箱水位高位的情況下，原水電磁閥關(guān)。原水箱水位低、中間水箱水位高位的情況下原水泵停止運(yùn)行。原水泵停止運(yùn)行延時(shí)1s阻垢劑泵、一級(jí)高壓泵停止運(yùn)行，一級(jí)濃水電磁閥關(guān)。原水箱水位低、純水箱水位高的情況下中間水泵停止運(yùn)行。中間水泵停止運(yùn)行延時(shí)1s后PH泵、二級(jí)高壓泵停止運(yùn)行，二級(jí)濃水電磁

52、閥關(guān)。在純水箱水位低二級(jí)高壓泵、試驗(yàn)水池水位高的情況下純水水泵停止運(yùn)行，紫外燈關(guān)。</p><p>　　4.3 PLC控制系統(tǒng)主回路梯形圖</p><p><b>　　5 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本文針對(duì)工業(yè)對(duì)水質(zhì)要求的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套基于PLC的電氣自動(dòng)化控制的水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)水泵電機(jī)的啟動(dòng)和停止運(yùn)行

53、，同時(shí)把水泵電機(jī)控制納入自動(dòng)控制系統(tǒng)。壓力傳感器將電信號(hào)傳送給控制模塊根據(jù)壓力大小控制高壓泵起停，保證了高壓泵的安全運(yùn)行。利用電導(dǎo)率表、電阻率表實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)水質(zhì)量，該系統(tǒng)不僅有效地保證了水處理系統(tǒng)產(chǎn)水質(zhì)量，而且具有工作可靠、施工簡(jiǎn)單、節(jié)能效果顯著、全自動(dòng)控制、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　通過(guò)對(duì)控制過(guò)程和原理的分析，利用西門(mén)子V4.0 STEP 7 Micro WIN SP6編程軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)用于純水處理

54、系統(tǒng)的程序。</p><p>　　為了方便監(jiān)控各個(gè)水箱水位和各泵的運(yùn)行情況，將PLC的信號(hào)輸入到觸摸屏內(nèi)。從觸摸屏上就可觀測(cè)到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，不緊大大節(jié)省了人力的損耗，而且對(duì)系統(tǒng)的操作更便捷。</p><p>　　當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行，發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。利用電控柜上的指示燈來(lái)觀察每一臺(tái)水泵是否正常運(yùn)行。相對(duì)應(yīng)的綠色指示燈亮說(shuō)明水泵正常運(yùn)行，當(dāng)水泵過(guò)載時(shí)對(duì)應(yīng)紅色指示燈亮，系統(tǒng)停止運(yùn)

55、行。</p><p>　　為了方便操作與維修，此系統(tǒng)可手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行。利用三位開(kāi)關(guān)切換手動(dòng)/自動(dòng)。</p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我鞏固了對(duì)原有知識(shí)的掌握，還拓寬了我的知識(shí)面。在提高自己的同時(shí)，我也更加清楚的認(rèn)識(shí)到自己的一些不足之處。比如：在硬件設(shè)備之間的連接，I/O端口的分配，地址的分配這幾方面自己起初不是很了解，但經(jīng)過(guò)這半年的自學(xué)，以及向老師、同學(xué)們請(qǐng)教，我對(duì)這些知識(shí)

56、有了更深入的理解。通過(guò)這半年的實(shí)踐和學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多課本中無(wú)法涉及到的知識(shí)，體會(huì)到了工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜與困難，也感受到了親自做出成績(jī)的成功與喜悅，這些都為即將開(kāi)始的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我會(huì)不斷的提高、充實(shí)自己，爭(zhēng)取獲得更大的成績(jī)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先衷心的感謝我的論文指導(dǎo)老師彭軍老師。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)

57、的過(guò)程中得到了彭老師的悉心指導(dǎo)。從設(shè)計(jì)的開(kāi)始到論文的定稿，整個(gè)過(guò)程處處凝結(jié)著老師的心血。淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)都深深地影響著我，并將成為我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。在此謹(jǐn)向彭老師最衷心的感謝。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我還得到了本組同學(xué)、本班同學(xué)的大力幫助，我們一起學(xué)習(xí)，一起探討問(wèn)題、解決問(wèn)題。當(dāng)我遇到困難時(shí)，他們給了我許多好的建議和無(wú)私的幫助。在此，對(duì)所有給予我?guī)椭耐瑢W(xué)表示衷心的