畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于plc自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　長　沙　學(xué)　院 </p><p>　　CHANGSHA UNIVERSITY</p><p><b>　　本科生畢業(yè)論文</b></p><p>　　制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　長沙學(xué)院教務(wù)處 </b></p&g

2、t;<p><b>　　二○一三年六月制</b></p><p><b>　?。?0 14 屆）</b></p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　基于PLC自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2014 年 5 月</p><p

3、><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，管道海水處理已經(jīng)是一個(gè)非常需要重視的問題。管道海水處理過程是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性、多變量的控制過程。傳統(tǒng)的海水過濾系統(tǒng)多采用常規(guī)的藥物處理、反滲透處理等，多數(shù)都以手動(dòng)控制系統(tǒng)為主，依靠操作員工的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理。這些處理方式質(zhì)量不穩(wěn)定而且人工量大，成本高。因此為了提高海水處理的質(zhì)量，降低成本，節(jié)省人力和物力資源，

4、本設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的自動(dòng)控制設(shè)備和技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)反沖洗控制的過濾器。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要用的是日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-32M型號(hào)的PLC可編程控制器。利用GX.Developer軟件設(shè)計(jì)出梯形圖，并且用可編程控制器(PLC軟件)寫出指令表，最后用PLC仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)程序進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，此設(shè)計(jì)符合基本要求，將PLC應(yīng)用于管道海水處理控制系統(tǒng)，對(duì)提高控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制性能，增加可靠性方面具

5、有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　關(guān)鍵字：海水處理，可編程控制器（PLC），過濾器，控制系統(tǒng)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of China's economy and the pipeline water treatment i

6、s already a very need to attach importance to the problem. Pipeline water treatment process is a very complicated nonlinear, multivariable control process. Traditional water filtration system with more conventional drug

7、treatment, reverse osmosis etc, most of them with manual control system is given priority to, rely on knowledge and experience of the operating staff for processing. These handling quality is not stab</p><p>

8、;　　This design mainly use the Japanese Mitsubishi company produces the FX2N - 32M models of PLC programmable controller. Use GX.Developer software design of ladder diagram, and by programmable controller (PLC) software w

9、ritten instruction table, finally with PLC simulation software to design simulation program, the results show that the design conforms to the basic requirements, applying PLC to pipe water treatment control system, to im

10、prove the performance of the control system of automatic contro</p><p>　　Keywords：Seawater treatment，Programmable controller (PLC)，F(xiàn)ilter，Control system</p><p><b>　　目錄</b></p>

11、<p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　第1章 緒 論1</p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外海水管道水處理情況1</p><p>　　1.3 自動(dòng)反沖洗過濾器的控

12、制系統(tǒng)的特點(diǎn)2</p><p>　　1.4 本文的主要工作3</p><p>　　1.5 本章小結(jié)3</p><p>　　第2章 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)方案研究4</p><p>　　2.1 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及研究方案4</p><p>　　2.2 控制方式的選擇5</p>

13、;<p>　　2.3 本章小結(jié)5</p><p>　　第3章 自動(dòng)反沖洗過濾器的硬件電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 自動(dòng)反沖洗過濾器的系統(tǒng)組成及控制要求6</p><p>　　3.1.1 手動(dòng)反沖洗7</p><p>　　3.1.2 自動(dòng)反沖洗7</p><p>　　3.1.4 狀態(tài)

14、指示燈和故障指示燈說明7</p><p>　　3.1.5 自動(dòng)檢測(cè)8</p><p>　　3.2 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3 控制電路的設(shè)計(jì)與分析8</p><p>　　3.3.1 PLC的具體I/O分配8</p><p>　　3.3.2 控制電路I/O接線9<

15、/p><p>　　3.4 設(shè)備的選型10</p><p>　　3.4.1 PLC選型10</p><p>　　3.4.2壓力控制器的選型11</p><p>　　3.4.3 閥門選型12</p><p>　　3.4.4 過濾網(wǎng)的選型12</p><p>　　3.5 本章小結(jié)12</

16、p><p>　　第4章 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)軟件部分13</p><p>　　4.1 控制方案的流程分析13</p><p>　　4.2 各模塊功能程序14</p><p>　　4.2.1 手動(dòng)模塊程序14</p><p>　　4.2.2 自動(dòng)模塊程序15</p><p>　　4.

17、2.3 急停模塊程序17</p><p>　　4.2.4 指示燈模塊程序17</p><p>　　4.2.5 自動(dòng)檢測(cè)模塊程序18</p><p>　　4.3 本章小結(jié)19</p><p>　　第5章 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)仿真及分析20</p><p>　　5.1 GX.Developer編程軟件介紹

18、20</p><p>　　5.2 手動(dòng)控制功能仿真及分析20</p><p>　　5.3 自動(dòng)控制功能仿真及分析22</p><p>　　5.3.1 自動(dòng)定時(shí)控制功能仿真及分析22</p><p>　　5.3.2 自動(dòng)壓差控制功能仿真及分析23</p><p>　　5.4 緊急停止和系統(tǒng)停止控制功能仿真及分析

19、24</p><p>　　5.5 自動(dòng)檢測(cè)控制功能仿真及分析25</p><p>　　5.6 故障報(bào)警控制功能仿真及分析26</p><p>　　5.7 指示燈控制功能仿真及分析27</p><p>　　5.8 本章小結(jié)28</p><p><b>　　結(jié)論29</b></p&g

20、t;<p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　附錄31</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)

21、展，管道海水處理控制系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，并且與此同時(shí)對(duì)海水的處理也有了更高的要求。目前許多正在使用的海水處理控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需求。隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益要求的提升，對(duì)其改造和升級(jí)勢(shì)在必行。</p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義</p><p>　　自動(dòng)反沖洗過濾器的清洗從控制方式上可以分為人工沖洗和自動(dòng)沖洗。以前的過濾器大都采用人工清洗，清洗時(shí)需

22、要拆下過濾器網(wǎng)進(jìn)行清洗，過程比較繁瑣，另外人工清洗全靠清洗者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行沖洗，因此效果并不理想。為了滿足自動(dòng)反沖洗過濾器的精確性和節(jié)省人力資源，反沖洗控制的過濾器應(yīng)景而生，具體的操作過程為：過濾器通過傳感器將壓差信息傳送到過濾器控制系統(tǒng)，經(jīng)過一系列的處理，按照一定的條件控制輸出設(shè)備，對(duì)過濾器進(jìn)行自動(dòng)反沖洗操作[1]。</p><p>　　管道海水的處理控制系統(tǒng)一般分為單片機(jī)控制和PLC控制。單片機(jī)控制比較復(fù)雜，雖然

23、經(jīng)濟(jì)，但是使用起來不方便，而且調(diào)試時(shí)間長，出現(xiàn)問題之后解決起來不方便。而PLC控制可靠性高、使用方便，并且通用性強(qiáng)、功能完善，而且維護(hù)方便、體積小，質(zhì)量小，功耗低、減少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量。且PLC控制可以能根據(jù)需求及時(shí)有效的改變控制方式，能夠隨時(shí)按客戶的要求改變功能，可操作性強(qiáng)，并且清洗高效徹底，系統(tǒng)可恢復(fù)性強(qiáng)。因此本設(shè)計(jì)采用PLC控制來研究海水管道水處理控制系統(tǒng)。</p><p>　　目前海水管道水處

24、理過濾控制系統(tǒng)在我國廣泛應(yīng)用，對(duì)水資源的利用有了很大的提高。但是由于技術(shù)不成熟，設(shè)備不先進(jìn)，在過濾過程中，殘留在過濾網(wǎng)上的沉積物得不到有效的處理，只好進(jìn)行人工處理沉積物，浪費(fèi)了很多人力資源。因此設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)清洗過濾網(wǎng)的裝置--自動(dòng)反沖洗過濾器對(duì)提高水質(zhì)量，減少污染，節(jié)約成本具有十分重要的意義。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外海水管道水處理情況</p><p>　　國外的自動(dòng)反沖洗技

25、術(shù)比較成熟，可以選擇的種類很多，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，我國進(jìn)口的過濾器主要來自于以色列和西班牙的一些品牌[2]。進(jìn)口過濾器的精度，自動(dòng)化程度和工作狀態(tài)管理方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。我國過濾器市場(chǎng)上比較有影響的是以阿米亞德為代表的以色列過濾器，它是最早進(jìn)入中國市場(chǎng)的外國品牌，其產(chǎn)品性能穩(wěn)定，市場(chǎng)占有率很大[3]。西班牙的以下產(chǎn)品是近幾年進(jìn)入中國市場(chǎng)的，其過濾器種類多樣，實(shí)用性好，至今在國內(nèi)過濾器的使用中有很大一部分。</p><

26、;p>　　我國對(duì)過濾器清洗方式的研究起初階段是引進(jìn)國外反沖洗過濾產(chǎn)品，但因?yàn)槲覈詣?dòng)反沖洗的工作環(huán)境和單位標(biāo)準(zhǔn)跟國外的相差很多，從而這些引入產(chǎn)品的性能不夠穩(wěn)定，使用中故障率也比較高，在某些情況時(shí)都無法正常使用。另一方面，國外自動(dòng)反沖洗過濾器的價(jià)格也比較昂貴，超出普通用戶的承受范圍，這造成目前國內(nèi)很多地方仍然使用傳統(tǒng)的手動(dòng)清洗過濾器的原因[4]。隨著近幾年國內(nèi)節(jié)水需求不斷擴(kuò)大，我國也開始研制自動(dòng)反沖洗過濾器，目前研制過濾器比較成熟的

27、是砂石過濾器，這種過濾器在制造工藝方面技術(shù)含量不高，過濾效果粗糙，一般作為初級(jí)過濾器使用?？傊?，國產(chǎn)過濾器產(chǎn)品相對(duì)國外產(chǎn)品而言價(jià)格比較便宜，但不管是從使用壽命，過濾效果，產(chǎn)品多樣性還是自動(dòng)化方面都與國外產(chǎn)品存在著較大的差距。</p><p>　　目前我國仍有很多企業(yè)使用傳統(tǒng)的過濾器，這種過濾器在過濾持續(xù)過程中液體的固態(tài)雜質(zhì)被過濾元件截留在表面，逐步沉積，導(dǎo)致過濾元件兩端壓力差增大，過濾的效率隨之下降。傳統(tǒng)的過濾設(shè)

28、備連續(xù)過濾能力低，自動(dòng)化程度不高，造成資源的巨大浪費(fèi)。因此需要設(shè)計(jì)一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖洗，自動(dòng)化程度高，能夠連續(xù)工作運(yùn)行的過濾兵器控制系統(tǒng)。</p><p>　　近年來國內(nèi)外開發(fā)研制了具備自動(dòng)反沖洗功能的過濾器。這種過濾器不僅占地面積小，而且可以在不打斷過濾連續(xù)性的同時(shí)，對(duì)過濾元件進(jìn)行清洗，自動(dòng)化程度高，節(jié)省了人力資源，使過濾效率大大提高。</p><p>　　1.3 自動(dòng)反沖洗過濾器的控制

29、系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　在用PLC設(shè)計(jì)的過濾器自動(dòng)反沖洗控制系統(tǒng)中，設(shè)備工作過程由專用的PLC控制器控制，過濾、沖洗狀態(tài)之間能夠切換。自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，運(yùn)行準(zhǔn)確。此控制系統(tǒng)采用PLC控制使得功能改變的簡(jiǎn)單，能夠隨時(shí)按客戶的要求改變其功能，可操作性較強(qiáng)，并且沖洗的徹底，系統(tǒng)可恢復(fù)性很強(qiáng)[5]。該系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積較小，安裝靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　

30、　它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　?自動(dòng)反沖洗過濾器采用的是標(biāo)準(zhǔn)模塊化，處理能力強(qiáng)，占地面積小。過濾器采用手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，自動(dòng)控制又分為時(shí)間或和壓差方式進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)。</p><p>　　?自動(dòng)反沖洗過濾器工作過程由專用的PLC控制器控制，工作、反沖洗狀態(tài)之間能夠切換。</p><p>　　?自動(dòng)反沖洗過濾器使用壽命長。新型過

31、濾元件堅(jiān)固、無磨損、無腐蝕、極少結(jié)垢，經(jīng)多年工業(yè)實(shí)用證明，此種過濾器使用數(shù)年也沒有磨損，不會(huì)老化，過濾和反沖洗效果不會(huì)因使用時(shí)間長而變差。</p><p>　　?自動(dòng)反沖洗過濾器質(zhì)量高，維護(hù)量少。其使用不需專用工具，零部件很少，易于使用，僅需定期檢查，幾乎不需日常維護(hù)[6]。</p><p>　　1.4 本文的主要工作</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主要工作是設(shè)計(jì)一

32、個(gè)能夠適用于多數(shù)中小型應(yīng)用場(chǎng)合的自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)，主要功能包括以下兩個(gè)方面：</p><p>　　一是能夠?qū)ＫM(jìn)行過濾；二是能夠?qū)^濾網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)反沖洗。</p><p>　　因此，為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　?選取適合的硬件元器件，設(shè)計(jì)出合理的硬件電路。</p><p>　　?分析本設(shè)計(jì)的控

33、制要求選擇合適可行的控制方式，并且設(shè)計(jì)出合理的控制程序。</p><p>　　?對(duì)本設(shè)計(jì)的控制程序進(jìn)行仿真與改進(jìn)，使設(shè)計(jì)能夠達(dá)到控制要求。</p><p><b>　　1.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了海水管道水處理的研究背景和意義，并且介紹了國內(nèi)外海水管道水處理的情況，充分的說明了自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。在此

34、基礎(chǔ)上對(duì)本文做出了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，為海水管道自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　第2章 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)方案研究</p><p>　　海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)方案的研究主要是在了解過濾器控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容與工作過程的基礎(chǔ)上，根據(jù)控制系統(tǒng)具體的控制要求，確定本次設(shè)計(jì)的控制方式，從而設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，使自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)達(dá)到控制功能完善、維護(hù)

35、方便、價(jià)格合理的目的。</p><p>　　2.1 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及研究方案</p><p>　　海水管道中閥門附近容易被沉積物堵塞。根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)就是要解決閥門的自動(dòng)清洗問題，由2臺(tái)可正反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)來控制2個(gè)電動(dòng)球閥，采用PLC控制閥門電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，達(dá)到清洗目的。主要控制要求如下：</p><p>　　該系統(tǒng)的控制過程是海水進(jìn)入管道會(huì)在進(jìn)水閥

36、門處的過濾網(wǎng)上殘留一些沉淀物，因此要定期的清洗過濾網(wǎng)，并且要將殘留物質(zhì)排出管道。本設(shè)計(jì)中需要兩臺(tái)正反轉(zhuǎn)電機(jī)控制兩個(gè)閥門，主要分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。自動(dòng)控制又分為兩種，自動(dòng)壓差清洗過濾操作和自動(dòng)定時(shí)清洗過濾操作。自動(dòng)壓差過濾操作為當(dāng)沉淀物達(dá)到一定程度的壓力差時(shí)，壓力傳感器傳出信號(hào)，即應(yīng)將過濾網(wǎng)反轉(zhuǎn)，排渣閥門打開，海水進(jìn)入時(shí)沖洗掉過濾網(wǎng)上殘留的沉淀物并且由排渣閥門排出，自動(dòng)定時(shí)過濾操作為設(shè)定一個(gè)時(shí)間值，在達(dá)到這個(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)，過濾器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)

37、行沖洗排渣。手動(dòng)操作為當(dāng)沉淀物達(dá)到某一程度時(shí)，工作人員就會(huì)進(jìn)行手動(dòng)清洗沉淀物，并且將這些殘?jiān)懦?。設(shè)計(jì)中還要有一個(gè)停止按鈕，可以及時(shí)停止所有操作。由于過濾器使用的時(shí)間長了就會(huì)出現(xiàn)不工作或者清洗不干凈，因此還要考慮到過濾器修理問題，即在設(shè)計(jì)中顯示出狀態(tài)指示燈和故障報(bào)警燈，便于發(fā)現(xiàn)問題且及時(shí)解決問題。</p><p>　　根據(jù)上述的控制要求分析，研究思路如下：由于本設(shè)計(jì)的自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)主要針對(duì)的是中小型的應(yīng)

38、用場(chǎng)合，所以采用兩臺(tái)正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)來控制兩個(gè)閥門，對(duì)海水進(jìn)行過濾處理。采用壓力傳感器作為輸入模擬量信號(hào)，輸入到PLC控制器，從而控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟停。自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)要有手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式兩種，在手動(dòng)控制模式下時(shí)，能夠緊急應(yīng)對(duì)突發(fā)的狀況，提高系統(tǒng)的靈活性，當(dāng)過濾器出現(xiàn)故障時(shí)，能夠通過手動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)啟停，確?？刂葡到y(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。在處于自動(dòng)控制模式下時(shí)，一是利用PLC中的定時(shí)器模塊，編程設(shè)定清洗時(shí)間。二是通過壓力傳感器控制壓力差

39、，然后輸入到PLC核心控制器，決定是否進(jìn)行清洗或是停止過濾器的運(yùn)行。</p><p>　　2.2 控制方式的選擇</p><p>　　目前，在自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的應(yīng)用上，主要有3種控制方式能夠滿足自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的控制要求，分別為繼電接觸器控制方式、單片機(jī)控制器控制方式、可編程邏輯控制器控制方式。</p><p>　　繼電接觸器控制系統(tǒng)這種控制方式有著

40、很大的缺點(diǎn)，它不僅耗能高，而且系統(tǒng)接線復(fù)雜，在整個(gè)控制過程中，任何一個(gè)繼電器或接觸器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作和運(yùn)行，故障率較高，且在查找和排除系統(tǒng)故障時(shí)比較困難，控制柜的安裝接線工作量非常大，控制系統(tǒng)靈活性也比較差。</p><p>　　單片機(jī)控制器控制方式成本相對(duì)較低，但是又由于單片機(jī)的制版工藝、布局結(jié)構(gòu)、器件的質(zhì)量等因素的影響使得其抗干擾能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，并且其對(duì)環(huán)境依賴性強(qiáng)。單片機(jī)開發(fā)周期

41、長，從設(shè)計(jì)到使用，要求設(shè)計(jì)人員有較高的專業(yè)知識(shí)與單片機(jī)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　可編程控制器即基于PLC的控制器方式。PLC可編程控制器是發(fā)展比較早的工業(yè)控制器，能夠簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)控制要求，靈活性高、通用性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、易于掌握，它應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線，能適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境。PLC也可用于中小型自動(dòng)化設(shè)備。</p><p>　　經(jīng)過比較，由于PLC控制系統(tǒng)有著獨(dú)特的顯示功能，編程方便，編程

42、語言簡(jiǎn)單易懂，性價(jià)比較高，且本身偏向于中、小型自動(dòng)化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。所以，本設(shè)計(jì)選擇以PLC可編程控制器控制作為控制核心來設(shè)計(jì)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要分析了自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的具體控制要求，通過對(duì)其要求的分析制定了合理的研究思路。最后對(duì)系統(tǒng)控制方式的選擇做了詳細(xì)的分析。</p

43、><p>　　第3章 自動(dòng)反沖洗過濾器的硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在了解了海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對(duì)比分析，選擇了控制系統(tǒng)方案后，主要是對(duì)海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)硬件電路部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)主要包括過濾器的工作原理及組成、主電路部分的設(shè)計(jì)、控制電路部分的設(shè)計(jì)、以及對(duì)系統(tǒng)主要元器件的選型等方面。</p>&l

44、t;p>　　3.1 自動(dòng)反沖洗過濾器的系統(tǒng)組成及控制要求 </p><p>　　根據(jù)控制要求，可以得出反沖選過濾器的原理圖如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1過濾器原理圖</p><p>　　自動(dòng)反沖洗過濾器由過濾網(wǎng)、壓力傳感器、閥門、正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)、可編程控制器（PLC）組成。</p><p>　　此過濾器可以把海水中大于0.1

45、5mm的雜質(zhì)過濾出來，當(dāng)海水中的雜質(zhì)累積到一定程度時(shí)，就要對(duì)過濾器進(jìn)行清洗。</p><p>　　打開海水過濾器的進(jìn)水閥門和出水閥門，過濾器進(jìn)行過濾工作階段。海水由進(jìn)水閥門進(jìn)入，通過過濾網(wǎng)，使海水中的雜質(zhì)附在過濾網(wǎng)表面，過濾后的海水流出出水閥門。經(jīng)過一段時(shí)間后過濾網(wǎng)上的雜質(zhì)會(huì)越累積越厚，此時(shí)過濾器進(jìn)入反沖洗排污工作階段，首先要關(guān)閉出水閥門，其次打開排污閥門和反轉(zhuǎn)過濾網(wǎng)，海水繼續(xù)由進(jìn)水閥門進(jìn)入，將過濾網(wǎng)上的雜質(zhì)沖洗

46、掉，并且由排污閥排出。</p><p>　　系統(tǒng)的反沖洗分為手動(dòng)清洗和自動(dòng)清洗兩種方式，自動(dòng)反沖洗又可以分為自動(dòng)定時(shí)清洗和自動(dòng)壓差清洗。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動(dòng)位置時(shí)，系統(tǒng)處于手動(dòng)工作狀態(tài)，由按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)反沖洗的控制功能。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動(dòng)位置時(shí)，系統(tǒng)處于自動(dòng)工作狀態(tài)：自動(dòng)模式下，切換開關(guān)置于定時(shí)位置時(shí)，系統(tǒng)處于自動(dòng)定時(shí)控制；切換開關(guān)置于壓差位置時(shí)，系統(tǒng)處于自動(dòng)壓差控制。</p><p>　　3

47、.1.1 手動(dòng)反沖洗</p><p>　　當(dāng)處于手動(dòng)模式時(shí)，可在任意時(shí)間把電機(jī)運(yùn)行開關(guān)打到“啟動(dòng)”位置啟動(dòng)反沖洗電機(jī)，同時(shí)把排污閥開關(guān)打到“開”位置，打開排污閥。這樣就開始進(jìn)行手動(dòng)反沖洗。過段時(shí)間后把電機(jī)運(yùn)行開關(guān)和排污閥開關(guān)打到“停止”和“關(guān)閉”位置結(jié)束手動(dòng)反沖洗。</p><p>　　3.1.2 自動(dòng)反沖洗</p><p>　　（1）壓差控制 隨著過濾網(wǎng)表面雜質(zhì)

48、的不斷增厚，過濾器濁液腔和清液腔的壓差逐漸變大，壓力傳感器檢測(cè)到壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)反沖洗啟動(dòng)。當(dāng)壓差低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)反沖洗停止。</p><p>　　（2）時(shí)間控制 根據(jù)需要設(shè)定海水過濾器的過濾時(shí)間和自動(dòng)反沖洗的時(shí)間。當(dāng)過濾運(yùn)行時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為反沖洗排污工作狀態(tài)。</p><p>　　上述兩種控制方式為各自單獨(dú)運(yùn)行，以時(shí)間先到為標(biāo)準(zhǔn)。為了減少不必要的自動(dòng)反沖洗次數(shù)，

49、在壓差控制啟動(dòng)的同時(shí)，需要將時(shí)間積累復(fù)位，重新開始計(jì)時(shí)；否則當(dāng)壓差控制自動(dòng)反沖洗結(jié)束而時(shí)間累積也剛好到達(dá)設(shè)定值時(shí)，會(huì)又一次啟動(dòng)自動(dòng)反沖洗，從而降低過濾效率。</p><p>　　3.1.3 緊急停止和系統(tǒng)停止</p><p>　　緊急停止是在過濾器工作狀態(tài)下，突發(fā)故障或者是需要檢修時(shí)，按下急停按鈕，所有過濾器都會(huì)停止工作，當(dāng)松開急停按鈕時(shí)，過濾器又恢復(fù)原來的狀態(tài)繼續(xù)工作。</p>

50、;<p>　　系統(tǒng)停止是不管過濾器處于任何狀態(tài)，只要按下系統(tǒng)停止按鈕，電動(dòng)機(jī)就會(huì)斷電，各過濾器都會(huì)停止工作。 </p><p>　　3.1.4 狀態(tài)指示燈和故障指示燈說明</p><p>　　綠燈指示運(yùn)行狀態(tài)，紅燈指示故障狀態(tài)（閃爍）和自動(dòng)方式中待機(jī)狀態(tài)（長亮）；綠燈長亮表示該過濾器處于正常監(jiān)控工作狀態(tài)，（轉(zhuǎn)向閥全開，排污閥全關(guān)）；綠燈閃爍表示該過濾器正處于清洗過濾運(yùn)行中；紅

51、燈長亮表示該過濾器處于自動(dòng)方式中待機(jī)狀態(tài)；紅燈閃爍表示該過濾器處于故障狀態(tài)。</p><p>　　3.1.5 自動(dòng)檢測(cè)</p><p>　　按下自動(dòng)檢測(cè)按鈕，就會(huì)對(duì)處于自動(dòng)模式下的各過濾器進(jìn)行一次自動(dòng)反沖洗檢測(cè)。</p><p>　　3.2自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)需要兩個(gè)正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過查找資料跟所

52、學(xué)知識(shí)，得出圖3.2主電路圖。</p><p>　　圖3.2 主電路原理圖</p><p>　　3.3 控制電路的設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　3.3.1 PLC的具體I/O分配</p><p>　　自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)PLC輸入端：手動(dòng)/自動(dòng)模式、時(shí)間控制/壓差控制、系統(tǒng)停止按鈕、緊急停止按鈕、轉(zhuǎn)向閥打開按鈕、轉(zhuǎn)向閥關(guān)閉按鈕、排污閥門

53、打開、排污閥門關(guān)閉、故障按鈕、自動(dòng)檢測(cè)按鈕、轉(zhuǎn)向閥到位打開、轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉、排污閥到位打開、排污閥到位關(guān)閉等15個(gè)輸入端口。</p><p>　　自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)PLC輸出端：反沖洗電機(jī)、過濾電機(jī)、排污閥門開、排污閥門關(guān)閉、綠燈、紅燈等共6個(gè)輸出端口。</p><p>　　根據(jù)輸入輸出端得出端子分配圖表如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 端子分配

54、表</p><p>　　3.3.2 控制電路I/O接線 </p><p>　　根據(jù)端子分配表得出如下圖3.3 I/O接線圖。</p><p>　　圖3.3 I/O接線圖</p><p><b>　　3.4 設(shè)備的選型</b></p><p>　　3.4.1PLC選型</p><

55、;p>　　PLC選型的基本原則是在滿足控制要求的前提下，保證工作可靠，使用維護(hù)方便，以獲得最佳的性價(jià)比。對(duì)于PLC的選擇主要包括機(jī)型選擇，輸入輸出端口選擇，容量選擇，輸入輸出模塊選擇、結(jié)構(gòu)形式選擇、電源模塊選擇等幾個(gè)方面[7]。</p><p>　　在此控制系統(tǒng)中，自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)PLC輸入端：手動(dòng)/自動(dòng)模式、時(shí)間控制/壓差控制、系統(tǒng)停止按鈕、緊急停止按鈕、轉(zhuǎn)向閥打開按鈕、轉(zhuǎn)向閥關(guān)閉按鈕、排污閥打開

56、按鈕、排污閥關(guān)閉按鈕、故障按鈕、自動(dòng)檢測(cè)按鈕、轉(zhuǎn)向閥到位打開、轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉、排污閥到位打開、排污閥到位關(guān)閉、壓差信號(hào)按鈕等15個(gè)輸入端口。自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)PLC輸出端：反清洗電機(jī)、正常過濾電機(jī)、排污閥門打開、排污閥門關(guān)閉、綠燈、紅燈等共6個(gè)輸出端口。</p><p>　　在選擇相應(yīng)規(guī)模的可編程控制器時(shí)需要留有10%～15%的I/O裕量以便擴(kuò)展。由于I/O端口的數(shù)量直接影響PLC的價(jià)格，因此在滿足控制要求

57、的前提下，應(yīng)盡量減少占用PLC的I/O點(diǎn)，所以該系統(tǒng)的PLC的I/O端口數(shù)量選擇為32個(gè)。</p><p>　　對(duì)于容量的選擇，內(nèi)存容量主要受到以下幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利用率、開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)、模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)、用戶的編程水平等。對(duì)于本設(shè)計(jì)來說，該系統(tǒng)是開關(guān)量輸入輸出控制系統(tǒng)，開關(guān)量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)是計(jì)算所需內(nèi)存儲(chǔ)器容量的重要根據(jù)。一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出的比為6：4。這方面的經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)開關(guān)量輸入

58、、開關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出的。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10=320個(gè)字=5K字節(jié)[8]。所以該系統(tǒng)PLC的內(nèi)存容量應(yīng)選擇8K的。</p><p>　　輸出模塊的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號(hào)。對(duì)于開關(guān)頻繁、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，推薦使用晶閘管輸出模塊，缺點(diǎn)是模塊價(jià)格高；過載能力稍差。繼電器輸出模塊優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短，響應(yīng)速度慢。對(duì)于該

59、控制系統(tǒng)開關(guān)動(dòng)作不是很頻繁，并且考慮到經(jīng)濟(jì)性，所以選擇繼電器輸出模塊。</p><p>　　PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊大印刷電路板上，節(jié)省了插接環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格也比模塊式的便宜，所以小型PLC控制系統(tǒng)多采用整體式結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)是采用小型PLC的控制系統(tǒng)，所以采用整體式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　綜上所述，PLC

60、選擇的型號(hào)為：三菱FX2N—32MRD。</p><p>　　3.4.2壓力控制器的選型</p><p>　　圖3.4PKX型壓力控制器</p><p>　　在過濾器工作過程中，為了確保過濾及自動(dòng)反沖洗能夠正常進(jìn)行，進(jìn)水口壓力應(yīng)大于0.2Mpa。當(dāng)壓力變送器檢測(cè)到進(jìn)水口壓力小于0.2Mpa時(shí)，可由PLC控制過濾器停機(jī)。本文研究對(duì)象工作壓力為0.6Mpa，故選用量程為

61、0~1Mpa的壓力控制器。</p><p>　　PKX型壓力控制器采用波紋管式感壓元件，具有精度高，穩(wěn)定性好，耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、機(jī)械、船舶、輕工等行業(yè)的氣、液壓設(shè)備上，進(jìn)行壓力監(jiān)控、報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)、實(shí)現(xiàn)二位自動(dòng)控制。此壓力控制器分為普通型和防爆型兩種。PKX壓力控制器壓力設(shè)定范圍：0~0.16MPa 0~0.25MPa 0.02~0.4MPa 0.03~0.6MPa 0.05~1MPa

62、 0.08~1.6MPa 0.12~2.5MPa 0.16~3.2MPa，其測(cè)量范圍為：0~0.16~3.2MPa[8]，因此本次設(shè)計(jì)選用PKX型壓力控制器。</p><p>　　3.4.3 閥門選型</p><p>　　圖3.5 DCL-40型號(hào)電動(dòng)閥</p><p>　　在此過濾器中，排渣口和反沖洗口應(yīng)各裝有一個(gè)電動(dòng)閥門，電動(dòng)閥門的開關(guān)狀態(tài)可由PLC控制。通過

63、改變這兩個(gè)電動(dòng)閥門的開關(guān)狀態(tài)，達(dá)到改變工作狀態(tài)的目的。</p><p>　　因廢水具有腐蝕性，所以應(yīng)選用DCL閥門系列的產(chǎn)品。此閥門具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、性能穩(wěn)定、可靠性高、低噪音、智能控制、密封性能可靠可以達(dá)到雙向密封零泄漏、密封材料耐老化、耐腐蝕，使用方便、壽命長、等特點(diǎn)。</p><p>　　根據(jù)閥門在工作過程中所承受的工作壓力、閥門的適用溫度、所設(shè)計(jì)管路的直徑、閥門適用的介質(zhì)、閥

64、門的重量和價(jià)格等因素選用。</p><p>　　本文選用DCL-40型號(hào)的電動(dòng)閥。</p><p>　　3.4.4過濾網(wǎng)的選型</p><p>　　過濾網(wǎng)過濾器的濾渣效果主要取決于所用濾網(wǎng)的目數(shù)，而選擇濾網(wǎng)目數(shù)的依據(jù)是由污水中所含污物的性質(zhì)和濾液最終要求雜質(zhì)的最小直徑所決定的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)過濾器的適用的雜質(zhì)顆粒尺寸很小，略帶腐

65、蝕性。根據(jù)資料顯示比較確定選用斜紋編織密紋濾網(wǎng)。此過濾網(wǎng)為不銹鋼金屬絲，直徑為0.040×0.025mm(經(jīng)×緯)，基本孔徑約為8m[10]。</p><p>　　此精度的過濾網(wǎng)工作在0.6Mpa，120ms/s的環(huán)境中，自動(dòng)反沖洗過濾器的壓力損失為0.1~0.3Mpa。濾網(wǎng)堵塞后，當(dāng)壓差大于設(shè)定值(>0.6Mpa)時(shí)，由壓力控制器發(fā)出信號(hào)到PLC，由PLC可編程控制器控制進(jìn)行反沖洗。&

66、lt;/p><p><b>　　3.5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要對(duì)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)硬件電路的各個(gè)部分進(jìn)行了分別設(shè)計(jì)，其中包括主電路部分的設(shè)計(jì)分析、控制電路地址分配表和I/O接線圖部分的設(shè)計(jì)分析，并對(duì)所用的元器件進(jìn)行了分析與選型。</p><p>　　第4章 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)軟件部分</p>&l

67、t;p>　　根據(jù)海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的工作原理及控制要求，在第3章的基礎(chǔ)上，對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)程序的設(shè)計(jì)要求以及工作流程，整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序部分由自動(dòng)控制功能模塊、手動(dòng)控制功能模塊、系統(tǒng)停止程序功能模塊、緊急停止程序功能模塊、故障報(bào)警程序功能模塊組成。急停功能模塊為最高優(yōu)先級(jí)，確?？刂葡到y(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)緊急停止且松開后能夠恢復(fù)到原有工作狀態(tài)，手動(dòng)功能模塊優(yōu)先于自動(dòng)功能模塊。</p><p>

68、　　4.1控制方案的流程分析</p><p>　　根據(jù)控制方案的研究，得出如下圖4.1自動(dòng)反沖洗控制系統(tǒng)流程圖。</p><p>　　圖4.1 自動(dòng)反沖洗控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　首先要選擇是手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式，當(dāng)選為手動(dòng)模式時(shí)，過濾器進(jìn)入工作狀態(tài)，需要手動(dòng)啟動(dòng)清洗電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，先要選擇是自動(dòng)定時(shí)控制還是自動(dòng)壓差控制，當(dāng)選為自動(dòng)定時(shí)控制時(shí)，

69、如果還沒有達(dá)到所設(shè)定的時(shí)間，那過濾器就繼續(xù)過濾，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的時(shí)間時(shí)，過濾器就會(huì)進(jìn)入清洗狀態(tài)。當(dāng)選為自動(dòng)壓差控制時(shí)，實(shí)際壓力值大于所設(shè)定的壓力值時(shí)，過濾器就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)清洗。</p><p>　　4.2各模塊功能程序</p><p>　　4.2.1 手動(dòng)模塊程序</p><p>　　手動(dòng)模式控制程序梯形圖如下圖4.2所示</p><p>　　圖

70、4.2 手動(dòng)模式控制程序梯形圖</p><p>　　當(dāng)啟動(dòng)手動(dòng)模式時(shí)，自動(dòng)模式就會(huì)停止運(yùn)行。當(dāng)手動(dòng)開啟電機(jī)、排渣閥門時(shí)，排渣閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，此過濾器正在進(jìn)行過濾操作。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位打開、排污閥到位打開，則，反清洗電機(jī)就會(huì)運(yùn)行，排渣閥門打開，過濾器就會(huì)進(jìn)入反清洗狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，排污閥到位關(guān)閉，過濾器就會(huì)進(jìn)入正常過濾狀態(tài)。</p><p>　　4.2.2 自動(dòng)模塊程序</p>

71、;<p>　　自動(dòng)模式控制程序梯形圖如下圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 自動(dòng)模式控制程序梯形圖</p><p>　　當(dāng)自動(dòng)反沖洗過濾器進(jìn)入自動(dòng)模式時(shí)，先要選擇是自動(dòng)定時(shí)控制方式還是自動(dòng)壓差控制方式。當(dāng)選擇自動(dòng)壓差控制時(shí)，壓差信號(hào)傳到PLC，就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)過濾模式，此時(shí)過濾器處于自動(dòng)過濾狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位打開，排污閥到位打開，反清洗電機(jī)、排渣閥門打開，進(jìn)行自動(dòng)清洗。

72、當(dāng)沒有壓差信號(hào)時(shí)，自動(dòng)反清洗就會(huì)停止，過濾器就會(huì)進(jìn)行正常過濾。</p><p>　　當(dāng)選擇自動(dòng)定時(shí)控制方式時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定值后過濾器進(jìn)入正常過濾狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位打開，排污閥到位打開，反清洗電機(jī)、排渣閥門打開，進(jìn)行自動(dòng)清洗。當(dāng)計(jì)時(shí)停止后，反清洗就會(huì)停止，進(jìn)如正常過濾狀態(tài)。</p><p>　　4.2.3 急停模塊程序</p><p>　　急停模式控制程序

73、部分梯形圖如下圖4.3所示</p><p>　　圖4.3 急停模式控制程序部分梯形圖</p><p>　　當(dāng)自動(dòng)反沖洗過濾器處于工作狀態(tài)時(shí)，按下系統(tǒng)停止開關(guān)，自動(dòng)反沖洗過濾器就會(huì)斷電而停止工作。</p><p>　　當(dāng)按下緊急停止按鈕時(shí)，所有處于工作狀態(tài)的過濾器都會(huì)暫停，當(dāng)松開緊急停止按鈕后，自動(dòng)反沖洗過濾器將恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行反沖洗。</p>

74、;<p>　　4.2.4 指示燈模塊程序</p><p>　　指示燈模塊程序梯形圖如下圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 指示燈模塊程序梯形圖</p><p>　　當(dāng)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)處于正常過濾狀態(tài)下時(shí)，綠燈Y003處于常亮狀態(tài)，表示自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)正常過濾。當(dāng)反沖洗電機(jī)Y001運(yùn)行時(shí)，中間繼電器M32得電，綠燈Y003開

75、始閃爍，表示自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)正在進(jìn)行反沖洗過程。當(dāng)啟動(dòng)自動(dòng)模式時(shí)，紅燈Y004常亮，表示次過濾器正處于自動(dòng)模式。當(dāng)按下X013故障按鈕時(shí)，M31得電，紅燈Y004閃爍，顯示此過濾器出現(xiàn)故障。</p><p>　　4.2.5 自動(dòng)檢測(cè)模塊程序</p><p>　　自動(dòng)檢測(cè)模式控制程序梯形圖如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 自動(dòng)模式控制程序梯形圖&

76、lt;/p><p>　　當(dāng)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)處于自動(dòng)檢測(cè)模式時(shí)，其他各模塊都停止工作。啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)功能，過濾器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一次自動(dòng)反沖洗檢測(cè)。</p><p><b>　　4.3本章小結(jié) </b></p><p>　　本章在結(jié)合前幾章的分析下對(duì)本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。主要介紹了自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的軟件件部分，畫出了系統(tǒng)的流程框

77、圖，并對(duì)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，將這些部分有機(jī)結(jié)合，完成了主程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第5章 自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)仿真及分析</p><p>　　三菱GX.Developer軟件不僅具有編程功能，還具備了強(qiáng)大的軟件仿真功能。借助于軟件仿真功能，可以直接在PLC機(jī)上對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。下面將利用該功能對(duì)本設(shè)計(jì)中的控制程序進(jìn)行仿真。</p&g

78、t;<p>　　5.1 GX.Developer編程軟件介紹</p><p>　　三菱PLC編程軟件有好幾個(gè)版本，早期的有FXGP/DOS和FXGP/WIN-C，和現(xiàn)在常用的GPP For Windows和最新的GX Developer(簡(jiǎn)稱GX)四個(gè)版本。實(shí)際上GX Developer是GPP For Windows升級(jí)版本，相互兼容，但GX Developer界面更友好，功能更強(qiáng)大、使用更方便

79、。</p><p>　　在這里介紹的是GX Developer7.08J（SW7D5C-GXW）版本，它適用于Q系列、QnA系列以及FX系列的所有PLC可編程控制器。GX編程軟件可以編寫梯形圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它支持在線和離線編程功能，并具有軟元件注釋、聲明、注解及程序監(jiān)視、測(cè)試、故障診斷、程序檢查、程序仿真等功能。此外，其具有突出的運(yùn)行寫入功能，而不需要頻繁操作STOP/RUN開關(guān)，方便程序調(diào)試。</p>

80、;<p>　　GX Developer編程軟件可在Windows97/Windows98/Windows2000及Windows XP系統(tǒng)中運(yùn)行。該編程軟件簡(jiǎn)單易學(xué)，具有豐富的工具箱，直觀形象的視窗界面。此外，GXDeveloper編程軟件可直接設(shè)定CC-link及其他三菱網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，能方便地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、故障診斷、程序的傳送及程序的復(fù)制、打印和刪除等功能。</p><p>　　5.2手動(dòng)控制功能仿真及

81、分析</p><p>　　手動(dòng)模式是每個(gè)開關(guān)單獨(dú)控制電機(jī)運(yùn)行和打開關(guān)閉排污閥門。當(dāng)X000取反，選擇手動(dòng)模式，此時(shí)需要手動(dòng)按下X005、X007，使M0、M1得電，轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，Y005得電，排污閥到位關(guān)閉，Y006得電，排渣閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)過濾器處于正常過濾狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位打開，則反清洗電機(jī)Y001就會(huì)得電運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，X016就會(huì)斷開，Y005就會(huì)斷電。當(dāng)排污閥到位打開，X015就會(huì)得電

82、，排渣閥門Y002打開，同時(shí)排污閥到位關(guān)閉，X017就會(huì)斷開，Y006斷電，就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)反沖洗過濾狀態(tài)。手動(dòng)控制梯形圖狀態(tài)圖如圖5.1所示</p><p>　　圖5.1 手動(dòng)控制梯形圖狀態(tài)圖</p><p>　　5.3自動(dòng)控制功能仿真及分析</p><p>　　5.3.1 自動(dòng)定時(shí)控制功能仿真及分析</p><p>　　選擇自動(dòng)模式，按下X0

83、02按鈕，選擇自動(dòng)定時(shí)控制。計(jì)時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，T1開始計(jì)時(shí)，30s后，計(jì)時(shí)器T2得電并且開始計(jì)時(shí)，中間繼電器M6和M7得電。Y005和Y006就會(huì)得電，顯示過濾器處于正常過濾狀態(tài)，排渣閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位打開，則反清洗電機(jī)Y001就會(huì)得電運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，X016就會(huì)斷開，Y005就會(huì)斷電。當(dāng)排污閥到位打開，X015就會(huì)得電，排渣閥門Y002打開，同時(shí)排污閥到位關(guān)閉，X017就會(huì)斷開，Y006斷電。

84、當(dāng)計(jì)時(shí)器T2達(dá)到設(shè)定值后，繼電器M6、M7斷電，轉(zhuǎn)向閥到位打開，X014就會(huì)斷開，同時(shí)轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，X016就會(huì)得電，同時(shí)排污閥到位打開，X015就會(huì)斷開，排污閥到位關(guān)閉，X017就會(huì)得電，過濾器又處于正常過濾狀態(tài)。自動(dòng)定時(shí)控制梯形圖狀態(tài)圖如下圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2自動(dòng)定時(shí)控制梯形圖狀態(tài)圖</p><p>　　5.3.2自動(dòng)壓差控制功能仿真及分析</p>

85、<p>　　當(dāng)X002取反得電時(shí)，選擇了自動(dòng)壓差控制方式對(duì)過濾器進(jìn)行沖洗。當(dāng)壓差信號(hào)到達(dá)，X020就會(huì)得電，中間繼電器M2也得電，同時(shí)M4、M5得電。此時(shí)過濾器處于正常過濾狀態(tài)，閥門Y006處于關(guān)閉狀態(tài)，Y005得電，處于過濾工作狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位打開，則反清洗電機(jī)Y001就會(huì)得電運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，X016就會(huì)斷開。當(dāng)排污閥到位打開，X015就會(huì)得電，排渣閥門Y002打開，同時(shí)排污閥到位關(guān)閉，X017就會(huì)斷開。當(dāng)壓

86、差信號(hào)斷開，X020就會(huì)斷電，中間繼電器M4、M5就會(huì)斷開，轉(zhuǎn)向閥到位打開，X014就會(huì)斷開，同時(shí)轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，X016就會(huì)得電，同時(shí)排污閥到位打開，X015就會(huì)斷開，排污閥到位關(guān)閉，X017就會(huì)得電，過濾器又處于正常過濾狀態(tài)。自動(dòng)壓差控制功能仿真狀態(tài)圖如下圖5.3所示。</p><p>　　圖5.3 自動(dòng)壓差控制功能仿真狀態(tài)圖</p><p>　　5.4緊急停止和系統(tǒng)停止控制功能仿真及

87、分析</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，按下急停按鈕X004，自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)就會(huì)停止工作。當(dāng)松開X004按鈕時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)停止前的工作狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，按下系統(tǒng)停止開關(guān)X003，自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)就會(huì)停止工作。緊急停止和系統(tǒng)停止部分梯形圖狀態(tài)圖如下圖5.4所示</p><p>　　圖5.4 緊急停止和系統(tǒng)停止部分

88、梯形圖狀態(tài)圖</p><p>　　5.5自動(dòng)檢測(cè)控制功能仿真及分析</p><p>　　根據(jù)要求此設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。當(dāng)按下自動(dòng)檢測(cè)按鈕X001時(shí)，M100啟動(dòng)，T10開始計(jì)時(shí)進(jìn)行時(shí)間保護(hù)，且自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)開始進(jìn)行測(cè)試階段。自測(cè)段1標(biāo)志位T101開始計(jì)時(shí)10s后，自動(dòng)反沖洗電機(jī)Y005開始進(jìn)入工作狀態(tài)，且綠燈處于常綠狀態(tài)。當(dāng)T102得電開始計(jì)時(shí)10s后，排渣閥門Y006得電處

89、于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)向閥到位打開，則反清洗電機(jī)Y001就會(huì)得電運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)向閥到位關(guān)閉，X016就會(huì)斷開。當(dāng)排污閥到位打開，X015就會(huì)得電，排渣閥門Y002打開，同時(shí)排污閥到位關(guān)閉，X017就會(huì)斷開。當(dāng)T103開始計(jì)時(shí)到達(dá)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)結(jié)束。自動(dòng)檢測(cè)控制功能梯形圖狀態(tài)圖如下圖5.5所示。</p><p>　　圖5.5 自動(dòng)檢測(cè)控制功能梯形圖狀態(tài)圖</p><p>　　5.6故障報(bào)警控制功

90、能仿真及分析</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，按下故障開關(guān)X013，中間繼電器M31得電，Y004斷電，隨之M31斷電，Y004得電，一直重復(fù)之前動(dòng)作，紅燈Y004就會(huì)顯示閃爍狀態(tài)。故障報(bào)警控制功能梯形圖狀態(tài)圖如下圖5.6所示。</p><p>　　圖5.6 故障報(bào)警控制功能狀態(tài)圖</p><p>　　5.7 指示燈控制功能仿真及分析</p>

91、<p>　　當(dāng)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)處于正常過濾狀態(tài)時(shí)，Y003綠燈就會(huì)常亮。當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)反沖洗運(yùn)行時(shí)，中間繼電器M32、M34就會(huì)得電，M30同時(shí)也會(huì)得電，Y003綠燈就會(huì)斷開，M34、M30也會(huì)斷電，同時(shí)Y003就會(huì)得電，一直重復(fù)這些動(dòng)作，綠燈就會(huì)顯示閃爍狀態(tài)，表示過濾器正在進(jìn)行自動(dòng)反沖洗工作。當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，紅燈處于常亮狀態(tài)，表示此過濾器在自動(dòng)模式下工作，且還沒開始進(jìn)行自動(dòng)反沖洗過程。指示燈控制功能梯形圖狀態(tài)圖如下圖

92、5.7所示。</p><p>　　圖5.7 指示燈控制功能梯形圖狀態(tài)圖</p><p><b>　　5.8本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了GX.Developer編程軟件，對(duì)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，分別為手動(dòng)控制程序仿真、自動(dòng)定時(shí)控制程序仿真、自動(dòng)壓差控制程序仿真、緊急停止控制程序仿真、系統(tǒng)停止控制程序仿真、故障

93、報(bào)警控制程序仿真等。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　目前國內(nèi)使用的海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足過濾的需求，其控制功能簡(jiǎn)單，系統(tǒng)出故障率較高，維修比較困難，海水過濾效率較低，而且過濾器容易生銹，所需要的人力物力大等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了工業(yè)的生產(chǎn)。針對(duì)這種情況下，本文提出了基于PLC可編程控制器的自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)。海水自動(dòng)反

94、沖洗過濾器控制系統(tǒng)以LPLC作為控制核心，并且具有兩臺(tái)電機(jī)兩個(gè)閥門為主設(shè)備。</p><p>　　本文首先對(duì)海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析，然后根據(jù)具體過濾器的控制要求，對(duì)本次設(shè)計(jì)有了大體的研究思路，通過對(duì)幾種控制方式的對(duì)比研究，最終選擇用PLC作為海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的主要核心，然后完成了控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，對(duì)自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的主電路、控制電路接線以及所用到的元器件進(jìn)

95、行了選型，得出了控制電路I/O接線圖和I/O分配表等。在此基礎(chǔ)上結(jié)合控制要求，得出了本次設(shè)計(jì)的程序流程框圖，并利用GX.Developer編程軟件對(duì)海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、緊急停止控制、系統(tǒng)停止控制、自動(dòng)檢測(cè)控制和故障報(bào)警控制進(jìn)行了功能模塊的設(shè)計(jì)，順利完成了系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)。最后通過GX.Developer編程軟件所擁有的仿真功能，對(duì)本次設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行了仿真。經(jīng)過仿真分析，本次設(shè)計(jì)的程序基本符合了自動(dòng)反沖洗過

96、濾器控制系統(tǒng)控制要求。其中有一點(diǎn)，我在故障報(bào)警程序中設(shè)置了一個(gè)按鈕來代替了可能出現(xiàn)的故障，通過驗(yàn)證，本次故障報(bào)警設(shè)計(jì)也算符合基本控制要求。</p><p>　　通過對(duì)海水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的仿真，表明其控制功能能夠得到實(shí)用，所需要的成本很低，而且具有良好的可行性，適用于多種中小型應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)反沖洗過濾器能夠有效的彌補(bǔ)目前過濾器控制系的統(tǒng)成本高、故障率高、維護(hù)困難、浪費(fèi)人力物力資源等缺點(diǎn)。由此可見，海

97、水自動(dòng)反沖洗過濾器控制系統(tǒng)的研究是十分必要的，且具有一定的推廣價(jià)值。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]　文棋，孟劍，鄭傳祥．全自動(dòng)自清洗水過濾器的開發(fā)[M]．化工設(shè)備與防腐，2003：20-22</p><p>　　[2]　馬小軍．可編程控制器及其應(yīng)用[M]．南京：東南大學(xué)出版社，2007</p&g

98、t;<p>　　[3]　熊幸明．電氣控制與PLC[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 </p><p>　　[4]　呂燕．水處理系統(tǒng)中過濾器的PLC控制[M]．自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2009．28：1-2</p><p>　　[5]　金良．新編過濾器選型設(shè)計(jì)制造新工藝新技術(shù)與質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用中國</p><p>　　機(jī)械出版社，2006：633-64

99、5</p><p>　　[6]　EasyBuilder500 使用手冊(cè).上海步科電氣有限公司，2006．1：4-6</p><p>　　[7]　殷洪艾．可編程序控制器選擇、設(shè)計(jì)與維護(hù)．北京：機(jī)械上業(yè)出版，2002</p><p>　　[8]　孫振強(qiáng)主編．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]． 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[

100、9]　三菱機(jī)電公司編制.FX1N手冊(cè)、FX2N手冊(cè)、FX3U手冊(cè)、FX編程手冊(cè)．三菱機(jī)電公司產(chǎn)品附帶資料或選購資料。</p><p>　　[10]　周志敏，紀(jì)愛華編著．可編程序控制器實(shí)用技術(shù)與問答[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2006．</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　主程序</b>&

101、lt;/p><p>　　0 LD X001</p><p>　　1 ANI T103</p><p>　　2 ANI T10</p><p>　　3 ANI X003</p><p>　　4 ANI X004</p><p>　　5 OUT M100</p>&

102、lt;p>　　6 OUT T10 K500</p><p>　　9 LD M100</p><p>　　10 OUT T101 K100</p><p>　　13 LD M100</p><p>　　14 AND T101</p><p>　　15 OUT T102 K100</p&

103、gt;<p>　　18 LD M100</p><p>　　19 AND T101</p><p>　　20 AND T102</p><p>　　21 OUT T103 K200</p><p>　　24 LD X000</p><p>　　25 LD X005</p>

104、;<p>　　26 OR M0</p><p><b>　　27 ANB</b></p><p>　　28 ANI X006</p><p>　　29 ANI X003</p><p>　　30 OUT M0</p><p>　　31 LD X000</

105、p><p>　　32 LD X007</p><p>　　33 OR M1</p><p><b>　　34 ANB</b></p><p>　　35 ANI X010</p><p>　　36 ANI X003</p><p>　　37 OUT M1&

106、lt;/p><p>　　38 LD X002</p><p>　　39 ANI X000</p><p>　　40 ANI X003</p><p>　　41 AND X020</p><p>　　42 OUT M2</p><p>　　43 AND M2</p>

107、<p>　　44 OUT M4</p><p>　　45 OUT M5</p><p>　　46 LDI X001</p><p>　　47 ANI X004</p><p>　　48 ANI X003</p><p>　　49 ANI X000</p><p&

108、gt;　　50 ANI X002</p><p><b>　　51 MPS</b></p><p>　　52 ANI M40</p><p>　　53 OUT T0 K200</p><p><b>　　56 MRD</b></p><p>　　57

109、AND T0</p><p>　　58 OUT T1 K300</p><p><b>　　61 MRD</b></p><p>　　62 AND T1</p><p>　　63 OUT T2 K300</p><p><b>　　66 MRD</b>&l

110、t;/p><p>　　67 AND T1</p><p>　　68 ANI T2</p><p>　　69 OUT M6</p><p><b>　　70 MRD</b></p><p>　　71 AND T1</p><p>　　72 ANI T2&l

111、t;/p><p>　　73 OUT M7</p><p><b>　　74 MPP</b></p><p>　　75 AND T2</p><p>　　76 OUT M40</p><p>　　77 LDI X003</p><p>　　78 ANI X

112、004</p><p>　　79 LD M0</p><p>　　80 OR M4</p><p>　　81 OR M6</p><p>　　82 OR T101</p><p><b>　　83 ANB</b></p><p><b>　　8