自清洗過濾器的plc控制系統畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 輸出信號關斷，復位過程結束。以調用點動控制子程序（主控制程序網絡6），調用點動控制子程序SBR_0。隨著停機的進行，關斷T44。超時報警計時器T44接通時。圖415 主控制程序梯形圖：出水球閥和排污閥關閉程序如圖416所示，完成復位子程序的調用。此時。關斷計時器T43。當一次反沖洗完成時，—，又重新執行反沖洗。實驗用PLC采用實驗裝置當中的CPU266。PLC單獨檢測，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實際上在計算機模擬調試前就己經完成。同時調節EM 235的輸入量程和相應輸入端的輸入數值，模擬現實啟動前的狀態。圖54 仿真啟動控制1圖55 仿真啟動控制2 停機程序調試。調節EM 235，當AIW2的數值小于或等于11520時，（球閥C關斷后，排污管位置應退回原位），信號保持2S后關斷，如圖59所示。如圖511所示。圖512 壓差控制方式仿真 欠壓報警程序調試以點動控制方式為例，激活欠壓報警程序。如果在T44計時時間內（90S），則關斷計時器T44。 監控組態軟件設計MT500系列觸摸屏人機界面提供功能強大、簡單易用的組態軟件EasyBulider500,它具備簡體中文的操作環境，采用圖形化的操作界面支持“多語言”之間的切換功能，可以實現四種語言之間切換顯示，并支持宏指令[9]。（2）功能元件和文本元件的繪制與位狀態元件繪制相同。 （3）下載完畢后，將觸摸屏重新復位，這時可以在觸摸屏上通過按鍵直接控制PLC的運行并監控自清洗過濾器的工作狀態。她循循善誘的教導和不拘一格的精神給予我無盡的啟迪。實踐證明，與傳統繼電器控制相比，PLC控制系統節省了大量時間繼電器、計數器及其他相關設備，提高了自動控制的準確性和可靠性，同時保障了設備的運行安全，收到了良好的經濟效益和社會效益。 （2）編譯完成后，下載程序到觸摸屏。 。因此，本文設計的自清洗過濾器控制系統能達到預期控制目的。此時，即使AIW4的信號輸入小于設定值也不會報警。信號保持2秒。信號保持2秒。 隨著反沖洗的進行，吸污管不斷響排污筒壁靠近，當軸向移動240mm時，吸污管與排污筒壁相接觸。圖52 仿真程序加載圖53 仿真復位控制 啟動程序調試，啟動欠壓報警程序，如圖54所示。圖51 自清洗過濾器控制系統編程與調試界面 實驗調試結果及分析 為了清晰直觀地描述調試結果，本文以PLC仿真軟件S7_200 version 。在對系統進行必要的檢查后，開始具體調試。 模擬實驗設備選型 根據第三章硬件設備選型和現有實驗設備，選用THKGK2型過程控制實驗裝置。對應EM235的A/D轉換數值為17371。 定時控制子程序梯形圖如圖419所示，定時控制方式的工作過程與點動控制類似。此時球閥A、B、C都應處于打開狀態，過濾器處于反沖洗階段。此信號由T45保持2S后，隨著T45的接通而關斷。圖413 主控制程序梯形圖：報警程序如圖413所示，為了保證過濾及反沖洗的正常運行。則說明排污管可能被異物卡住。三種控制方式彼此互鎖，只能選擇其中一種。由于球閥A、B、C開啟與關斷的動作時間都為2S，開啟與關斷信號需要保持2S時間，以保證控制系統的可靠性和安全性。即球閥A全關，并接通計時延時15S，關閉球閥B, C，同時起到復位功能，為下一次過濾做好準備工作。 選擇定時控制方式時，執行定時程序，即根據經驗預設自清洗啟動所需時間(本文預設10分鐘)，接通計數器并啟動自清洗過程，位置傳感器信號結束自清洗過程。并利用濾液自身液壓能轉化為機械能，驅動液動轉子轉動完成過濾器的啟動、停止、報警和自清洗控制。（4）沖洗計數：考慮到吸污管和排污軸的強度以及腐蝕等方面的問題需要檢修，以沖洗次數作為衡量標準，設置沖洗計數功能，即在排污軸邊緣裝有位置傳感器，每次吸污管接觸排污筒壁后產生電信號輸入PLC，計數一次并關閉球閥C。 （3）壓差控制方式 過濾器啟動，過濾過程如以上兩種方式。在軟件的設計中，首先按照需要實現的功能要求繪制流程框圖，其次按照不同功能編寫不同的功能模塊。西門子公司專門為S7—200系列PLC配置了模擬量輸入輸出模塊EM235，該模塊具有較高的分辨率，可滿足控制系統的功能要求。CPU224/224XP/226 6個高速計數器，具有CPU221/222相同的功能。 S7200 系列CPU模塊性能概述CPU 221：小型PLC CPU221，價格低廉，能滿足多種集成功能的需要。低廉的價格以及強大的指令，使得S7200可以近乎完美地滿足小規模的控制要求，完全適合本次設計的控制系統。量程范圍020KPa70KPa，%，輸出特性二線制420mA輸出，標準供電DC24V。參考產品說明，HDP704耐腐蝕壓力傳感器采用陶瓷壓阻芯片、耐強酸強堿的高聚合物高密度材質有防腐蝕電纜。根據本文吸污器的分布，位移傳感器選用量程為300mm，輸出信號為4~20mADC/+24VDC177。本文研究對象只需控制球閥開啟與關閉，無需控制其開度。進水管道和出水管道直徑為150mm，排污管道為50mm。根據過濾器筒身尺寸，參考過濾器實用手冊[6]，繪制吸污器分布圖，如圖32所示。 本文設計過濾器的適用雜質顆粒尺寸很小，略帶腐蝕性。式中A=πDL=π1=π/2（m 2），D、L分別為細濾筒內筒直徑以及筒身長。圖25 EasyBuilder5OO組態軟件操作界 S7_200 PLC仿真軟件介紹仿真軟件可以仿真大量的S7200指令（支持常用的位觸點指令、定時器指令、計數器指令、比較指令、邏輯運算指令和大部分的數學運算指令等）。使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設備目前的狀況，使操作變的簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。STEP 7是一種用于對SIMATIC可編程邏輯控制器進行組態和編程的標準軟件包。同時該控制系統還具有自清洗次數、壓差值顯示及超時報警功能。（2）自清洗裝置 自清洗裝置是由吸污組件和吸污管密封連接組成，在液動裝置驅動下做旋轉以及軸向運動，配合細濾網內筒長度，將細濾網整體掃描，全面完成自清洗。軸向與旋轉運動相結合，便可確保吸污嘴清掃到整個過濾網面。當PP2 壓差大于預設壓差值時，打開閥門，由于P2P0，排污管口的濾渣被過濾水反沖并隨排污管排出。最后模擬實驗調試程序，驗證控制系統的可行性。（3）全自動過濾器使用壽命長。其主要技術指標和參數均達到了國外同類產品水平，正廣泛應用于我國的冶金、石油、化工、食品、制藥、造紙、制糖、化纖、供水廠、熱電廠、海水、自來水源等行業[4]。以色列被迫開發了多樣化的水資源管理技術和節水新技術。在水處理過程中，無論是原水凈化還是污水的再處理，過濾始終是重要的環節，是對水進行深度處理的基礎。如果能夠通過一定的技術手段對其進行回收處理和再次利用，就能大幅提高水的利用效率，同時也是緩解淡水資源匱乏的有效途徑。 自動清洗過濾器國內外發展狀況自清洗過濾器的發源地是以色列，源于以色列屬于極度缺水的國家。我國自行研制成功多種新型V型斷面的縫隙式過濾網筒，使我國的自動清洗過濾器設計制造技術步入了一個新的水平。（2）全自動過濾器工作過程由專用的PLC控制器控制，工作、反洗狀態之間自動切換，不需人工干預。最終設計一套，以PLC作為控制主機的過濾器自動控制系統，完成可人工、自動切換，功能擴展方便的控制方案，繪制過濾器啟動、運行、自清洗(反沖洗)、停機的控制梯形圖。由圖21所示，P1P2 時，正常過濾，濾渣隨之附著在濾網上，使得內外壓差逐步增大。由于過濾器工作壓力大于閥門外大氣壓，足以推動液動轉子帶動吸污管軸向運動。本文選擇不銹鋼金屬濾網作為過濾元件。并利用濾液自身液壓能轉化為機械能，驅動液動轉子轉動完成過濾器的啟動、停止和自清洗控制。它是基于Windows的應用軟件，功能強大，既可用于開發用戶程序，又可實時監控用戶程序的執行狀態。圖24 STEP 7Micro/WIN窗口界面 EasyBuilder500組態軟件介紹人機界面是在操作人員和機器設備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理或監控管理及應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。（3）方便靈活的數據傳輸和PLC控制功能EasyBuilder500組態軟件提供數據傳輸和配方傳輸元件，使用戶可以方便靈活地實現觸摸屏人機界面與PLC控制器之間的數據傳輸；還有功能完備的PLC控制元件，可以幫用戶實現由PLC控制窗口切換、打印機打印、數據傳輸等各種功能[9]。圖26 S7_200 PLC仿真軟件界面3 自清洗過濾器硬件系統配置 自清洗過濾器主體結構選型 過濾器筒體選擇 1)過濾流量計算D體D圖31 筒身直徑 在設計過濾流速時通過過濾器的流量稱為設計流量，其計算公式為:[6]Q=102fAV 式中Q——過濾器的設計流量(m3/h)； A——過濾器中濾網的實際使用面積(m3)； f ——濾網的凈面積系數，取7‰； V——設計速度(m/s)。 過濾器過濾網選擇 濾網過濾器的清污效果主要取決于所用濾網的目數，而選擇濾網目數的依據是由污水中所含污物的性質和濾液最終要求雜質的最小直徑所決定的。吸污嘴采用柔性硅膠材料，可以對濾網上難以沖洗的濾渣進行刮擦。因廢水具有腐蝕性，所以管路材料選用抗腐蝕性材料OCrl8Ni9，依據參考文獻[4]，直徑根據進出口水和排污閥水流量確定為D150，D50兩種。220VAC電源,根據閥位反饋信號與設定值比較偏差對執行機構驅動電機進行智能步距調整，同時輸出4～20mADC的位置反饋信號。工作時，由電子倉內電子電路產生起始脈沖，此起始脈沖在波導絲中傳輸時，同時產生了沿波導絲方向前進的旋轉磁場，當這個磁場與磁環或浮球中的永久磁場相遇時，產生磁致伸縮效應，使波導絲發生扭動，這一扭動被安裝在電子倉內的識能機構所感知并轉換成相應的電流脈沖，通過電子電路計算出兩個脈沖之間的時間差，即可精確測出被測的位移和液位。如圖35所示。 ，因此本文選用HW180BⅡERC型差壓變送器。 PLC S7200系列性能簡介(1)系統簡介S7200是西門子公司生產的具有高性能價格比的微型可編程控制器，這一系列產品可以滿足多種多樣的自動化控制需要，由于具有緊湊的設計、良好的擴展性。一臺個人計算機，／WIN32編程軟件，以及一條PC／PPI通訊電纜 [11]。（3）高速計數器：CPU 221/222 4個高速計數器（30kHz），可編程并具有復位輸入，2個獨立的輸入端可同時做加、減計數。 擴展模塊選擇在本系統中，還需要采集三個模擬量，且三個模擬量輸入范圍都是4—20mA，因此需要在擴展一個模擬量輸入輸出擴展模塊。硬件結構的總體設計基本完成后，就要開始軟件部分的設計，根據控制系統的控制要求和硬件部分的設計情況及PLC控制系統I/O的分配情況，進行軟件編程設計。這種方式可以在過濾器長期工作以后，根據其自清洗動作規律來設定時間間隔。 （3）互鎖功能：球閥A、B、C在接通開啟信號時，不能同時接通關閉信號，以避免電源短路，保證過濾能正常進行。本文選用S7266作為主