目錄一、專案概況 1
二、裝置控制原理 2
裝置簡介 2
三、系統控制原理及設計要求 3
四、旋轉式濾水器控制系統的設計 4
整體結構 4
機械結構 4
五、主電路設計 5
六、plc控制電路設計 7
七、程式設計 6
八、實驗設計總結 13
水電廠濾水器的正常執行是保證水電廠技術供水系統裝置安全執行的一項重要內容，根據水電廠水源的實際情況，選擇一種可靠性高和適應實際水質情況的濾水器，是水電廠技術供水系統執行可靠的保證。目前，我國部分水電廠還採用傳統老式濾水器，由於設計落後、自動化程度低，汙物不能有效排除 。特別是夏季暴風雨季節，水中汙物更加突出，再加上近年來越來越多的塑料瓶、袋等雜物的增多，給電廠安全經濟執行造成困難，機組人員需經常進行人工清理，不但造成經濟損失，而且增加了工人的勞動強度。
本文討論的用plc實現的全自動控制旋轉式濾水器主要用於水力發電廠的生產用水過程中，對進入水廠原水中2cm3以上的漂浮雜物進行過濾除雜。該裝置安裝在水處理車間的進水管道入口處，根據生產用水量的實際需要，既可單台使用，也可多台併聯執行。旋轉式濾水器的基本工作原理是根據旋轉式濾水器進水口、出水口之間的水位壓力差來控制旋轉式濾水器的除雜排汙。
旋轉式濾水器主要用於水力發電廠的生產用水過程中，對進入水廠原水中2cm3 以上的漂浮雜物進行
過濾除雜。該裝置安裝在水處理車間的進水管道入口處，根據生產用水量的實際需要，既可單台使用，也
可多台併聯執行。旋轉式濾水器的基本工作原理是根據旋轉式濾水器進水口、出水口之間的水位壓力差來
控制旋轉式濾水器的除雜排汙。旋轉式濾水器的控制原理如下圖所示：
如圖1所示，旋轉式濾水器具有手動控制和自動控制兩種方式，可實現手動除錯和檢修，人工除雜排汙， 定時自動除雜排汙，差壓自動除雜排汙，超壓停機，計數功能等多種功能。旋轉式濾水器的工作過程主要有以下兩個部分：
正常濾水過程：由於旋轉式濾水器進水與出水口的水流正常，產生的壓力差低於差壓控制器設定值，因此，差壓控制器內微動開關無動作輸出，原水正常過濾。
除雜排汙過程：由於旋轉式過濾器長時間過濾原水，勢必在濾水器內的過濾孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得進水口的水壓大於出水口的水壓，出水量減少，進、出水口產生的壓力差高於差壓控制器設定值，這時差壓控制器內微動開關動作輸出，常開觸點閉合，接通控制系統進行除雜排汙。除雜排汙後旋轉式濾水器又恢復正常濾水狀態，生產供水系統安全執行。
(1) 手動除錯和檢修
sa1手柄指向左45時，接點sa1-1接通，通過sb1、sb2控制按鈕，手動開/關電動閥，通過sb3、sb4控制按鈕，手動開/關濾水器電動機，以便於系統除錯和檢修。
(2) 人工除雜排汙
sa1手柄指向右45時，接點sa1-2接通，人工起動、停止旋轉式濾水器進行除雜排汙。
(3) 定時自動除雜排汙
sa1手柄回零位時，若原水中雜物較少，固體漂浮物也較少，因此，水處理車間的旋轉式濾水器長時間正常濾水，不能進行差壓自動除雜排汙。由於旋轉式濾水器長時間置於水中，各個機械傳動機構會鏽蝕，影響過濾和除雜排汙或導致旋轉式濾水器損壞，因此，需要具有定時自動除雜排汙功能。
(4) 差壓自動除雜排汙
sa1手柄回零位時，若濾水器進、出水口產生的壓力差高於差壓控制器設定值時，旋轉式濾水器自動進行除雜排汙，直到濾水器進、出水口產生的壓力小於差壓控制器設定值時，旋轉式濾水器自動停止除雜排汙，恢復正常濾水狀態。
(5) 超壓停機
旋轉式濾水器內部的過濾孔被小顆粒雜物堵死無法排出，進、出水口的壓力差較高，雖然進行了除雜排汙，但是進、出水口的壓力差仍然未能降到正常值，差壓控制器內微動開關長時間動作（8～10min），需要立即停車，並發出聲光報警。
(6) 計數功能
該裝置不管進行了哪種形式的除雜排汙，每次進行除雜排汙後都要有記錄，因此需要記錄除雜排汙次數（5位）。
(7) 減速機潤滑
在旋轉式濾水器上裝有行星擺線針輪減速機，由輸油幫浦將油室中的潤滑油源源地送入減速機，液壓幫浦拖動電動機與濾水器電動機同步執行。
(8) 除雜排汙閥門的電動裝置
內設三相交流非同步電動機380v/60w、閥門限位開關和電動機過熱保護，通過正、反相執行實現開閥、關閥功能。
在旋轉式濾水器設計中，乙個主要的問題就是汙物的有效排放，這裡採用兩台電機：主電動機(濾水器電動機)和排汙電動機(控制排汙閥的開關)配合來完成此功能。總結構如圖1所示。
系統的輸入包括壓力差訊號輸人和方式選擇輸入等，濾水器有進水口、出水口、排汙出口，與系統進出水口相銜接的部分不再贅述。
旋轉式濾水器主要由轉動軸、定位杆、支架殼體、網芯、進水口、出水口、排汙口等組成一般水質為淡水型的，濾網和內部主要部件為不鏽鋼材質。網芯中的網孔用沖床一次製成，具有耐腐蝕、不生鏽，表面光潔、不易結垢的特性。機械部分由五部分組成，分別為濾水機構、執行機構、排汙機構、操作單元、保護裝置
(1)濾水機構濾水機構
主要由機殼，濾芯組、旋流子、進出水室、法蘭等部件組成。其工作過程是：水流經人口管進人人口水室，再由水室分配至各濾芯單元過濾，將水中的大顆粒雜質濾掉後，由濾芯內流向濾芯外的環形集水室，再經出水管送至各冷卻器，雜物留在各濾芯單元內。
(2)執行機構執行機構
由驅動電機、減速器、定位鎖緊裝置、排汙電機及相關部件組成，其作用是按照控制台發來的指令，完成預定的動作，使濾芯旋轉一定角度或開關排汙閥門。
(3)排汙機構
排荇機構由排汙臺、旋流子、支架、排汙管及排枵閥等組成。當需要排汙時，轉動濾芯，進行反沖洗。當開啟排汙閥門時，排汙單元濾卷內水流改變方向，從環形水室及相臨單元濾芯內進人排汙單元濾芯內。
當反向流人的沖洗水進入排圬單元濾芯時，被旋流子改變方向，形成一旋流水束，將壁面雜物衝出排汙單元濾芯，並經排汙門排出，直到壁面潔淨為止。
(4)操作單元操作單元
可使整個濾水器實現自動或人工反沖洗，及除雜排汙。設自動時可進行定時自動和差壓自動除雜排汙。網芯單元的沖洗時問，即：排汙時間，可根據實際情況設定。
旋轉式濾水器控制系統的主電路如圖所示。
（1） 主迴路中交流接觸器km3控制濾水器電動機m1、液壓幫浦電動機m2；km1、km2通過正、反轉控制電動閥電動機m3,完成開起閥門和關閉閥門的功能。
（2） 電動機m1、m2、m3由熱繼電器fr1、fr2、fr3實現過載保護。電動閥電動機m3控制器內還裝有常閉熱保護開關，對閥門電動機m3實現雙重保護。
（3） qf為電源總開關，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用和維修方便。
（4） 熔斷器fu1、fu2、fu3分別實現各負載迴路的短路保護。fu4、fu5分別完成交流控制迴路和plc控制迴路的短路保護。
根據設計要求，本系統設計了15個輸入和12個輸出。其中，輸出部份分為220v輸出和24v輸出兩部份。220v輸出為電動機控制的接觸器和報警電鈴輸出；24v輸出為各種指示燈輸出。
由於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，這兩個電源由交流控制電路提供。由於本設計所需的i/o口較少，所以我們選用三菱 fx2n系列小型程式控制器fx2n-48mr作為核心控制器件。 fx2n系列是plc fx家族中最先進的系列。
由於fx2n系列具有如下優點：最大範圍地包容了標準特點、程式執行更快、全面補充了通訊功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模組，它可以為你的工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。fx2n系列plc的特點有：
系統配置既固定又靈活，程式設計簡單，備有可自由選擇，豐富的品種 ，令人放心的高效能、高速運算，使用於多種特殊用途，外部機器通訊簡單化，共同的外部裝置。
七、程式設計
網路1：kp2壓力異常訊號會引發乙個10分鐘的定時，10分鐘壓力不正常會直接引發tj停機訊號，即主電路上的繼電器斷開整個迴路。
網路2是乙個除雜過程的迴圈。具體是除雜訊號引發km3電動機過濾器一段時間（1分鐘）。一分鐘後（定時器計時）開啟km1開閥電機開啟閥門。
同時前面的km3電動機過濾器被km1開閥電機訊號斷開。閥門開啟10秒鐘（定時器計時）之後通過限位開關（開啟限位與關閉限位）來引導開閥的結束與關閥的始末。閥門開啟10秒鐘（定時器計時）之後通過限位開關（開啟限位與關閉限位）來引導開閥的結束與關閥的始末。
最後km1與km2（閥門開關控制電機）都停機。但前面的cz除雜訊號未停止的話，km3過濾器電動機因為無km1與km2的否定。重新啟動。
再度開啟整個過程導致迴圈。總結一下。如果cz除雜訊號不消失，除雜過程就不會停止持續保持迴圈。
網路3是乙個sr置位開關，kp1為壓力正常訊號，它關閉cz除雜訊號來停止之前的除雜過程；kp2是壓力異常訊號，它引發除雜訊號來啟動前面的除雜過程。
網路4是長時間定時（一小時）。利用一分鐘定時器引發計數器60次來計時一小時。然後一小時的定時訊號與另乙個t40（五分鐘）定時訊號組成迴圈脈衝（實質上是閃爍脈衝）。
產生乙個一小時——5分鐘——一小時……的迴圈計時。每過一小時，計時訊號引發cz除雜訊號。5分鐘後關閉cz除雜訊號。
由此來產生定時除雜的控制。（補充，一系列定時都是在sa1開關（總開關）回歸零位自動控制位時開始的。）
網路5為sa1開關（總開關）轉至1位檢測位時的控制，sb1與sb2開關點動km1、km2閥門控制電機。來檢測這些電機是否執行正常。
網路6為sa2開關（總開關）轉至2位檢測位時的控制，sb3與sb4開關啟停除雜過程控制，來達到人工進行除雜的目的。
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