PLC課程設(shè)計(jì)-旋轉(zhuǎn)式濾水器電氣控制系統(tǒng)

1、旋轉(zhuǎn)式濾水器電氣控制系統(tǒng)摘 要：水電廠濾水器的正常運(yùn)行是保證水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要內(nèi)容，根據(jù)水電廠水源的實(shí)際情況，選擇一種可靠性高和適應(yīng)實(shí)際水質(zhì)情況的濾水器，是水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行可靠的保證。目前，我國部分水電廠還采用傳統(tǒng)的老式濾水器，由于設(shè)計(jì)落后、自動(dòng)化程度低，污物不能有效排除 。特別是夏季暴風(fēng)雨季節(jié)，水中污物更加突出，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(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成困難，機(jī)組人員需經(jīng)常進(jìn)行人工清理，不但造成經(jīng)濟(jì)損失，而且增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文討論的用PLC實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)控制旋轉(zhuǎn)式濾水器主要用于水力發(fā)電廠的生產(chǎn)用水過程中，對(duì)進(jìn)入水廠原水中2cm3以上

2、的漂浮雜物進(jìn)行過濾除雜。該設(shè)備安裝在水處理車間的進(jìn)水管道入口處，根據(jù)生產(chǎn)用水量的實(shí)際需要，既可單臺(tái)使用，也可多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)式濾水器的基本工作原理是根據(jù)旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)水口、出水口之間的水位壓力差來控制旋轉(zhuǎn)式濾水器的除雜排污。關(guān)鍵詞：PLC控制；自動(dòng)控制；濾水器；排污 目錄摘要.1第一章 設(shè)備控制原理.3 1.1 設(shè)備簡介.4 1.2 系統(tǒng)控制原理及設(shè)計(jì)要求.4第二章 PLC的概述.6 2.1 PLC的定義.6 2.2 PLC的特點(diǎn).6 2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu).7 2.4 PLC的工作原理. .8 第三章 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).9 3.1 整體結(jié)構(gòu).9 3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu).9 3.3 電

3、氣控制設(shè)計(jì).10 3.3.1 主電路設(shè)計(jì).10 3.3.2 交流控制電路設(shè)計(jì).12 3.3.3 主要參數(shù)計(jì)算.13 3.3.4 PLC控制電路設(shè)計(jì).13 3.3.5 PLC控制的程序設(shè)計(jì).17第四章 基于單片機(jī)的計(jì)數(shù)顯示模塊設(shè)計(jì).21 4.1 計(jì)數(shù)顯示控制電路設(shè)計(jì).21 4.2 計(jì)數(shù)顯示程序設(shè)計(jì).22課程設(shè)計(jì)總結(jié).25參考文獻(xiàn).26附錄： 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的元器件清單.26 第一章 設(shè)備控制原理旋轉(zhuǎn)式濾水器接入管道系統(tǒng)后，水就會(huì)從進(jìn)水口進(jìn)入濾水器，過濾后的水從出水口流出，當(dāng)水中雜質(zhì)通過網(wǎng)芯時(shí)，由于體積大于網(wǎng)芯孔，而被截留在網(wǎng)芯上，當(dāng)聚積到一定數(shù)量時(shí)，即造成進(jìn)水口和出水口有一定壓差。這時(shí)可轉(zhuǎn)

4、動(dòng)網(wǎng)芯進(jìn)行自動(dòng)反沖洗，雜質(zhì)將會(huì)從排污口自行排出。旋轉(zhuǎn)式濾水器的控制原理如下圖圖1所示： 圖1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制原理圖 1.1 設(shè)備簡介 如圖1所示，旋轉(zhuǎn)式濾水器具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)試和檢修，人工除雜排污， 定時(shí)自動(dòng)除雜排污，差壓自動(dòng)除雜排污，超壓停機(jī)，計(jì)數(shù)功能等多種功能。旋轉(zhuǎn)式濾水器的工作過程主要有以下兩個(gè)部分：正常濾水過程：由于旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)水與出水口的水流正常，產(chǎn)生的壓力差低于差壓控制器設(shè)定值，因此，差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)無動(dòng)作輸出，原水正常過濾。 除雜排污過程：由于旋轉(zhuǎn)式過濾器長時(shí)間過濾原水，勢必在濾水器內(nèi)的過濾孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得進(jìn)水口的水壓大于出水口的

5、水壓，出水量減少，進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值，這時(shí)差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作輸出，常開觸點(diǎn)閉合，接通控制系統(tǒng)進(jìn)行除雜排污。除雜排污后旋轉(zhuǎn)式濾水器又恢復(fù)正常濾水狀態(tài)，生 產(chǎn)供水系統(tǒng)安全運(yùn)行。1.2 系統(tǒng)控制原理及設(shè)計(jì)要求 (1) 手動(dòng)調(diào)試和檢修 SA1手柄指向左45時(shí)，接點(diǎn)SA1-1接通，通過SB1、SB2控制按鈕，手動(dòng)開/關(guān)電動(dòng)閥，通過SB3、SB4控制按鈕，手動(dòng)開/關(guān)濾水器電動(dòng)機(jī)，以便于系統(tǒng)調(diào)試和檢修。 (2) 人工除雜排污 SA1手柄指向右45時(shí)，接點(diǎn)SA1-2接通，人工起動(dòng)、停止旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)行除雜排污。 (3) 定時(shí)自動(dòng)除雜排污：SA1手柄回零位時(shí)，若原水中雜物較少，固體

6、漂浮物也較少，因此，水處理車間的旋轉(zhuǎn)式濾水器長時(shí)間正常濾水，不能進(jìn)行差壓自動(dòng)除雜排污。由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長時(shí)間置于水中，各個(gè)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)銹蝕，影響過濾和除雜排污或?qū)е滦D(zhuǎn)式濾水器損壞，因此，需要具有定時(shí)自動(dòng)除雜排污功能。 (4) 差壓自動(dòng)除雜排污 SA1手柄回零位時(shí)，若濾水器進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值時(shí)，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動(dòng)進(jìn)行除雜排污，直到濾水器進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力小于差壓控制器設(shè)定值時(shí)，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動(dòng)停止除雜排污，恢復(fù)正常濾水狀態(tài)。 (5) 超壓停機(jī) 旋轉(zhuǎn)式濾水器內(nèi)部的過濾孔被小顆粒雜物堵死無法排出，進(jìn)、出水口的壓力差較高，雖然進(jìn)行了除雜排污，但是進(jìn)、出水口的壓力差仍然未能降

7、到正常值，差壓控制器內(nèi)微動(dòng)開關(guān)長時(shí)間動(dòng)作（810min），需要立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警。 (6) 計(jì)數(shù)功能 該設(shè)備不管進(jìn)行了哪種形式的除雜排污，每次進(jìn)行除雜排污后都要有記錄，因此需要記錄除雜排污次數(shù)（5位）。 (7) 減速機(jī)潤滑 在旋轉(zhuǎn)式濾水器上裝有行星擺線針輪減速機(jī)，由輸油泵將油室中的潤滑油源源地送入減速機(jī)，液壓泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)與濾水器電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行。 (8) 除雜排污閥門的電動(dòng)裝置 內(nèi)設(shè)三相交流異步電動(dòng)機(jī)380V/60W、閥門限位開關(guān)和電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)，通過正、反相運(yùn)行實(shí)現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能。 第二章 PLC的概述2.1 PLC的定義PLC即可編程控制器是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PL

8、C英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，它的定義是: 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用于在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。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)。PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。2.2 PLC的特點(diǎn)（1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可

9、靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。（2） 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)

10、字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。（3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)

11、維護(hù)也變得容易起來。（5） 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同2.3.1 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I

12、/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。2.3.2存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。2.3.3電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接

13、到交流電網(wǎng)上去。2.4 PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。(一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀

14、入。(二) 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。(三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸

15、出。第3章 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 整體結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)式濾水器設(shè)計(jì)中，一個(gè)主要的問題就是污物的有效排放，這里采用兩臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)(濾水器電動(dòng)機(jī))和排污電動(dòng)機(jī)(控制排污閥的開關(guān))配合來完成此功能?？偨Y(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)的輸入包括壓力差信號(hào)輸人和方式選擇輸入等，濾水器有進(jìn)水口、出水口、排污出口，與系統(tǒng)進(jìn)出水口相銜接的部分不再贅述。3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式濾水器主要由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、定位桿、支架殼體、網(wǎng)芯、進(jìn)水口、出水口、排污口等組成 一般水質(zhì)為淡水型的，濾網(wǎng)和內(nèi)部主要部件為不銹鋼材質(zhì)。網(wǎng)芯中的網(wǎng)孔用沖床一次制成，具有耐腐蝕、不生銹，表面光潔、不易結(jié)垢的特性。機(jī)械部分由五部分組成，分別為濾水機(jī)構(gòu)、執(zhí)行

16、機(jī)構(gòu)、排污機(jī)構(gòu)、操作單元、保護(hù)裝置(1) 濾水機(jī)構(gòu)濾水機(jī)構(gòu)主要由機(jī)殼，濾芯組、旋流子、進(jìn)出水室、法蘭等部件組成。其工作過程是：水流經(jīng)人口管進(jìn)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(zhì)濾掉后，由濾芯內(nèi)流向?yàn)V芯外的環(huán)形集水室，再經(jīng)出水管送至各冷卻器，雜物留在各濾芯單元內(nèi)。(2) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、定位鎖緊裝置、排污電機(jī)及相關(guān)部件組成，其作用是按照控制臺(tái)發(fā)來的指令，完成預(yù)定的動(dòng)作，使濾芯旋轉(zhuǎn)一定角度或開關(guān)排污閥門。(3) 排污機(jī)構(gòu) 排荇機(jī)構(gòu)由排污臺(tái)、旋流子、支架、排污管及排枵閥等組成。當(dāng)需要排污時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)濾芯，進(jìn)行反沖洗。當(dāng)打開排污閥門時(shí)，排污單元濾卷內(nèi)水流改變方向

17、，從環(huán)形水室及相臨單元濾芯內(nèi)進(jìn)人排污單元濾芯內(nèi)。當(dāng)反向流人的沖洗水進(jìn)入排圬單元濾芯時(shí)，被旋流子改變方向，形成一旋流水束，將壁面雜物沖出排污單元濾芯，并經(jīng)排污門排出，直到壁面潔凈為止。(4) 操作單元操作單元可使整個(gè)濾水器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或人工反沖洗，及除雜排污。設(shè)自動(dòng)時(shí)可進(jìn)行定時(shí)自動(dòng)和差壓自動(dòng)除雜排污。網(wǎng)芯單元的沖洗時(shí)問，即：排污時(shí)間，可根據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)定。(5) 保護(hù)裝置本裝置主要設(shè)置電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)裝置和超高壓報(bào)警停車裝置。在電機(jī)過載時(shí)和超高壓時(shí)，能及時(shí)切斷電源，保護(hù)電動(dòng)機(jī)；超高壓時(shí)還能進(jìn)行報(bào)警，提醒操作人員及時(shí)排除故障。3.3 電氣控制設(shè)計(jì)3.3.1 主電路設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的主電路如圖2

18、所示。 （1） 主回路中交流接觸器KM3控制濾水器電動(dòng)機(jī)M1、液壓泵電動(dòng)機(jī)M2；KM1、KM2通過正、反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M3,完成開起閥門和關(guān)閉閥門的功能。 （2） 電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3由熱繼電器FR1、FR2、FR3實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M3控制器內(nèi)還裝有常閉熱保護(hù)開關(guān)，對(duì)閥門電動(dòng)機(jī)M3實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。 （3） QF為電源總開關(guān)，既可完成主電路的短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔茫褂煤途S修方便。 （4） 熔斷器FU1、FU2、FU3分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。FU4、FU5分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護(hù)。 圖2 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)主電路圖3.3.2 交流控制電

19、路設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的交流控制電路圖如圖3所示。 圖3 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)交流控制電路圖3.3.2 交流控制電路設(shè)計(jì)（1） 控制電路有電源指示HL。PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。（2） 隔離變壓器TC的選用根據(jù)PLC耗電量配置，可以配置標(biāo)準(zhǔn)型、變比1：1、容量100VA隔離變壓器。（3） 3臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3的過載保護(hù)，分別由3個(gè)熱繼電器FR1、FR2、FR3、實(shí)現(xiàn)，將其常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后與中間繼電器KA1連接構(gòu)成過載保護(hù)信號(hào)，KA1還起到電壓轉(zhuǎn)換的作用，將220V交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流24V信號(hào)送入PLC完成過載保護(hù)控制功能。（4）報(bào)警電鈴HA為AC200V/8W，

20、在出現(xiàn)超高壓差時(shí)進(jìn)行報(bào)警。（5）差壓變送器是差壓自動(dòng)控制的關(guān)鍵傳感器件，輸出為壓差信號(hào)。差壓變送器測量范圍為0.30.8MPa可調(diào)，電感性電接點(diǎn)輸出：AC220V,1A。（6）由于控制電路的指示燈工作電壓為直流24V，所以將220V電源電壓經(jīng)過變比為8：1的降壓變壓器進(jìn)行電壓變換得到交流為27.5V的交流電，再經(jīng)過整流電路、濾波電路得到24V的直流電壓。（7）控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)顯示模塊選用AT89S51單片機(jī)作為控制芯片，單片機(jī)供電電源需要直流5伏電壓，要經(jīng)過變比為20：1的降壓變壓器進(jìn)行變壓得到交流為11V交流電，并且經(jīng)過整流電壓變成直流電壓為24V的直流電。3.3.3 主要參數(shù)計(jì)算（1）斷路器

21、QF脫扣電流。斷路器為供電系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對(duì)象為電感性負(fù)載交流電動(dòng)機(jī)，斷路器過電流脫扣值按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的1.7倍整定。旋轉(zhuǎn)式濾水器有1.5KW負(fù)載電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，起動(dòng)電流較大，其余二臺(tái)為100W以下，起動(dòng)電流較小，工藝要求濾水器電動(dòng)機(jī)和液壓泵電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)運(yùn)行，因此可根據(jù)1.5kW電動(dòng)機(jī)選擇自動(dòng)開關(guān)QF脫扣電流IQF：IQF1.7IN=1.73A5.1A5A，選用IQF5A的斷路器。（2） 熔斷器FU熔體額定電流。以濾水器電動(dòng)機(jī)為例，223A6A，選用6A的熔體。其余熔體額定電流的選擇，按上述方法選配。（3） 熱繼電器的選擇參照相關(guān)技術(shù)資料選取。3.3.4 PLC控制電路設(shè)計(jì) （1）

22、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了15個(gè)輸入和12個(gè)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(dòng)機(jī)控制的接觸器和報(bào)警電鈴輸出；24V輸出為各種指示燈輸出。由于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(gè)電源由交流控制電路提供。由于本設(shè)計(jì)所需的I/O口較少，所以我們選用三菱 FX2N系列小型程控器FX2N-48MR作為核心控制器件。 FX2N系列是PLC FX家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N系列具有如下優(yōu)點(diǎn)：最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工

23、廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N系列PLC的特點(diǎn)有：系統(tǒng)配置既固定又靈活，編程簡單，備有可自由選擇，豐富的品種 ，令人放心的高性能、高速運(yùn)算，使用于多種特殊用途，外部機(jī)器通訊簡單化，共同的外部設(shè)備。圖4 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC控制電路圖旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸入輸出接口功能和相關(guān)說明 PLC輸入接口功能如下表1所示，輸出接口功能如下表2所示。 表1 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸入接口功能表程序輸入文字符號(hào)說明X000SA1-1手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)（左45度）X001SA1-2人工除雜排污控制轉(zhuǎn)換開關(guān)（右45度）X002 SA1-0轉(zhuǎn)換開關(guān)零位X003SB1手動(dòng)開電動(dòng)閥

24、按鈕X004SB2手動(dòng)關(guān)電動(dòng)閥按鈕X005SB3手動(dòng)開濾水器、液壓泵按鈕X006SB4手動(dòng)關(guān)濾水器、液壓泵按鈕X007KP差壓變送器信號(hào)X010KM1開電動(dòng)閥信號(hào)X011KM2關(guān)電動(dòng)閥信號(hào)X012KM3濾水器、液壓泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)X013KA1（FR）電動(dòng)機(jī)過載信號(hào)X014SQ1電動(dòng)閥打開限位開關(guān)X015SQ2電動(dòng)閥關(guān)閉限位開關(guān)X016SB5故障報(bào)警顯示關(guān)閉開關(guān) 表2 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表 程序輸出文字符號(hào)說明Y010KM1開電動(dòng)閥接觸器Y011KM2關(guān)電動(dòng)閥接觸器Y012KM3濾水器、液壓泵運(yùn)行接觸器Y000HL1手動(dòng)控制指示燈Y001HL2人工除雜排污指示燈Y002H

25、L3定時(shí)自動(dòng)除雜排污指示燈Y003HL4差壓自動(dòng)除雜排污指示燈Y004HL5故障指示燈Y005HL6開電動(dòng)閥指示燈Y006HL7關(guān)電動(dòng)閥指示燈Y007HL8濾水器、液壓泵運(yùn)行指示燈Y013KA2（HA）報(bào)警電鈴控制電路圖中L5作為PLC輸出回路的220V電源，分別向輸出回路的220V交流負(fù)載供電，輸出回路COM2接入電源N端。VC24V作為PLC輸出回路的24V直流電源，向電路中的所有指示燈供電，輸出回路COM1接入直流電源的GND端。光電耦合器件做為信號(hào)轉(zhuǎn)換器件，將PLC的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能接收的計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，通過單片機(jī)進(jìn)行排污次數(shù)的計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值通過8段數(shù)碼管顯示出來。光電耦合器件的

26、輸入信號(hào)是濾水器電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行的輸出信號(hào)。3.3.5 PLC控制的程序設(shè)計(jì) （1）程序流程圖如下圖5所示。 圖5 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC程序流程圖 （2）旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC程序梯形圖如下圖6所示。圖6 旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC程序梯形圖（3）旋轉(zhuǎn)式濾水器控制系統(tǒng)的PLC程序指令表如下所示第四章 基于單片機(jī)的計(jì)數(shù)顯示模塊設(shè)計(jì)4.1 計(jì)數(shù)顯示控制電路設(shè)計(jì) 圖8 基于51單片機(jī)的計(jì)數(shù)顯示模塊電路原理圖AT89S51單片機(jī)是Atmel工司生產(chǎn)的8位單片機(jī)。它由以下功能部件組成：1） 中央處理單元（8位） 數(shù)據(jù)處理、測試位，置位，復(fù)位 位操作 2）只讀存儲(chǔ)器（4KB或8KB） 永久性

27、存儲(chǔ)應(yīng)用程序，掩模ROM、EPROM、EEPROM3） 隨機(jī)存取內(nèi)存（128B、128B SFR） 在程序運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)工作變量和資4）并行輸入/輸出口（I / O）32位 作系統(tǒng)總線、擴(kuò)展外存、I / O接口芯片5 ）串行輸入/輸出口（2條） 串行通信、擴(kuò)展I / O接口芯片6）定時(shí)/計(jì)數(shù)器（16位、加1計(jì)數(shù)） 計(jì)滿溢出、中斷標(biāo)志置位、向CPU提出中斷請(qǐng)求，與CPU之間獨(dú)立工作 7）時(shí)鐘電路 內(nèi)振、外振。 8）中斷系統(tǒng) 五源中斷、2級(jí)優(yōu)先。本課設(shè)所使用到的單片機(jī)資源有：并行輸出口13位，外部中斷P3.2。13位并行輸出口用于計(jì)數(shù)值的顯示，外部中斷用于排污次數(shù)的計(jì)數(shù)。單片機(jī)通過中斷程序?qū)ε盼鄞螖?shù)進(jìn)

28、行計(jì)數(shù)，然后將計(jì)數(shù)值通過5位數(shù)碼管顯示出來，最大顯示數(shù)值為99999。數(shù)碼管選共陽型數(shù)碼管。4.2 計(jì)數(shù)顯示程序設(shè)計(jì)以下為數(shù)碼管顯示的C語言程序。#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int/5共陽數(shù)碼管， 數(shù)字從09代碼Uchar code Num=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09;uchar code Segbit = 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef;/位選從高位到低位unsigned long int Count; /計(jì)數(shù)用/

29、延時(shí)子程序void delay( uint cnt ) uchar i,j; for(i = cnt; i; i-) for(d = 120; d; d-);void main( void )Count = 0; /設(shè)計(jì)數(shù)初值IT0 = 1; /下降沿觸發(fā)方式EX0 = 1; /中斷允許 EA = 1; /開總中斷while(1)P1 = Segbit0;P2 = NumCount/10000;/顯示萬位delay(550);P1 = Segbit1;P2 = Num(Count/1000)%10; /顯示千位delay(550);P1 = Segbit2;P2 = Num(Count/100

30、)%10; /顯示百位delay(550);P1 = Segbit3;P2 = Num(Count/10)%10; /顯示十位delay(550); P1 = Segbit4;P2 = NumCount%10; /顯示個(gè)位delay(550); /中斷計(jì)數(shù)程序void PLCCount( void ) interrupt 0 using 0Count+;if (Count = 99999)Count = 0;課程設(shè)計(jì)總結(jié)時(shí)間過得真快，一轉(zhuǎn)眼一周半的課程設(shè)計(jì)就結(jié)束了，說不上是每一份經(jīng)過都會(huì)成為記憶，但這次課程設(shè)計(jì)給我?guī)淼木o張感受卻是那么真實(shí)、難以忘懷。經(jīng)過一個(gè)半星期的PLC課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺

31、。我當(dāng)接到自己的課程題目，仔細(xì)閱讀了設(shè)計(jì)要求，更加感到無從下手，真的不知道怎么辦。于是在周二開完動(dòng)員大會(huì)后，我就去圖了書館借了三本關(guān)于PLC控制和設(shè)計(jì)實(shí)例的資料書，回來后又上網(wǎng)搜集相關(guān)資料。在這個(gè)過程中才發(fā)現(xiàn)原來我們身邊原來有這么多資源可以供我們使用，以前用的實(shí)在太少了。接下來我和與我做同一個(gè)課設(shè)的同學(xué)們在一起討論我們這個(gè)課程設(shè)計(jì)。通過討論我對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)有了初步的了解。接下來的幾天我開始了根據(jù)現(xiàn)有資料和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中我不斷的思考，不斷地改進(jìn)電路和程序設(shè)計(jì)。第二周周一我去了實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。經(jīng)過一翻改動(dòng)，我的程序終實(shí)現(xiàn)了基本的控制功能要求。第二周周二下午，我開始畫大圖，直

32、周三上午才畫完。說明書不好寫，有很多圖要畫，很多相關(guān)資料都是需要查找，并總結(jié)自己的設(shè)計(jì)。不管怎樣，我克服了重重困難，最終完成了課程設(shè)計(jì)。雖然課程設(shè)計(jì)的過程不輕松，但是在這過程中我的收獲是豐富的。課程設(shè)計(jì)鍛煉了我獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立研究、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，也增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力。通過這次課程設(shè)計(jì)我對(duì)PLC有了更深入的了解，能熟練地使用PLC軟件編程，我想這對(duì)自己今后的學(xué)習(xí)和就業(yè)都會(huì)有很大的幫助。最后我也很感謝指導(dǎo)老師對(duì)我的精心指導(dǎo)和耐心解答。參考文獻(xiàn)1 劉淑芳，劉同安FZLQ 型全自動(dòng)清污濾水器工業(yè)試驗(yàn)口水電站機(jī)電技術(shù)1995，lO(增刊)：56582 羼文獻(xiàn)CKL一3000型