目錄

前言.....................................................................1

第一章概述...............................................................2

1.1V型濾池的結(jié)構(gòu)與作用..............................................2

1.2設(shè)計(jì)思路..........................................................3

第二章V型濾池控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)........................................5

2.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)..................................................5

2.2控制系統(tǒng)主要元器件的選擇.........................................6

2.2.1PLC的選擇..................................................7

2.2.2超聲波水位計(jì)的原理與使用...................................10

2.2.3開關(guān)選擇...................................................10

2.3控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)..............................................11

2.3.1控制方式選擇電路...........................................11

2.3.2閥門的開關(guān)控制電路.........................................12

2.3.3PLC輸入與水位控制電路....................................16

第三章V型濾池控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)....................................19

3.1主程序的編制.....................................................19

3.1.1參數(shù)的設(shè)定.................................................20

3.1.28CP指令與參數(shù)整定計(jì)算....................................20

3.1.3MSG指令與錯(cuò)誤位的屏蔽....................................24

3.2閥門控制子程序（U:3）的編制....................................26

3.2.1進(jìn)水閥控制子程序...........................................27

3.2.2水沖閥控制子程序...........................................28

3.2.3氣沖閥控制子程序...........................................29

3.2.4排污閥控制子程序...........................................30

3.2.5排氣閥控制子程序...........................................31

3.2.6反沖洗時(shí)的水位控制.........................................32

3.3過濾控制子程序（U:4）的編制.....................................33

3.3.1PID指令的使用.............................................33

3.3.2過濾控制基本流程...........................................36

第四章現(xiàn)場調(diào)試.........................................................39

4.1調(diào)試步驟.........................................................39

4.2主要問題與解決方案..............................................40

第五章結(jié)論............................................................42

致謝...................................................................43

參考文獻(xiàn)................................................................44

附錄一V型濾池系統(tǒng)電氣控制原理圖.......................................45

附錄二V型濾池系統(tǒng)梯形圖程序...........................................53

精選資料

-X-￡.?=?

刖B

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我所做的題目是V型濾池控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。V型濾池是我

國于20世紀(jì)80年代末從法國Degremont公司引進(jìn)的一項(xiàng)用于自來水廠對源

頭水進(jìn)行過濾的技術(shù)，大部分90年代后新建的水廠都采用了這項(xiàng)技術(shù)，它是

在普通快濾池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它具有出水水質(zhì)好、濾速高、節(jié)能、自動化

管理等特點(diǎn)。

V型濾池的工作狀態(tài)可分為以下兩種：①過濾工作狀態(tài)，這時(shí)V型濾池

是恒水位過濾，出水閥根據(jù)池內(nèi)水位的高、低，自動調(diào)節(jié)開啟程度，以保證池

內(nèi)的水位恒定；②反沖洗狀態(tài)，反沖洗按照氣洗一氣水混沖一表面掃洗一水沖

洗的步驟進(jìn)行，需要對各閥門的開關(guān)動作進(jìn)行協(xié)調(diào)的控制，才能完成反沖洗工

作。通過采用PLC對濾池的過濾狀態(tài)和反沖洗狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)濾池控制

的自動化。

當(dāng)初我國引進(jìn)的V型濾池控制系統(tǒng)采用的是德國西門子的PLC控制，之

后也有人改用三菱或是歐姆龍的PLC進(jìn)行控制，在本次設(shè)計(jì)中，我采用了

Allen-Bradley公司的SLC-500型PLC來對濾池系統(tǒng)進(jìn)行控制。

Allen-Bradley公司所生產(chǎn)的SLC-500系列處理器，體積小，功能強(qiáng)，配

置靈活，性價(jià)比高，特別適合中、小型應(yīng)用，它可以控制單個(gè)機(jī)架中的全部I/O

端口，并且有一個(gè)非常強(qiáng)大的控制器裝置。它使用的I/O機(jī)架的尺寸比它前一

代的PLC-5系列的更小，所以所需要的控制面板空間也要比PLC-5系列中所

使用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的機(jī)架小得多。因此這一系列的PLC已經(jīng)成為目前大多數(shù)新

項(xiàng)目的首選。

在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，整個(gè)V型濾池系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)以及濾池的過濾

控制和閥門控制的PLC梯形圖設(shè)計(jì)是由我完成的。而在閥門控制部分的梯形

圖程序中，反沖洗條件和反沖洗的四個(gè)步驟的條件判定是由蘇州學(xué)院李云同學(xué)

完成設(shè)計(jì)的，在論文中我直接引用了其結(jié)果，在此表示感謝。

第一章概述

1.1V型濾池的結(jié)構(gòu)與作用

V型濾池（圖1-1）是我國于20世紀(jì)80年代末從法國Degremont公司

圖1-1V型濾池結(jié)構(gòu)示意圖

進(jìn)的一項(xiàng)用于自來水廠對源頭水進(jìn)行過濾的技術(shù)，我國大部分90年代后新建

的水廠都采用了這項(xiàng)技術(shù)，它是在普通快濾池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在進(jìn)行水處

理時(shí)，從平流池流入的經(jīng)過加帆和初步沉淀處理的水從進(jìn)水閥流入V型濾池，

在此處再經(jīng)過池底部的石英砂層的過濾就直接進(jìn)入地底的清水庫中，再經(jīng)過加

氧后通過管道向外界供水。由于它采用了較粗、較厚的顆粒均勻的石英砂濾層，

并使用不使濾層膨脹的氣、水同時(shí)反沖洗，又具有待濾水表面掃洗的功能，因

此它具有出水水質(zhì)好、濾速高、運(yùn)行周期長、反沖洗效果好、節(jié)能和便于自動

化管理等特點(diǎn)。

每一格V型濾池都有進(jìn)水閥、氣沖閥、水沖閥、出水閥、排污閥、排氣

閥各一個(gè)，共6個(gè)閥門；反沖洗系統(tǒng)配有反沖水泵和風(fēng)機(jī)。在正常過濾狀態(tài)下，

該濾池的水位要求穩(wěn)定在120cm,這主要是由出水閥的控制來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)水

位過高時(shí)，出水閥就加大開度，當(dāng)水位過低時(shí)，出水閥就減小開度，通過這樣

不斷的來調(diào)節(jié)出水閥的開度，從而實(shí)現(xiàn)濾池的恒水位控制。當(dāng)濾池使用時(shí)間過

青選資料

長時(shí)，濾池中因過濾而產(chǎn)生的雜質(zhì)含量就會過高，因此要定期對濾池進(jìn)行反沖

洗，一般是每隔48小時(shí)就要沖洗一次，反沖洗的過程可分為以下幾個(gè)階段：

(1)氣沖階段在該階段，進(jìn)水閥、水沖閥和排氣閥關(guān)閉，氣沖閥和排

污閥打開；

(2)氣水混沖階段在該階段，進(jìn)水閥關(guān)閉，水沖閥打開，氣沖閥打開，

排氣閥關(guān)閉，排污閥打開；

(3)表面掃洗階段在該階段，進(jìn)水閥關(guān)閉，水沖閥打開，氣沖閥打開，

排氣閥關(guān)閉，排污閥打開；

(4)水沖階段在該階段，進(jìn)水閥和氣沖閥關(guān)閉，水沖閥、排氣閥和排

污閥打開。

這里氣水混沖和表面掃洗時(shí)的閥門狀態(tài)是相同的，但前者是在對底層沖

洗，后者是在對表層沖洗，兩者是不同的。此外，在反沖洗時(shí)還必須使水位下

降至ij60cmo

1.2設(shè)計(jì)思路

V型濾池的工作狀態(tài)分為正常過濾狀態(tài)和反沖洗狀態(tài)兩種。在正常過濾狀

態(tài)下進(jìn)水閥是打開的，氣沖閥、水沖閥、排污閥、排氣閥均關(guān)閉，只需要控制

出水閥的開度，使水位能穩(wěn)定在120cm即可；而在反沖洗狀態(tài)時(shí)，除了要控

制出水閥開度，使水位下降到60cm,還要適時(shí)地控制其它各閥門的開關(guān)，只

有在各閥門的協(xié)調(diào)控制下才能完成反沖洗工作。由此可以知，V型濾池控制系

統(tǒng)就是控制上述的六個(gè)閥門。

對上述閥門的控制可分為自動控制和手動控制。自動控制是由PLC編程

來實(shí)現(xiàn)的，在這里我們選用了Allen-Bradley公司的SLC-500型PLC，它又可

分為兩種狀態(tài)：①全自動控制。在這種控制方式下，無需人工參與，所有操作

都由PLC自動實(shí)現(xiàn)；②半自動控制(鍵控卜它也屬于自動控制，當(dāng)全自動控

制方式出現(xiàn)問題時(shí)，可以通過這種方式來人為地使PLC梯形圖中的一些梯級

條件滿足，達(dá)到控制的目的。在手動控制方式下，工作人員通過開關(guān)按鈕直接

控制各閥門的開關(guān)，顯然這樣的直接控制是無法精確的對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，但這

種方式還是必要的，當(dāng)自動控制設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，就可以通過這種方式來維持

系統(tǒng)運(yùn)行。

精選資料

在自動控制部分，編制PLC流程圖時(shí)可以根據(jù)濾池的工作狀態(tài)分成兩個(gè)

子程序：①正常過濾時(shí)控制水位的過濾子程序：②反沖洗時(shí)控制各個(gè)閥門的閥

門控制子程序。而對于一些參數(shù)還有通訊方面的設(shè)置則放在主程序中，便于管

理和進(jìn)行設(shè)置。在過濾子程序中，水位的控制需要用到PID調(diào)節(jié)才能真正實(shí)

現(xiàn)精確水位的控制。此外，在通過水位來調(diào)節(jié)出水閥開度時(shí)還必須將水位與閥

門的開度整定到一個(gè)相同的范圍內(nèi)，這樣兩者才能進(jìn)行對比。

在手動控制部分，利用中間繼電器控制開關(guān)的通斷來控制閥門的線圈，

從而達(dá)到控制閥門的目的。這里沒有采用PLC來控制，以避免當(dāng)PLC發(fā)生故

障導(dǎo)致自動和手動控制同時(shí)失效的情況。

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第二章V型濾池控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的接入為220V電源，頻率為50HzoPLC機(jī)架部分直

接采用接入的220V電源，PLC模塊與閥門的繼電器部分采用24V直流電源

供電。

2.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

V型濾池控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)如圖2?1所示：

手動控制部分

控制對象

自動控制部分

濾

進(jìn)

水

氣池主

水

沖

沖

子站

閥

閥

閥

排

排

出站PLC

排污閥手動排氣閥手動出水閥手動|

污

氣

水

控制部分控制部分控褊i分|

閥

閥PLC

閥

圖2"V型濾池控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

整個(gè)系統(tǒng)的控制部分分為手動控制和自動控制兩部分，系統(tǒng)的控制對象為

進(jìn)水閥、水沖閥、氣沖閥、排污閥、排氣閥和出水閥這六個(gè)閥門。手動控制部

分由進(jìn)水閥控制電路、水沖閥控制電路、氣沖閥控制電路、排污閥控制電路、

排氣閥控制電路和出水閥控制電路所組成，它們分別對上述六個(gè)閥門實(shí)現(xiàn)控

制；在自動控制部分則是利用PLC來控制閥門，在濾池工作現(xiàn)場安裝的PLC

稱之為子站PLC,利用它來現(xiàn)場控制各閥門的開關(guān)，同時(shí)它又通過光纜與一

個(gè)遠(yuǎn)程的主站PLC相連，該主站PLC能對現(xiàn)場的子站PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀/寫

操作，從而對濾池實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

所設(shè)計(jì)的控制面板示意圖如圖2-2所示。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1打到自動檔時(shí)，

整個(gè)濾池的操作都由PLC來自動控制，控制面板上的所有按鈕都失效；而當(dāng)

SA1打到手動檔時(shí)，操作人員可以根據(jù)具體的需要利用按鈕SB1-SB10來控

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制進(jìn)水閥、水沖閥、氣沖閥、排污閥和排氣閥的開關(guān)，對于出水閥則可以通過

I3|1.|8|%121.9CID

閥門開度計(jì)水位數(shù)顯計(jì)

開到位關(guān)到位開到位關(guān)到位開到位關(guān)到位開到位關(guān)到位開到位關(guān)到位

（紅）（綠）HL4（紅）HL5（綠）HL6（紅）HL7（綠）HL8（紅）HL9（綠）HL10（紅）HL11（綠）

HL10HL0200000000

進(jìn)水閥水沖閥氣沖閥排污閥排氣閥

OOOOOOOOOO

閥開閥關(guān)閥開閥關(guān)閥開閥關(guān)閥開閥關(guān)閥開閥關(guān)

SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10

手動◎動

轉(zhuǎn)換開關(guān)-SA1

調(diào)圖2-2控制面板示意圖

節(jié)RP來控制其開度，從而達(dá)到控制水位的目的。閥門開度計(jì)和水位數(shù)顯計(jì)則

分別顯示了當(dāng)前的出水閥閥門開度和水位高度。

2.2控制系統(tǒng)主要元器件的選擇

在設(shè)計(jì)的電氣原理圖中，所用到的一些主要電器原件清單見表2-1:

表2"電器元件清單

序名稱數(shù)量（個(gè)）圖紙備注

號代號

1空氣開關(guān)3?QF1~-QF3

2熔斷器10FU1-FU10額定電流1A

3中間繼電器18-KA1-KA1~220V2A

7

4中間繼電器5-K1-K5DC24V2A

5三位轉(zhuǎn)換開關(guān)1-SA1帶3NO觸點(diǎn)

6按鈕10-SB1-SB1紅綠各5個(gè)

0

7指示燈10-HL1~?HL1

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0

8開度數(shù)顯計(jì)1-P10~100%/4?20mA輸入

（續(xù)）

序名稱數(shù)?（個(gè)）圖紙備注

號代號

9水位數(shù)顯計(jì)1-P20~4m/4~20mA輸入

10電位器1-RP0-1KQ

11電阻變送器1-V10?1K輸入/4~20mA輸

出

12出水閥門調(diào)節(jié)1-EBF4~20mA輸入/4~20mA

器輸出

13差壓計(jì)1-P4

14超聲波水位計(jì)1-P3

15開關(guān)量輸入模11746-IB16

塊

16開關(guān)量輸出模11746-OB16

塊

17模擬量輸入模11746-NI4

塊

18模擬量輸出模11746-NO4I

塊

19CPU11746-L532

2.2.1PLC的選擇

在PLC市場，羅克韋爾自動化的可編程邏輯控制器技術(shù)非常成熟，是業(yè)

內(nèi)最值得信賴的品牌之一。它旗下的Allen-Bradley公司所生產(chǎn)的SLC-500系

列處理器，體積小，功能強(qiáng)，配置靈活，性價(jià)比高，適用與多種場合，從環(huán)保、

水處理、造紙到石化產(chǎn)業(yè)，從單機(jī)應(yīng)用到分步式控制應(yīng)用，都可以看到它的蹤

影。

SLC-500系列是一種中間控制器，它可以控制單個(gè)機(jī)架中的全部I/O端

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口，并且有一個(gè)非常強(qiáng)大的控制器裝置。它使用的I/O機(jī)架的尺寸比它前一代

的PLC-5系列的更小，所以所需要的控制面板空間也要比PLC-5系列中所使

用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的機(jī)架小得多。這一系列的PLC是大多數(shù)新項(xiàng)目的首選。

這種PLC集成了大量的固定I/O模塊（最多可達(dá)40個(gè)I/O端口，還加一

個(gè)雙插槽的擴(kuò)展機(jī)架）和幾個(gè)多插槽機(jī)架式單元。這種機(jī)架式的

SLC-500/03/04/05能操控多個(gè)I/O機(jī)架，如此一來，它們能處理的I/O端口就

大大增加，其存儲容量也相應(yīng)的增加。大多數(shù)的單元都有一個(gè)DH-485或

RS232編程端口，用于連接作為編程終端的PC機(jī)。

1.開關(guān)量I/O模塊

Allen-Bradley（以下簡稱A-B）SLC-500型PLC的開關(guān)量I/O模塊種類

豐富，目前已有的模塊種類有4、8、16或32個(gè)端口幾種，并可連接到交流、

直流或TTL電平。為了增加靈活性，還有2輸入/2輸出，4輸入/4輸出和6

輸入/6輸出等多種形式的混合模塊可供選擇，其質(zhì)量非常可靠。這些模塊還

提供輸入濾波、光電隔離以及內(nèi)置式浪涌保護(hù)，以保證在工業(yè)環(huán)境下的抗干擾

和可靠性。其主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）LED指示每個(gè)I/O的狀態(tài)，并為故障診斷提供幫助。當(dāng)輸入點(diǎn)得到正

確的信號時(shí)，或處理器讓輸出點(diǎn)使能時(shí)，相應(yīng)LED就會點(diǎn)亮。

2）模塊上所帶端子標(biāo)識示意圖使端子標(biāo)識很容易被理解。

3）所有模塊均在內(nèi)部線路和現(xiàn)場之間提供光電隔離，提高了抗干擾能力，

并且避免了由于現(xiàn)場連線電氣故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)受損。

4）帶熔絲和電子保護(hù)功能的固態(tài)輸出模塊，免除了用戶替換因短路或過

載而損壞的模塊的需要。

5）可拆卸的端子決允許用戶無需重新接線就可替換模塊（并非任何模塊都

活用）。模塊前部提供一個(gè)匹配色碼，以便用戶連接正

確的端子塊。

6）所有模塊的配備均為遮閉型端子塊，以防止現(xiàn)

場接線時(shí)的意外短路。

7）自鎖式裝置保證模塊緊緊的固定在框架上，而

且在把模塊裝入框架或取下時(shí)不需任何工具幫助。

在系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入模塊采用的是1746-舊16（圖

精選資料

2-3）,開關(guān)量輸出模塊采用的是1746-OB16,它們各自的參數(shù)見表2-2:

圖2-31746-IB16模塊

表2-21746-IB16和1746-OB16參數(shù)

產(chǎn)品名稱電壓種類輸入每個(gè)公共背板電流要求

數(shù)目端點(diǎn)數(shù)5Vdc24Vdc

1746-IB1624Vdc161685mA0mA

1746-OB1624Vdc1616280mA0mA

2.模擬量I/O模塊

AB的SLC-500PLC的模擬量I/O模塊主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）用戶可選的輸入模塊允許用戶配置每個(gè)通道，以連接來自現(xiàn)場的各類

電壓或電流信號C

2）高分辨率的輸出模塊有助于實(shí)現(xiàn)高精度的控制。

3）模塊上的輸入濾波功能有效防止電磁干擾的影響。

4）背板隔離保證了輸入信號干擾不會對背板產(chǎn)生影響。

5）可拆卸端子塊允許用戶無需重新連線就可快速替換模塊。

6）通過開路和超量程的故障狀態(tài)信息，用戶可以及時(shí)了解現(xiàn)場情況既能

提高機(jī)器的正常運(yùn)行時(shí)問，還能有效減少故障恢復(fù)時(shí)問。此外模塊還帶有模塊

狀態(tài)指示燈和通道狀態(tài)指示燈。

7）通過控制組態(tài)程序，用戶對通道分別配置，并

可在不干擾CPU運(yùn)行的情況下重新配置。結(jié)合易于使

用的通道配置表，用戶可根據(jù)需要選擇相應(yīng)的輸入類

型、數(shù)據(jù)格式、濾波頻率和狀態(tài)參數(shù)。

在系統(tǒng)中，模擬量輸入模塊采用了1746-NI4

（圖2-4）,模擬量輸出模塊采用的是1746-N04I,圖2-41746-NI4模

塊它們各自的參數(shù)見表2-3:

表2-31746-NI4和1746-N04I參數(shù)

產(chǎn)品名稱每個(gè)模塊的輸入通道背板電流需求量

5Vdc24Vdc

1746-NI44路差分，電壓或電流可選25mA85mA

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1746-NO4I4路電流輸出55mA195mA

在所設(shè)計(jì)的V型濾池控制系統(tǒng)的PLC柜中，四個(gè)I/O模塊的現(xiàn)場安裝如

圖2-5所示，從左到右分別為PLC電源、CPU、輸入模塊1746-IB16、開關(guān)

量

圖2-5現(xiàn)場安裝的I/O模塊

輸出模塊1746-OB16,模擬量輸入模塊1746-NI4、模擬量輸出模塊1746?

N04I,還剩下的4個(gè)為備用模塊，可供以后擴(kuò)展使用。

2.2.2超聲波水位計(jì)的原理與使用

超聲波水位計(jì)在濾池系統(tǒng)中，是用來測量濾池的水位，并將測量值以電流的形

式傳送至PLC模擬量輸入模塊。在這里，選用了河海大學(xué)水文水利自動化研究

所的JH2300型超聲波水位計(jì)，其輸出為4~20mA電流。

超聲波水位計(jì)的主要部件就是一個(gè)超聲式傳感器，其工作原理是發(fā)出一個(gè)聲音

脈沖并計(jì)算聲音返回傳感器的時(shí)間，因?yàn)槁曇艟哂蟹浅７€(wěn)定的傳播速率，所以可以

利用它來測得目標(biāo)的距離。超聲式傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。

超聲式傳感器有數(shù)字

和模擬兩種輸出格式。在

數(shù)字類型的設(shè)備中，在感

應(yīng)范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)傳感器的

測量距離，如果設(shè)備接受圖2-6超聲式傳感器的基本結(jié)構(gòu)

到的返回信號處于距離范圍之內(nèi)，則輸出被激活。模擬類型的設(shè)備會提供對應(yīng)

于一組距離測量值的電流或電壓值。PLC控制器可以通過數(shù)字輸入模塊或者

模擬量輸入模塊讀出這些傳感器的輸出。

所選用的超聲式傳感器發(fā)出頻率在25KHz到50KHz之間的聲波，在低頻

階段，能精確測量到40ft遠(yuǎn)的距離，而在高頻階段,只能限制在測量小于1ft

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以內(nèi)的距離。在發(fā)射器正前方的較小距離之內(nèi)所有部件都有一個(gè)盲區(qū)，該盲區(qū)

大小為0.75in,在使用時(shí)要注意。

2.2.3開關(guān)選擇

1.按鈕的選擇

在系統(tǒng)中，由于采用的電壓輸入較低，且結(jié)構(gòu)不是

太復(fù)雜，因此從設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)緊湊方面以及節(jié)約成本方面

考慮，采用了16mm的小按鈕，如圖2?7所示。按鈕

數(shù)總共10個(gè)，紅色與綠色各5個(gè)，用于在手動方式下

控制進(jìn)水閥、氣沖閥、排氣閥、水沖閥、排污閥5個(gè)

閥門的開關(guān)，按下紅色按鈕后閥門關(guān)閉，按下綠色按鈕閥門圖2-716mm

按鈕

打開。

2.轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇

轉(zhuǎn)換開關(guān)又叫選擇開關(guān)，它在這里是用來

實(shí)現(xiàn)對濾池系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行選擇，使系統(tǒng)

處于手動或是自動方式下工作。轉(zhuǎn)換開關(guān)的式

樣很多,市面上見的比較多的有鑰匙式、手柄

式和長手柄式等，在此處，選用了16mm標(biāo)準(zhǔn)

手柄式旋鈕的轉(zhuǎn)換開關(guān)（圖2-8）o選用帶3個(gè)

觸點(diǎn)的開關(guān)，其中兩個(gè)觸點(diǎn)分別是自動和手動圖2-816mm手柄式轉(zhuǎn)換開關(guān)

方式，第三個(gè)觸點(diǎn)備用。

3.限位開關(guān)

限位開關(guān)是用來探測一個(gè)對象或條件的有無。對象通常是指在機(jī)械循環(huán)運(yùn)動中

移動的對象，在進(jìn)行編程以控制機(jī)械循環(huán)運(yùn)動時(shí)，控制程序需要知道機(jī)械裝置何時(shí)

會處在某個(gè)確切的位置，這時(shí)就需要用到限位開關(guān)。在該濾池系統(tǒng)中，限位開關(guān)用

于探測進(jìn)水閥、氣沖閥、水沖閥和排污閥的開關(guān)狀態(tài)。限位開關(guān)安裝在上述4個(gè)閥

門的閥門口，每個(gè)閥門裝兩個(gè)，分別用來探測閥門開到位（完全打開）和關(guān)到位（完

全關(guān)閉\

2.3控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

精選資料

該電氣原理圖可分為3個(gè)主要部分，分別是：①控制方式選擇部分，②閥

門的開關(guān)控制部分，③PLC輸入與水位控制部分。下面將按照這3個(gè)部分來

進(jìn)行介紹。完整的電器原理圖請參見附錄一中圖1~圖8。

2.3.1控制方式選擇電路

在該電氣原理圖中，轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1是用來選擇系統(tǒng)處于手動還是自動狀態(tài)

的（圖2-9）。當(dāng)SA1處于位置1嚼線

時(shí)為手動檔，當(dāng)SA1處于位置3時(shí)

為自動檔。當(dāng)處于手動檔的時(shí)候中

間繼電器KA1和KA2得電，而當(dāng)

處于自動檔的時(shí)候中間繼電器KA3

和KA4得電。KA1所對應(yīng)的開關(guān)在

原理圖中的位置為：附錄一圖1中

的C6、C8和附錄一招2中的C1□

和C4;KA2所對應(yīng)的開關(guān)在原理圖II

中的位置在附錄一圖2中的C6;-KAI-KA2-KA3-KA4

KA3所對應(yīng)的開關(guān)在原理圖中的位置為：附圖2-9控制方式選

擇電路

錄1圖1中的C7、C9和附錄一圖2中的C3、C5；KA4所對應(yīng)的開關(guān)化附錄

一圖2中的C7和附錄一圖6中的D4、E4o

2.3.2閥門的開關(guān)控制電路

該部分主要是對進(jìn)水閥、氣沖閥、水沖閥、電寢

排污閥和排氣閥這5個(gè)閥門進(jìn)行控制。

1.進(jìn)水閥開關(guān)電路

如圖2-10所示，在正常過濾情況下，進(jìn)水閥

閥門處于打開狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)水閥關(guān)閉時(shí)，如果

處在手動方式下時(shí)，KA1開關(guān)閉合，操作人員可

以按下SB2紅色按鈕，則KA5繼電器得電，SB2

按鈕被鎖住同時(shí)在附錄一圖7中C3位置的KA5

開關(guān)閉合，進(jìn)水閥閥門就會關(guān)閉；當(dāng)需要閥門再

次打開時(shí)，可以按下SB1綠色按鈕，KA5繼電器

□

-KAS

精選資料

失電，附錄一圖7中C3位置的KA5開關(guān)斷開，從而閥門打開。當(dāng)處在自動

方式下時(shí)，KA3開關(guān)閉合，此時(shí)，如果從PLC輸入模塊的輸入端口輸入的測

量值經(jīng)過PLC程序運(yùn)算或者所編制的PLC程序在運(yùn)行過程中滿足了進(jìn)水閥閥

門關(guān)閉的條件，圖2-10進(jìn)水閥開關(guān)電路

則在PLC輸出模塊的輸出端口（附錄一圖5中的OUT:2/0端口）就會輸出

一個(gè)信號，使得K1維電器得電，從而使K1開關(guān)閉合，KA5繼電器得電，附

錄一圖7中C3位置的KA5開關(guān)閉合，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水閥閥門的關(guān)閉；當(dāng)PLC程序

中進(jìn)水閥閥門關(guān)閉條件失去時(shí)，附錄一圖5中的OUT:2/0端口輸出的信號就

會消失，K1繼電器失電，K1開關(guān)打開，KA5繼電器就會失電，附錄一圖7

中C3位置的KA5開關(guān)斷開，從而閥門打開。

2.水沖閥開關(guān)電路

如圖2-11所示，在正常過濾情況下，水沖閥閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要

水沖閥打開時(shí)，如果處在手動方式下時(shí)，KA1開關(guān)閉合，操作人員可以按下

SB3綠色按鈕，則KA6繼電器得電，SB3按鈕被鎖住，同時(shí)在附錄一圖7中

C4位置的KA6開關(guān)閉合，水沖閥閥門就會打開；當(dāng)需要閥門再次關(guān)閉時(shí)，可

以按下SB4紅色按鈕，KA6繼電器失電，附錄一圖7中C4位置的KA6開關(guān)

斷開，從而閥門關(guān)閉c當(dāng)處在自動方式下時(shí)，KA3開關(guān)閉合，此時(shí)，如果從

PLC輸入模塊的輸入端口輸入的測量值經(jīng)過PLC程序運(yùn)算或者所編制的PLC

程序在運(yùn)行過程中滿足了水沖閥閥門打開的條件，則在PLC輸出模塊的輸出

端口（附錄一圖5中的OUT:2/1端口）就會輸出一個(gè)信號，使得K2繼電器

得電，從而使K2開關(guān)閉合，KA6繼電器得電，附錄一圖7中C4位置的KA6

開關(guān)閉合，實(shí)現(xiàn)水沖閥閥門的打開；當(dāng)PLC程序中水沖閥閥門打開條件失去

時(shí)，附錄一圖5中的OUT:2/1端口輸出的信號就會消失，K2繼電器失電，K2

開關(guān)打開，KA6繼電器就會失電，附錄一圖7中C4位置的KA6開關(guān)斷開，

從而閥門關(guān)閉。

3.氣沖閥開關(guān)電路

如圖2-12所示，在正常過濾情況下，氣沖閥閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要

氣沖閥打開時(shí)，如果處在手動方式下時(shí)，KA1開關(guān)閉合，操作人員可以按下

SB5綠色按鈕，則KA7繼電器得電，SB5按鈕被鎖住，同時(shí)在附錄一圖7中

C5位置的KA7開關(guān)閉合，氣沖閥閥門就會打開；當(dāng)需要閥門再次關(guān)閉時(shí)，可

精選資料

以按下SB6紅色按鈕，KA7繼電器失電，附錄一圖7中C5位置的KA7開關(guān)

斷開，從而閥門關(guān)閉c當(dāng)處在自動方式下時(shí)，KA3開關(guān)閉合，此時(shí)，如果從

PLC輸入模塊的輸入端口輸入的測量值經(jīng)過PLC程序運(yùn)算或者所編制的PLC

程序在運(yùn)行過程中滿足了氣沖閥閥門打開的條件，則在PLC輸出模塊的輸出

端口（附錄一圖5中的OUT:2/2端口）就會輸出一個(gè)信號，使得K3繼電器

得電，從而使K3開關(guān)閉合，KA7繼電器得電，附錄一圖7中C5位置的KA7

開關(guān)閉合，實(shí)現(xiàn)氣沖閥閥門的打開；當(dāng)PLC程序中氣沖閥閥門打開條件失去

時(shí)，附錄一圖5中的OUT:2/2端口輸出的信號就會消失，K3繼電器失電，K3

開關(guān)打開，KA7繼電器就會失電，附錄一圖7中C5位置的KA7開關(guān)斷開，

從而使得閥門恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)。

圖2?11水沖閥開關(guān)電路圖2?12氣沖閥開關(guān)電路

4.排污閥開關(guān)電路

如圖2-13所示，在正常過濾情況下，排污閥閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)需要

排污閥打開時(shí)，如果處在手動方式下時(shí)，KA1開關(guān)閉合，操作人員可以按下

SB7綠色按鈕，則KA8繼電器得電，SB7按鈕被鎖住，同時(shí)在附錄一圖7中

C6位置的KA8開關(guān)閉合，排污閥閥門就會打開；當(dāng)需要閥門再次關(guān)閉時(shí)，可

精選資料

以按下SB8紅色按鈕，KA8繼電器失電，附錄一圖7中C6位置的KA8開關(guān)

斷開，從而閥門關(guān)閉c當(dāng)處在自動方式下時(shí)，KA3開關(guān)閉合，此時(shí)，如果從

PLC輸入模塊的輸入端口輸入的測量值經(jīng)過PLC程序運(yùn)算或者所編制的PLC

程序在運(yùn)行過程中滿足了排污閥閥門打開的條件，則在PLC輸出模塊的輸出

端口（附錄一圖5中的OUT:2/3端口）就會輸出一個(gè)信號，使得K4繼電器

得電，從而使K4開關(guān)閉合，KA8繼電器得電，附錄一圖7中C6位置的KA8

開關(guān)閉合，實(shí)現(xiàn)排污閥閥門的打開；當(dāng)PLC程序中排污閥閥門打開條件失去

時(shí)，附錄一圖5中的OUT:2/3端口輸出的信號就會消失，K4繼電器失電，K4

開關(guān)打開，KA8繼電器就會失電，附錄一圖7中C6位置的KA8開關(guān)斷開，

從而閥門關(guān)閉。

5.排氣閥開關(guān)電路

如圖2-14所示，在正常過濾情況下，排氣閥閥門處于打開狀態(tài)，當(dāng)需要

排氣閥關(guān)閉時(shí)，如果處在手動方式下時(shí)，KA2開關(guān)閉合，操作人員可以按下

SB10紅色按鈕，則KA9繼電器得電，SB10發(fā)鈕被鎖住，同時(shí)在附錄一圖7

中C9位置的KA9開關(guān)閉合，排氣閥閥門就會關(guān)閉；當(dāng)需要閥門再次打開時(shí)，

可以按下SB9綠色按鈕，KA9繼電器失電，附錄一圖7中C9位置的KA9開

□

□

-KA8

-KA9

精選資料

圖2-13排污閥開關(guān)電路圖2?14排氣閥開關(guān)電路

開，從而閥門打開。當(dāng)處在自動方式下時(shí)，KA4開關(guān)閉合，此時(shí)，如果從PLC

輸入模塊的輸入端口輸入的測量值經(jīng)過PLC程序運(yùn)算或者所編制的PLC程序

在運(yùn)行過程中滿足了排氣閥閥門關(guān)閉的條件，則在PLC輸出模塊的輸出端口

（附錄一圖5中的OUT:2/4端口）就會輸出一個(gè)信號，使得K5繼電器得電，

從而使K5開關(guān)閉合，KA9繼電器得電，附錄一圖7中C9位置的KA9開關(guān)閉

合，實(shí)現(xiàn)排氣閥閥門的關(guān)閉；當(dāng)PLC程序中排氣閥閥門關(guān)閉條件失去時(shí)，附

錄一圖5中的OUT:2/4端口輸出的信號就會消失，K5繼電器失電，K5開關(guān)

打開，KA9繼電器就會失電，附錄一圖7中C9位置的KA9開關(guān)斷開，從而

閥門打開。

2.3.3PLC輸入與水位控制電路

該部分主要是用來對濾池系統(tǒng)的PLC開關(guān)量輸入模塊輸入閥門的開關(guān)信

息，以及對出水閥進(jìn)行閥門開度控制，從而達(dá)到恒水位控制的目的。

1.PLC開關(guān)量輸入模塊的信號輸入

對開關(guān)量輸入模塊1746■舊16所輸入的信號是進(jìn)水閥、水沖閥、氣沖閥

和排污閥的開關(guān)信號，以及排氣閥的打開信號。

化進(jìn)水閥、水沖閥、氣沖閥和排污閥這4個(gè)閥門的閥門口各裝有2個(gè)限

位開關(guān)（參見附錄一圖3）,用來檢測閥門開到位（完全打開）和關(guān)到位（完

全關(guān)閉）o在每個(gè)限位開關(guān)后都連接一個(gè)中間繼電器，而在輸入模塊的每個(gè)輸

入端口又裝有與中間繼電器相關(guān)聯(lián)的開關(guān)（參見附錄一圖5）,當(dāng)閥門開到位

或關(guān)到位時(shí)，限位開關(guān)閉合，所連接的中間繼電器就得電，輸入端口的關(guān)聯(lián)開

關(guān)就會閉合，閥門的開關(guān)信息就輸入到了PLC中。各閥門開關(guān)狀態(tài)的PLC輸

入端口、開關(guān)位置的限位開關(guān)與所對應(yīng)的中間繼電器情況見表2-4。

對于排氣閥門，它一般是處于打開狀態(tài)，在PLC中用不到排氣閥關(guān)閉狀

態(tài)下的信息，因此在PLC輸入端口1:1/9安排了一個(gè)常閉的KA9開關(guān)，也就

是說在正常狀態(tài)下一直有排氣閥閥開信號輸入，而當(dāng)排氣閥關(guān)閉的時(shí)候就沒有

信號輸入了。

表2?4閥門開關(guān)狀態(tài)輸入地址表

閥門進(jìn)水閥水沖閥氣沖閥排污閥

精選資料

開關(guān)狀態(tài)全開全關(guān)全開全關(guān)全開全關(guān)全開全關(guān)

限位開關(guān)SQ1SQ28Q3SQ4SQ5SQ6SQ7SQ8

中間繼電器KA10KA11KA12KA13KA14KA15KA16KA17

輸入端子號1:1/11:1/21:1/31:1/41:1/51:1/61:1/71:1/8

2.出水閥開度控制部分與模擬量輸入模塊的輸入(附錄一圖6)

出水閥開度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)輸入出水閥電流的大小來實(shí)現(xiàn)的。對出水閥

輸入4~20mA的電流，所對應(yīng)的閥門開度大小為0~100%。

在手動方式下，閥門開

度的調(diào)節(jié)主要是由電阻變送

器V1來實(shí)現(xiàn)的。如圖

2-15所示，在手動方式下，

由于KA4繼電器不通電，因

此KA4開關(guān)處于打開狀態(tài)，

它與電阻變送器的兩個(gè)輸出

端相連，同時(shí)又連到出水閥

調(diào)節(jié)器的輸入I+和I-兩端。

電阻變送器實(shí)際就是一個(gè)滑

動變阻器，當(dāng)需要調(diào)節(jié)閥門圖2-15出水閥手動控制電路

開度大小時(shí)，操作人員調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻大小，從而輸出相應(yīng)大小的電流

輸入到出水閥調(diào)節(jié)器中，出水閥調(diào)節(jié)器根據(jù)所輸入電流的大小調(diào)節(jié)閥門的開

度，達(dá)到控制水位的效果。

在自動方式下，閥門的開度是由

-X-KA4

PLC來控制的。如圖2-16所示，在

自動方式下，KA4繼電器得電，圖中

的KA4開關(guān)閉合，出水閥調(diào)節(jié)器

(EBF)的輸入端I+和I-分別連到了

模擬量輸出模塊1746-NO4I的OUT

0和ANLCOM端口。1746-NO4I的

OUTO即為梯形圖中的OUT:4.0信號

地址，它可根據(jù)梯形圖程序的運(yùn)行情

模擬量輸出模塊