超純水生產自動控制系統的電氣設計

自動控制 控制系統 自動控制系統    時間:2014-03-12 16:31:57
超純水生產自動控制系統的電氣設計簡介
1. 概述  2002年5月完成的天津天寶光碟有限公司0.5m3/hr超純水生產系統,是為滿足其……
超純水生產自動控制系統的電氣設計正文

  1. 概述
2002年5月完成的天津天寶光碟有限公司0.5m3/hr超純水生產系統,是為滿足其生產空白光碟、製作影碟的需要。本文工程部分主要是對超純水生產的自動化電氣控制系統進行設計和施工安裝,在設計時根據天津恩納社提供的具體工藝,設計了電氣控制系統,實現了工藝生產的精確控制,滿足了用戶需求。附工藝過程圖。
2. 控制系統組成
本電氣控制系統主要由PLC控制原水泵、高壓泵、純水泵、增壓泵、紫外線UV燈、超濾UF系統、電氣控制系統、報警系統、手動備用系統、水位檢測等部分組成。控制器採用客戶指定的松下FP1-C40 PLC。系統操作簡單、運行可靠、自動化程度高,可實現手動和自動控制,方便水質檢測、系統運行和檢修。
3. 系統工藝過程
原水泵啟動條件:原水罐中位、UF水罐中位
原水泵停止條件:原水罐低位、UF水罐高位
水泵配套備用機,通過選擇開關來實現控制。
高壓泵啟動條件:UF水罐中位、R/O水罐中位
高壓泵停止條件:UF水罐低位、R/O水罐低位
純水泵啟動條件:R/O水罐中位
純水泵停止條件:R/O水罐低位
水泵配套備用機,通過選擇開關來實現控制。
UV燈與純水泵聯動
EDI啟動條件:純水泵運行后延時3秒、R/O水罐中位
EDI停止條件:R/O水罐低位、 純水泵停止
增壓泵與EDI同條件。電磁閥動作:
1) 運行狀態:1、2、3、4、5、6開12秒
2) 正沖:1、4、7開30秒
3) 反洗:2、4、7開40秒
4) 正沖:1、4、7開30秒
5) 運行:1、2、3、4、5、6開12秒
6) 正沖:2、5、7開30秒
7) 反洗:1、5、7開40秒
8) 正沖:2、5、7開30秒
9) 重複1)——8)要求以上步驟在原水罐低位時停止,定時器系統累時。
所有設備出現故障均要求有報警及手動複位功能(報警電路)。
4. 系統硬體設計思路
根據天津恩那社提供的電子工業水生產工藝,進行了以下設計。
4.1水位檢測及泵的動作控制:
根據原水罐、UF水罐、R/O水罐的實際水位設定泵的動作,由PLC進行自動控制,輸出驅動各電機、電磁閥、EDI等執行機構。採用自動和手動兩種方式設計,方便系統運行和檢修。原水罐要求檢測中、低水位;UF超濾水罐和R/O反滲透水罐要求檢測高、中、低水位;水位檢測採用了常見的高度位置可調的連桿浮球液位開關,當水位達到事先設定的位置時,浮球內的永久磁鐵吸合密封的非磁性金屬管內的磁簧開關輸出一開關量信號(選擇了常開型液位開關,浮球上升到位置時導通,超過後又斷開),驅動AC220V繼電器線圈閉合,繼電器線圈得電,常開觸點閉合,該開關信號輸入給PLC的相應輸入點,從而實現了水位信號的檢測;通過執行根據工藝編製好的程序,控制輸出驅動相應的泵動作。


4.2電磁閥動作控制:
電磁閥控制根據UF超濾系統運行、原水罐水位的要求來實現,UF超濾部分可以去除水中大於0.1mm的懸浮顆粒,完全自動化,殺菌性能達99.99%。,不論水質如何惡劣,都能得到水質穩定的產品水。為避免超濾時間過長或過短,電磁閥動作要求定時系統累時,即當電磁閥工作的時間不受其他因素的干擾,不管掉電多少次,總超濾時間不變,按照調試規定的時間執行,為此在設計中我運用了PLC中計數器掉電保持的特點,通過計數器和PLC內部秒脈衝時鐘R901C配合使用,實現電磁閥掉電保持的控制思想。


4.3手動、自動部分電氣電路設計
按照生產實際需要,系統設計時具備手動、自動兩種控制方式。手動(M)和自動(A)用選擇開關實現,以保證客戶的正常生產和檢修維護;並且在不生產時,還可以利用各泵作清洗泵。
電氣電路設計如下所示:


原水泵、高壓泵、純水泵、增壓泵、EDI手動、自動控制電路


原水泵、高壓泵、純水泵、增壓泵、EDI手動、自動控制電路


電磁閥控制電路


電磁閥控制電路


系統供電電路


報警電路

5.PLC軟體設計
5.1 I/O分配表



5.2 PLC接線圖:採用日本松下電工公司的FP1-C40系列的AFP12417C-F型


5.3 梯形圖見附錄:
5.4 指令表見附錄:
6.系統投用的效果
2002年系統投運以來,控制精度維持在生產要求範圍以內,運行穩定,效果良好,獲得了總工程公司恩納社和客戶方天寶光碟有限公司的肯定,保證了客戶光碟生產、影像製作的順利進行。
7. 結束語
採用PLC進行邏輯控制及繼電器系統控制,方便地實現了手動/自動控制方式,通過選擇開關來進行電機的備用選擇,保證了生產系統精確連續地穩定運行。
參考文獻:
1. 松下FP系列可編程序控制器編程手冊
2. 可編程序控制器原理?應用?實驗 常斗南、李全利主編 機械工業出版社
3. FP1型可編程式控制制器C24/C40/C60操作手冊
  

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