校园活性水直饮机PLC改造.doc

PLC 实 训 十

班 级：09机电一班
小 组：第七组
指导老师：姚燕
直饮水电气控制系统
由于学校原直饮水电气系统为手动控制，且没有故障报警功能，完全依赖工程部员工定时进行检查操作维持运行，故有时会出现因设备故障或人为误操作而造成的停水及水质受影响的问题，为此，需对其进行改造。
1 直饮水系统的组成及运行
学校直饮水就是通过对自来水进行多级过滤、灭菌处理后直接饮用的水源。直饮水系统由造水和供水2部分组成，如图1所示。

学校直饮水系统的工作流程： 管道自来水→10μm滤水器→ 5μm滤水器→KDF滤水器→活性炭滤水器→0.45μm滤水器→紫外线杀菌器→直饮水。其中10μm滤水器、5μm滤水器、活性炭滤水器、0.45μm滤水器在造水过程中杂质会残留在滤芯内部，时间长了会因滤芯脏堵而造成水压下降甚至停水，所以必须定期更换滤芯。而KDF 滤水器滤芯配有一套电动反冲洗装置（如图1中M3和M4所示），可以通过定期反冲洗来清除滤水器内部的杂质再反复使用。电机通过齿轮带动传动杆（传动杆上装有几个不同的齿形条），传动杆转动时，齿形条顶开相应的阀门进行反冲洗。反冲洗时该装置内的出水管阀门关闭，排水管阀门打开，滤水器内的杂质及脏水通过排水管排走。反冲洗完成时，齿轮装置有一档块顶开其限位开关使电机失电，齿轮停止转动。下次反冲洗时，手动将启动开关接通1~2s，电机得电带动齿轮转动，齿轮装置的档块避开限位开关的触杆，限位开关得以恢复接通状态，此时松开启动（点动）开关，电机带动齿轮装置进行反冲洗。齿轮装置的电机额定参数为20W/220V。 为保证直饮水的水质安全，KDF滤水器每3天需要反冲洗一次（KDF滤水器是铜锌合金滤料， 具有除去水中氯气和重金属、抑制细菌及藻类繁殖的作用）。
供水系统由2 台水泵轮流工作， 将储水罐内的自来水加压后送入造水系统生产出直饮水， 再通过PPR管道送到用水点。水泵工作状态是一备一用 为避免电机长时间工作而发热，每3h轮换投入运行， 每天24h连续不断供水（M1、 M2电机的型号YZG712-2HK， 功率0.55kW， 转速2900r/min；水泵型号CR3-6，扬程40m，流量3m3/h)
2 系统改造
直饮水系统改造前电气系统图如图2所示。

原直饮水系统电气线路存在问题：
（1） 只有手动控制功能，依赖工程部人员定时进行检查操作才能保证连续运行。
（2） 2台水泵不能自动转换，如工程人员不能按时手动转换水泵，可能会造成水泵长时间运行发热而增加故障率，当一台水泵出现故障时，不能自动切换另一台泵投运而造成供水中断。
（3） 没有储水罐缺水停泵报警电路，不能及时通知工程人员处理缺水问题。
（4） 无反冲洗电动装置故障报警电路，不能及时通知工程人员进行维修。
（5） 2个KDF反冲洗装置无连锁,如工程人员误将2个装置同时反冲洗会造成供水中断。
（6） 没有水泵出水压力故障报警电路水压过低会导致反冲洗不干净，影响供水及水质。
（7） 没有滤水器脏堵报警电路，滤芯堵塞会影响供水。
（8） 出现故障时只能作全面的检查，检修处理需要花费较长时间。
3三菱PLC的选型及I/O分配图如图3所示

4输入/输出（I/O）分配表
输 入
输出
输入设备
输入编号
输出设备
输出编号
液位开关
X0
紫外线灭菌灯
Y000
1#泵热继电器
X1
1#泵接触器运行指示
Y001
2#泵热继电器
X2
2#泵接触器运行指示
Y002
1#KDF限位开关
X3
1#KDF反冲洗装置
Y003
2#KDF限位开关
X4
2#泵接触器运行指示
Y004
水泵出水压力开关
X5
故障警铃
Y005
1#KDF进水压力开关
X6
水泵故障灯
Y006
2#KDF进水压力开关
X7
KDF故障灯
Y007
1#0.45UM滤水器出水压力开关
X10

 2#0.45UM滤水器出水压力开关
 X11

 警龄止响开关
 X12

紫外线灯开启
X13

紫外线灯关闭
X14

增加 PLC改进后的优点：
（1） 增加自动控制功：原有的手动控制线路保持不变，在 PLC电源端与原控制线路间加装一个手动／自动转换开关，正常时开关在自动位置由PLC控制，在设备进行维修保养时或PLC损坏时才将转换开关拨在手动控制位置。
（2 ） 增加水泵自动定时轮换及故障时自动切换并报警的功能：当1#水泵热继电器XI动时S21置1状态，S20转移到S21，2#水泵运行；同理2#水泵热继电器X2动作时，状态S21返回到初始状态S0，1#泵投运。水泵自动轮换时间设定3h，故障轮换时Y5、Y6置1，警铃及水泵故障灯亮。
3） 增加储水罐缺水自动停泵并报警功能：储水罐增设液位浮球控制水泵运行，避免缺水时水 泵空转，当储水罐缺水时自动停泵并及时报警。
（4） 增加KDF反冲洗电动装置故障时自动报警功能：单个KDF正常反冲洗耗时刚好50min，如果反冲洗电动装置出故障（电机M3、M4或齿轮损坏），即使反冲洗时间到，反冲洗装置的限位开关却仍未断开，则延时30s报警 。
（5） 使2个KDF滤水器能逐个自动反冲洗以及增加水压过低时停止反冲洗并自动报警功能：利用步进指令编程，S22和S23分别对应1#KDF和2#KDF，可以避免工作人员因贪图方便而同时将2个KDF反冲洗。在1# 、2#KDF滤水器进水管上各装一个电触点压力表（型号YSNS-C050），正常时水压为 35~37Psi，设定报警压力为30Psi，如果10μm或5μm滤芯脏堵而导致 KDF进水端水压低于设定值时， KDF不执行反冲洗并报警， 这样可避免水压过低导致反冲洗不干净。KDF滤水器要求每3天反冲洗一次，状态图中T7 和C3 配合使用可做到，T7=18000=0.5h，144×0.5h=3d。
（6） 增加水泵出水压力过低的自动报警功能： 在水泵出水管下安装一个电触点压力表 （型号YSNS-C120），正常水泵加压后压力为50~53Psi， 设定报警压力为45Psi， 当水泵出水压力低于45Psi时，X5闭合，Y5、Y6置1，水泵故障指示灯亮且警铃响起。
（7）增加各滤水器因脏堵造成水压过低的自动报警功能：在末级2个0.45μm滤水器出水管上各装一个电触点压力表（型号：YSNS-C050），正常压力为7~10Psi，设定报警压力为5Psi，当末级出水压力低于5Psi时，X10或X11闭合，Y5置1，警铃响起。
（8） 故障报警时能快速识别， 使工程人员及时快速地处理各类故障：当水泵系统出现故 障时，水泵故障灯亮且警铃响（Y5、Y6置1）；当KDF反冲洗装置出故障时，KDF故障灯亮且警铃响起（Y5、Y7置1）；当滤水器脏堵时，只有警铃响，因各滤水器的出水管都安装有压力表（除上述的5个电触点压力表，其余都是普通压力表），警铃响起时，观察各压力表即可判断是哪一个滤水器脏堵需要更换。
5 状态转移流程图

6梯形图、指令表如下图