LOGO！系列PLC在自清洗过滤器中的应用

甘 斌

（马鞍山钢铁股份有限公司设备检修公司,安徽马鞍山 243000）

1 引言

当前，可利用的水源特别是城市周围水源污染等因素使得水资源缺乏和水体污染已经成为各国面临的重要问题之一。如何更好地减少水污染及污水的回收利用，已经成为科学家们研究的课题，各国政府都十分重视污水处理。

随着污水处理工艺的不断完善和复杂化，污水处理设备自动控制水平也迅速提高，本文以自清洗过滤器为例，阐述LOGO！系列PLC 在其中的应用。

2 LOGO！系列PLC的特点

SIEMENS 公司的小型PLC-LOGO! 系列的可编程控制器，是采用模块式结构。在硬件上，SIEMENS公司的LOGO! 系列为工业应用提供了可在通用框架上安装的多种数字及智能UO 模块，体积小，方便安装，是现代工业的小型控制系统量身打造的控制器。SIEMENS 公司的PLC 同时具有先进的通信和数据处理功能，具有以太网接口，因此可以方便地组成本地或远程、本地与远程组合的系统。

图1 为LOGO！的结构图。

3 自清洗过滤器的原理、结构及设计要求

3.1 过滤器的自清洗原理

过滤器接在污水管上，从进水管里通入污水，通过过滤器的滤网对污水进行过滤，当过滤较长时间，滤网会被大量的尘粒、污垢及悬浮物堵住而影响继续过滤的效果，更有可能有危险产生，这样就需要对滤网进行清洗。在这样的情况下，产生了刷式过滤器，通过在过滤器体内安装上能够旋转的刷子，来对滤网进行刷洗，开始还是用手摇式的，这样既浪费劳动力，又不能准时的对滤网进行清洗，有时会给生产带来许多的不便。随后就设计出了有可编程控制器控制的自动清洗过滤器，它是由时间和进、出水管的压差来控制自清洗的电机的运转，它彻底解决了清洗的实时性和安全性，再后来产生了远程监控的自清洗过虑器，可以在主控室观察到过滤情况。

3.2 自清洗过滤器的结构

清洗过滤器的结构见图2。

3.3 自清洗过滤器的设计要求

根据工艺要求，分手动和自动，手动工作一分钟，自动时过滤器的伺服电机和排污阀受时间和进、出水管的压差来控制，要求每8 h（可设定）工作一次，每次工作一分钟，同时在这之中如果压差达到一定值（设定），电机和排污阀也将工作，且在压差降到设定值以下后继续工作一分钟后停止，但总共运行时间不得超过6 min，如果达到6 min，停止工作且报警。同时报警的设备有报警灯和电铃，其中电铃不能连续工作一分钟，所以只能间断工作，要求每10 s 工作10 s。除此之外，还要自动记录下自动清洗的次数，以便估算滤心更换时间。

图1 LOGO!结构图

图2 自清洗过虑器的结构图

4 电路设计

电路设计见图3。

4.1 主电路电器

4.1.1 电动机

根据工艺要求，需要一台伺服电动机来带动过滤器内的刷子转动，来清洗滤网上的污垢，电动机的大小由刷子的力矩来决定，即由过滤器的管径决定，但一般都会采用较大力矩的电机（因为要尽量保证电机不影响过滤器的寿命），在工程上一般管径在300 mm 的过滤器采用370 W 的三相交流异步电机，管径500 mm 的过滤器采用550 W 的三相交流异电动机，同时考虑到过滤器在室外还是室内来采用防水不妨水的电机。

4.1.2 三相断路器

主要起三相电路的接通或断开，并且有保护电机的作用。如果是370 W 的电机，断路器的大小即：370W/380V=1，即可以选用1.0～1.6 A 的接触器，以此类推。即选用GV2-RS05+AE1 型。

4.1.3 接触器

接触器是电力拖动自动控制中最常用的一种控制电器，它的作用是接通和断开有较大工作电流的电器。接触器的组成部分如下所述：

图3 电路设计图

磁机构，包括动铁铁心、静铁心吸引线圈。它的作用是将电能转化成机械能，带动触点接通或断开。

触点，接触器在其线圈未通电时，成为“常态”。常态下互相分离的触点叫常开触点，而互相接通的触点叫常闭触点，用来接通或分断大电流的叫主电路，还有若干对常开，常闭辅助接点用来接通或断开小电流的控制电路。

灭弧罩，对于大于20 A 以上的具分断能力的交流能力的交流接触器，通常都装有灭弧罩，用来迅速熄灭主触点分断时产生的电弧，以免主触点烧坏。他的另一个作用是将三对主触点用耐火材料搁开，以免因分断时电弧互相连接，而造成的相间短路事故。

在这里选用交流接触器LC1-D0910M5N 型

4.2 控制电路电器

在继续控制系统中，把对电能的产生、分配、控制和保护作用的元件成为电器，它是以接通或断开电路中的电流来完成其工作的，因此“开”和“断”就是电器最基本的功能。

4.2.1 继电器

继电器是一种根据不同形式的控制信号分断和接通控制电路的电器，其工作电流比接触器要小的多，一般不装灭弧罩。继电器的种类很多，这里只介绍中间继电器，中间继电器它是电路远距离传输和转换信号的一种电器元件，它可以将控制信号数目增多、输入信号放大或通断变反，以达到一点控制多点，小功率控制大功率的目的，但触点容量较小。

本系统需要三只中间继电器分别是MY2NJ（220 V）两只，MY4NJ（220V）一只。

4.2.2 显示及报警设备

（1）指示灯：220V 电压驱动。

绿色 自动：启动后过滤器运行在自动状态。

手动：启动后过滤器运行在手动状态。

过滤：正常过滤状态。

红色 反洗：过滤器在进行自动反清洗。

差压：过滤器滤网内外出现压差。

黄色 故障：过滤器发生故障或压差持续时间过长。

（2）电铃：是由220 V 电压驱动的，在过滤器发生故障或压差持续时间过长时工作，且电铃不能连续工作1 min。由PLC 的故障输出的信号驱动。

4.2.3 开关

拨位开关：因为只有两种情况的选择，所以选用1N01NC 型。

启动/停止的输入信号。

手动/自动的输入信号和两只指示灯的驱动信号。

单相断路器：控制电路的开关，同时也是控制电路的保护开关。选用C65N1P6A 型

压差开关：比较器，是过滤器的进水管和出水管的压力作比较的开关，当到某一设定值时就动作，送出的是数字信号，此信号送到PLC、指示灯和主空室。

4.2.4 排污阀

电磁式的排污阀，受PLC 的输出信号驱动，220V 的电压信号，与电动机同时工作。

5 程序设计及说明

根据工艺要求，首先确定各个动作的先后次序和相互关系，写出组态框图。过滤器运行控制分手动和自动控制两种，手动控制用于设备调试、故障处理。正常时运行自动控制程序，反洗条件包括反洗信号和反洗时间信号等。

为了完成过滤器装置全自动控制,过滤器的控制采用3 种方式:

5.1 压差方式

当过滤器的上、下腔压差超过给定值时,由压差变送器给控制系统一个信号,过滤器进行反冲洗过程,直到压差小于给定值时,反冲洗结束。

5.2 定时方式

根据介质情况设定反冲洗时间,每当时间到就反冲洗一次。

5.3 手动方式

当按手动钮时,控制系统对过滤器反冲洗一次。为方便值班人员,根据实际情况使用此方式。为了提高软件的可靠性和编程的简单化,且又能充分利用PLC 的功能,有效地完成所要求的功能,在软件中采用状态转移法编程。用状态转移图法编程逻辑清晰、直观,转换成梯形图,语句表极为方便。

程序详见图4 程序梯形图。

图4 程序梯形图

程序说明：

输入

I1：常开是自动，常闭是手动；由拨位开关提供。

I2：启动，权限最高。有拨位开关提供。

I3：压差信号，有压差时常开点闭合；由压差开关经中间继电器转换而来。

I4：故障信号，有故障时闭合；由电机保护开关提供。

输出

Q1：电机。

Q2：排污阀。

Q3：电铃、故障指示灯。特殊功能块

T01：手动时电机工作一分钟定时，采用了接通延时功能块。

T02：保护电铃，使电铃工作10 秒停10 秒，采用了分频功能块。

T03：有压差信号时且压差不超过5 min 时的，电机工作1 min 延时，采断开延时功能块。

T04：限制压差时间过长，定时6 min，即限制电机连续工作不超过6 min，采用接通延时功能块。

T05：定时电机每8 h 工作一次，采用异步脉冲发生器功能块。

T06：有故障时即I4 得电延时0.8 s 输出故障信号，采用接通延时功能块。

SF07：综合I4 和电机工作超时两个故障，来给电机断电和报警，采用锁存继电器。

SF08：显示时间和工作次数，采用文本功能块。

CO9：计算电机的工作次数，再送给文本显示功能块。采用加/减计数器功能块。

6 总结

自清洗过滤器的自动控制方法多种多样，如采用单片机控制、PLC 控制等，但考虑到系统较小，控制量不多，本文采用了西门子的小型PLC-LOGO！来控制。可编程控制器的可靠性和先进性完全满足了本系统的要求，将原来用人工控制的系统变成为小型的控制单元，使系统变得简单易读，且大大提高了控制精度，安装调试维修方便，节省了时间，提高了效率，使工艺生产能够安全稳定。它既有效的达到了控制要求，又节省了控制成本，解放了劳动力。

[1]钟肇新、王颧.可编程控制器入门教程[M]，广州:华南理工大学出版社，1999.5

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