全自动立式过滤机的设计

1、湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目： 全自动立式过滤机的设计 专 业：机械设计制造及其自动化学 号： 2008963047 姓 名： 周玲 指导教师： 文美纯 完成日期： 2012年5月20日 47湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号 2008963047 姓名 周玲 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 全自动立式过滤机的设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力

2、；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价该选题符合培养目标，基本达到综合训练的目的，难度分量、适当，具有查阅文献、综合归纳资料的能力和计算机应用的能力，图纸基本符合国家标准，说明书内容完整，具有一定的实际应用价值。评阅人

3、： 2012年5月 日目录1 绪论21.1 设计意义21.2 国外过滤技术现状与国内过滤技术现状的对比31.3 国内过滤技术的发展趋势41.4 国内外过滤机的研发现状以及发展趋势41.5 过滤机研制趋势62 过滤机设计72.1 电机的选择72.2 过滤部分的设计72.3 过滤桶的设计72.4 过滤盘的设计82.5 内压薄壁圆筒的厚度计算92.6 椭圆封头的厚度计算102.7 传动部件设计112.8 带传动的设计112.9 小带轮的设计132.10 大带轮的设计142.11 空心轴的设计162.12 轴承的选择183 控制部分的设计193.1 过滤机对控制部分的要求193.2 控制系统简介及选型

4、203.3 PLC程序设计224 结束语36致谢36参考文献37附录：英文资料及翻译38全自动立式过滤机的设计摘要：研究开发一台处理量为80m3/h、工作压力为1.6Mpa、过滤总面积为10m2、过滤精度为5m200m、电动机功率为5.5KW、工作温度为-5105的全自动立式过滤机。该过滤机能实现过滤元件的自清洗，体积较小，过滤效率高，自动化控制，适合于各类工业生产。本文给出了该过滤机的整体设计方案以及设计图纸，包括一些重要组成部件的设计计算过程，并且对过滤机元件的过滤机理进行了分析，利用过滤过程中的压降模型，实现对过滤器控制系统的控制条件的设计。关键词：过滤机；自动化；盘片；硅藻土；可编程序

5、控制器Automatic vertical filter machine designAbstract:Research and development a automatic vertical filter of a treatment volume is 80m3/h,working pressure up to 1.6Mpa,filtering area is 10m2,filtering precision is 5m-200m,motor power 5.5KW,working temperature of -5-105.The filter can realize the self

6、 cleaning filter element without stopping,small size,high efficiency of filtering,automatic control,suitable for all kinds of industrial production.This paper presents the overall design and filter design drawings,including some important components design calculation process,and the filter element

7、of the filter mechanism is analyzed,using the filtration process of pressure drop model,realizes to the filter control system control design.Key words:filter;automation;Programmable Controller1 绪论1.1 设计意义首先，地球可直接被人类利用的水资源匮乏的现状，是此推动此课题研究的根本原因。地球上的水尽管数量巨大，但是能直接为人们生产生活所利用的淡水资源仅占全球水资源的3%。人类目前比较容易利用的淡水资源

8、，主要是河流水、淡水湖泊水以及浅层地下水。这些淡水储量只占全部淡水的03，占全球总水量的十万分之七。水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。因此，节约用水以及提高水资源的利用率就十分重要了。水资源的重复利用能达到提高水资源利用率的目的。与此同时，过滤与分离技术能有效的对污水进行处理，实现水资源的重复利用。因此，研究设计过滤机就具有十分重要的现实意义。其次，过滤机在化工、石油、制药、轻工、食品、选矿、煤炭和水处理等部门有广泛的应用，是本课题研究的主要原因。由于过滤机广泛的应用于各个工业生产过程中，因此，研究设计

9、适应当今市场需要的过滤机的任务就显得十分迫切。最后，传统过滤方法以及过滤设备存在的诸多问题，是进行该项课题研究的直接原因。随着工业水平不断进步，经济不断发展，人们对过滤设备的要求不断提高。传统过滤方法和过滤设备需要投入大量的人力，无法实现自清洗，占地面积大，自动化程度很低，过滤效率也不高。无法适应人们不断提高的对过滤设备的要求。因此，设计研究了此全自动立式过滤机。该全自动立式过滤机，在传统过滤机的设计基础上，进行了改进。使其在不停车的情况下实现过滤元件的自清洗过程。过滤部分，采用多个过滤盘叠加布置，在同等过滤面积情况下，有效的利用空间，缩小了过滤机的体积。应用可编程控制器对过滤器各种工作模式进

10、行自动控制，实现了过滤器工作过程的自动化，智能化，无人化，有效提高了过滤机的工作效率。1.2 国外过滤技术现状与国内过滤技术现状的对比国外对液体过滤关注的重点是传统过滤与分离机械在各个工业领域上的应用，特别是难过滤物料（高黏度、高分散、极细小、不定形、高可压缩物料）的分离。在分离对象上，国外液体过滤技术的发展已从过去单纯研究研究牛顿流体，发展到所处理的物料几乎都是非牛顿流体。一些难过滤物料由于技术的进步变得更难过滤，体现在高可压缩性、高粘度性和高分散性。在处理的固相中，不仅仅是单纯的固体颗粒，而是包括硬颗粒、超微细颗粒、软颗粒、胶体以及胶状物（不定形固体）以不同形态存在的固相液态混合，上述固相

11、物质甚至可以几种形态同时存在。在处理的固相颗粒范围上，已经大大拓宽了液体过滤的分离领域。在基础理论研究方面，重视用基础理论指导应用开发，因此理论与应用结合得较好。研制出的产品的性能层次高。更注重于过滤与分离工程的应用，注重应用技术的开发研究。在规格大型化方面，国外分离机械产品的技术参数一般都高于我国，并继续向高参数、大容量方向发展。由于参数高，容量大，同规格产品国外产品的处理能力和分离效率普遍高于我国。在功能集成化方面，国外在机器结构上多采用复合技术，从而使派生品种和系列增多，满足不同用途的需要，同时加快了更新换代速度，提高了应变能力。将多种功能集中于一种机器，以满足各种工艺要求。在品种多样化

12、方面，国外许多生产液体过滤机械的厂商大多都不只是生产一种机械，而是生产多种过滤与分离设备。在用途专业化方面，出现了为满足某个应用领域的要求而衍生出很多新的机型。以制药专业为例，为满足制药行业推行GMP规范的要求，是极其的外形及内部结构的设计尽量简化，设置在线清洗及特殊密封设计，以满足卫生、防交叉污染要求。1.3 国内过滤技术的发展趋势l 加强颗粒表面结构、颗粒行为的研究（如不均一性、相互作用、表面自由能、润滑性及表面的改性等）及在固液两相分离中的应用（机械、化学、物理的改性）研究。l 加强工业悬浮液的液体动力学研究。l 加强流变学在改变工业悬浮液性质中的应用研究。l 加强聚团动力学及其在絮凝、

13、凝聚及高分散、微细颗粒分离中的应用研究。l 加强具有复合作用的新型过滤介质的开发研究。l 加强高黏度的过滤分离技术（特别是纳米过滤技术）的研究。l 加强多相物料分离技术研究，如多种形状的固相分离，硬颗粒、软固体、胶状物、不定形固相、超微细颗粒以及上述固相物料几种同时并存的液固两相分离。l 加强集成工艺技术研究，包括液体过滤过程的上、下游工艺及过滤分离集成工艺应用技术的研究不能再局限于机械本身，要更关注基础或应用基础的研究（如计算流体力学）、液体过滤过程的强化技术、颗粒分离工艺及模拟技术。1.4 国内外过滤机的研发现状以及发展趋势过滤机可分为真空和加压两类，真空类常用的有转筒、圆盘、水平带型等，

14、加压类常用的有压滤、压力容器、压榨、动态过滤和旋转型等。随着能源短缺、资源贫化、水资源和环保问题的日益突出，过滤行业得到前所未有的关注，迎来了蓬勃发展的春天。过滤机按获得过滤推动力的方法不同，分为重力过滤机、真空过滤机、加压过滤机三类。重力过滤机是借助悬浮液的重力和位差，在过滤介质上形成的压力作为过滤的推动力，一般为间歇操作。单纯的重力过滤机现在几乎不存在，它主要是将工作原理与真空过滤机以及加压过滤机相结合使用。真空过滤机是在滤液出口处形成负压作为过滤的推动力。这种过滤机又分为间歇操作和连续操作两种。间歇操作的真空过滤机可过滤各种浓度的悬浮液，连续操作的真空过滤机适于过滤含固体颗粒较多的稠厚悬

15、浮液。真空过滤机主要包括转筒过滤机、圆盘过滤机、水平带式真空过滤机。折带外滤圆筒真空过滤机是转筒过滤机的代表，主要部件有筒体、分配头、了浆槽、搅拌器、滤液缸及传动机构等，其利用真空泵抽真空产生的负压作为过滤推动力，负压极限为101kPa。筒体转动是滤室相继经过过滤、脱水、卸饼和滤布清洗区，去过程包括吸滤和吸干，吸滤只吸出矿浆中水份，吸不干吸出滤饼中水份且抽吸大量空气，空气置换滤饼中水份，滤液经滤缸重力排液装置排出，因滤液的排出是利用滤液缸中水柱的静压力克服大气压的原理使滤液自流排出，滤液缸分离隔板下端与水封箱水面高差须保持在10米左右。它的产能主要取决于过滤介质和真空装置，滤饼在被吸干过程中，

16、由于体积收缩，形成无数裂缝，大量空气从裂缝中通过产生“短路”现象，造成能耗高、生产成本高和效率低。滤布圆盘真空过滤机作为圆盘过滤机的代表，主要由分配头、主轴、给料与卸料、搅拌、传动、真空和自动润滑等装置组成，工作原理与转筒过滤机相似。真空度0.0380.082Mpa。比转筒过滤机占地面积小、滤布耗量低、工作可靠；采用变频等无极调速装置，传动效率高，可方便调整滤盘转速而达到调整产能目的，扇形板与传动轴为刚性连接，连接强度增加且可单独换扇形板。水平带式过滤机，采用多级溢流洗涤，用很少洗涤液可获得高质量滤饼，洗涤回收率达99.80%；采用水平过滤面和上部加料，因重力作用大颗粒物料优先下沉，在滤布表面

17、形成助滤层，减少滤布阻塞和降低过滤阻力，改善过滤效果；占地面积比真空过滤机大，适用于物料粒级较粗物料，滤饼水份和产能同圆盘过滤机相当。加压过滤机以在悬浮液进口处施加的压力，或对湿物料施加的机械压榨力作为过滤推动力，适用于于要求过滤压差较大的悬浮液，也分为间歇操作和连续操作两种。主要包括板框压滤机和箱式压滤机。板框压滤机有立式和卧式两种，厢式压滤机一般为卧式。卧式自动板框或厢式压滤机主要有主机（头板、尾板、滤板、主梁、拉板装置、压紧装置）、滤布振大装置、液压、滤液收集槽、管路控制等装置组成。主滤布吊挂于横架上，横架用弹簧挂在滤布枝干上，料浆通过尾板进料口输入，所有滤室充满后压滤过程开始，滤液经滤

18、布沿泄水沟流出，滤饼留在滤室内继续进浆，达到设定厚度时停止进浆，根据物料性质和工艺配置对滤饼可选择进行洗涤和吹风干燥。1.5 过滤机研制趋势l 研发新型高效过滤介质l 研发过滤速度快、产能达的滤布，将进一步提高过滤设备产能和指标。l 开发多功能一体化元器件，增强密封性无论哪类过滤设备，都与抽真空或加压有关，因此过滤设备的密封性显得尤为重要。随着机械、电器行业制造技术的“高、尖、精、细”化，原来由两个或更多元件组成的部件，可考虑开发功能更多且集于一体的元器件，既解决了密封性和安装的方便，又降低了制造和生产成本。复合型和节能型随着真空、空压技术的日益精细化，过滤设备的研发应充分利用多门尖精技术，将

19、真空过滤、压滤等技术集于一台过滤设备，设备既可过滤也可发挥压滤功能，利于脱水工艺流程配置，减少工艺管道、电机和辅助设施的配置，方便生产组织，降低生产成本。l 大型化、节能化和自动化设备大型化和节能化是机械制造业的未来发展趋势和市场竞争焦点，过滤设备更是如此。好多固液分离效率较高的过滤设备因部分组件的技术瓶颈问题，存在最大不足是有效过滤面积太小或仅处于实验室阶段，研制制约了设备大型化、工业化和产业化。只有突破设备产能，才能充分体现出先进的过滤技术含量和获得经济社会效益。在过滤设备大型化基础上，必须考虑如何用最小能耗获得最干滤饼，同时要考虑后续工艺设备的节能降耗，像陶瓷介质已充分体现出节能降耗的特

20、点，该类设备正在向大型化发展。过滤设备自动化既是设备本身的需要，更是工艺流程配置和提高劳动生产率之所求。2 过滤机设计2.1 电机的选择由于本设计需要一个功率在5KW以上，重量不能太大并且采用连续周期工作制的（S6）异步电动机，其安装形式为V13011，通过查机械设计手册选得：电动机Y132S-4，技术数据如下：额定电流11.6A，转速1440r/min,效率85.5%，功率因数0.84，振动速度1.8，质量68Kg。2.2 过滤部分的设计技术参数：处理量为80m3/h、工作压力为1.6Mpa、过滤总面积为10m2、过滤精度为1m200m、电动机功率为5.5KW、工作温度为-5105。2.3

21、过滤桶的设计过滤桶的外围由圆筒和上下端盖组成。上端盖采用标准椭圆形封头与整体法兰组合，便于拆卸；下端盖采用标准椭圆形封头，与圆筒焊接在一起。从上端盖中引出两个管道，其中一个管道为上部入口，用于将待滤液或压缩空气引入过滤桶，；另外一管道连接排气阀和压力表，用于控制过滤桶内的工作压力。在圆筒壁上距离地面约1.6米高的位置开一个观察口，用于观察过滤过程中过滤桶内的工作情况。下端盖上引出四个管道，端盖中央的管道分三个方向，一个连过滤后的清夜排出口，一个在反冲洗过程中作为清水入口，一个连反吹风入口；另一开在旁边的管道为废硅藻土排出套管，用来排出滤渣；还有一个为自清洗过程中正冲洗水入口。图2-1 过滤桶的

22、结构设计2.4 过滤盘的设计由于，过滤精度要求在5m200m之间，本文选用规格为的不锈钢席形网，并且在上面涂一层硅藻土作为助滤剂，根据换算表可知，过滤精度能达到5m以上，满足要求。此外，不锈钢席形网相比于滤布具有耐腐蚀、承压能力大、过滤精度稳定、使用寿命长、易清洗等优点。根据技术参数确定过滤盘的半径R、厚度H、片间间隙h以及片数N：、。单片过滤盘的过滤面积： 所需过滤片数：所以，总共需要15片过滤盘。过滤滤芯长度： L=15×（H+h）+顶部密封片厚度+顶部螺母厚+底部密封片厚度=图2-2 过滤片结构图2.5 内压薄壁圆筒的厚度计算根据第三强度理论可推出壁厚的设计公式：，式中 设计压

23、力，MPa； ¯¯圆筒内径，mm； 设计温度下圆筒材料的许用应力，MPa； 焊接接头系数或许用应力折减系数，； 腐蚀裕量，mm。由于此过滤桶装有安全泄放装置，根据化工容器中表3-10可知，P取工作压力1.6MPa的1.051.10倍，因此，P取为1.76MPa；设圆筒内径；在工作温度-5105下，取t为170MPa；焊接接头系数取为0.85；C2取2mm。由于，钢材厚度应符合冶金产品的标准，故将其圆整为。2.6 椭圆封头的厚度计算根据化工容器公式（3-6）可知，椭圆形分头的厚度设计公式：，式中 K形状系数； 焊接接头系数。设定该封头为标准椭圆封头，则K=1。根据前面计算可知

24、，；。取焊接接头系数。同理，将封头厚度圆整为。2.7 传动部件设计由于，本文所设计的过滤机载荷平稳，转矩小，所以选用普通V带即可满足要求。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等优点。2.8 带传动的设计(1) 确定计算功率由机械设计表8-7查得工作情况系数，故(2) 选择V带的带型根据计算功率、转速由图8-11选用A型。(3) 确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径。验算带速。按机械设计公式（8-13）验算带的速度因为，故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据机械设计公式（8-15a）,计算大带轮的基准直径式中 取传动比根据表8-8

25、，恰好取。(4) 确定V带的中心距和基准长度根据机械设计公式（8-20），初定中心距。由机械设计公式（8-22）计算带所需的基准长度 由机械设计表选带的基准长度。按机械设计公式（8-23）计算实际中心距。中心距的变化范围为850900mm。(5) 验算小带轮上的包角(6) 计算带的根数计算单根V带的额定功率。由和，查机械设计表8-4得。根据，和A型带，查机械设计表8-4b得。查机械设计表8-5得，查机械设计表8-2得，于是计算V带的根数z。取。(7) 计算单根V带的初拉力的最小值由表8-3得A型带的单位长度质量，所以应使带的实际初拉力。(8) 计算压轴力压轴力的最小值为2.9 小带轮的设计(1

26、) 确定小带轮的材料本文选用带轮材料为HT200。(2) 设计小带轮的结构由可知，采用腹板式结构。根据机械设计图8-14中的经验公式，可确定带轮的尺寸。式中 为电机轴的直径38mm。取式中 为带轮宽，根据机械设计表8-10以及带的根数为5可知，取取图2-3 小带轮结构图2.10 大带轮的设计(1) 确定大带轮的材料本文选用带轮材料为HT200。(2) 设计大带轮的结构由可知，采用轮辐式结构。根据机械设计图8-14中的经验公式，可确定带轮的尺寸。式中 为空心轴的直径60mm。取，当时，图2-4 大带轮结构图带轮的轮槽根据V带为A型，查表1-1可得轮槽截面尺寸。表2-1 轮槽截面尺寸槽型A轮槽工作

27、表面的粗糙度为。2.11 空心轴的设计根据机械设计公式（15-3），式中 ，见表1-2 为空心轴的内径与外径之比，通常取表2-2 轴常用几种材料的及轴的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13152520352545355514912613511212610311297通过查机械设计表2，查得V带的传动效率值为=92%；。对于空心轴，当轴截面撒谎功能开有键槽是，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。当直径时，有一个键槽，轴径增大5%7%。因此，取。(1) 空心轴的结构设计根据轴上零件的安装和定位要求，将轴分为三段。第一段

28、，I-II上安装过滤盘、密封圈、压紧螺母以及与上端盖配合，外径；第二段，II-III上安装密封圈，；第三段，III-IV上安装轴承、大皮带轮、锁紧螺母、旋转接头，。空心轴内径。(2) 轴的校核按扭转应力校核轴的强度用空心轴计算公式，满足强度条件，故安全。图2-5 轴的结构图2.12 轴承的选择由于主要承受径向载荷，而且轴承座孔的支撑刚度不高，与轴承配合的轴直径为60mm。因此选用型号为7212B的角接触球轴承。其安装尺寸如下：3 控制部分的设计3.1 过滤机对控制部分的要求本文设计的全自动立式过滤机的机理是在过滤盘表面上先涂上硅藻土，利用硅藻土的吸附能力对污水进行过滤；过滤完成以后，对硅藻土进

29、行回收，并且对过滤机进行清洗以便下次使用。根据工艺要求，把过滤机操作分成以下几个大步骤，其工艺流程如图。图3-1 过滤机操作步骤预涂硅藻土过程要求：阀门F7打开，进料泵启动，电机启动带动过滤盘转动。计时时间到，进料泵关闭，阀门F7关闭，电机停止。暂停10s，进入过滤过程。过滤过程要求：阀门F9打开，进料泵启动，电机启动带动过滤盘转动。计时时间到或者是压差达到设定值，进料泵停止，阀门F9关闭，电机停止。计时时间到，阀门F12打开，将滤余液排回到待滤液槽中。计时时间到，阀门F12关闭。进入吹风过程。吹风及硅藻土排放过程要求：阀门F2、F1打开，通入压缩空气，电机开启。计时时间到，阀门F5、F3打开

30、、F2关闭，进入硅藻土排放过程。电机停止，阀门F13打开。计时时间到，阀门F3、F5、F13关闭，排渣结束，进入自清洗过程。自清洗过程要求：阀门F8、F4打开，进料泵启动，电机启动，开始正向冲洗。计时时间到，进入反向冲洗，阀门F5开启，F4关闭。计时时间到，进料泵停止，阀门F5关闭、排渣阀F13打开。计时时间到，排渣阀F13关闭，自清洗过程结束。进入下一工作循环。根据设计要求，绘制出详细工作流程图如下：图3-2 过滤工艺流程图3.2 控制系统简介及选型典型控制系统包括继电器控制系统、单片机控制系统、DCS、FCS控制系统以及PLC。我们通过要实现的功能对比各种控制系统的契合度以及来选择一种合适

31、的系统。(1) 继电器控制系统继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大。另外，继电器触点数目有限，每个只有48个触点。然而，过滤机对控制系统要求比较高，控制过程比较复杂，操作步骤多。继电器控制系统无论是在控制逻辑、控制速度、可靠性和可维护性、还是设计施工方面都不能满足设计要求。(2) 单片机控制系统单片机控制系统是基于芯片级的系统。设计开发一个单片机控制系统，需要先设计硬件系统，画硬件电路图，制作印刷电路板，购置各种所需的电子元器件，焊接电路板，进行硬件调试，进行抗干扰设计和测试等大量的工作；需要使用专门的开发装

32、置和低级编程语言编制控制程序，进行系统联调。因此，其开发成本很高，适合于在家电产品、智能化的仪器仪表、玩具和批量生产的控制器产品等场合使用。(3) DCS、FCS控制系统DCS集散控制系统（DCS,Distributed Control Systerm）是集4C（Communication，Computer，Control，CRT）技术与一身的监控系统。它主要用于大规模的连续工程控制系统中，如石化、电力等，在20世纪70年代到90年代末占据主导地位。其核心是通信，即数据公路。它的基本要点是：l 从上到下的树状大系统，其中通信是关键；l 控制站连接计算机与现场仪表、控制装置等设备；l 整个系统为

33、树状拓扑和并行连线的链路结构，从控制站到现场设备之间有大量的信号电缆；l 信号系统为模拟信号、数字信号的混合；l 设备信号到I/O板一对一物理连接，然后由控制站挂接到局域网LAN；l 可以做成很完善的冗余系统；l DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。FCS现场总线技术以其彻底的开放性、全数字化信号系统和高性能的通信系统给工业自动化领域带来了“革命性”的冲击，其核心是总线协议，基础是数字化智能现场设备，本质是信息处理现场化。FCS的要点是：l 她可以再本质安全、危险区域、易变过程等过程控制系统中使用，也可以用于机械制造业、楼宇控制系统中应用范围非常广泛；

34、l 现场设备高度智能化，提供全数字信号；l 总线连接所有的设备；l 系统通信是互联的、双向的、开放的，系统是多变量、多节点、串行的数字系统；l 控制功能彻底分散。(4) PLCPLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可。它是已经开放好的单片机产品，适合在单机电器控制系统、工业控制领域的制造业自动化和过程控制中使用。由于，PLC专为工业控制应用而设计，一经出现就受到了广大工程技术人员的欢迎。其主要特点有：l 抗干扰能力强，可靠性高l 控制系统结构简单，通用性强l 编程方便，易于使用l 功能强大，成本低l 设计、施工、调试的周期短l 维护方便根据以上分

35、析，本文选用PLC作为控制系统。由于，需要输入点数为6、输出点数为20，选用小型PLC即可满足要求。本文最终确定选用德国西门子的S7-200系列的CPU224主机。它集成14输入/10输出，最多可以有7个扩展模块，有内置时钟，强大的模拟量和高速技术的处理能力。根据要求，扩展两个输出模块EM222 DO8和EM222 DO4。3.3 PLC程序设计根据工艺流程要求，设计PLC程序。首先列出输入输出表，然后根据输入输出表绘出外部安装接线图。再用西门子S7-200仿真软件，画出梯形图，并附上语句表。表3-1 PLC控制输入输出表输入点输出点名称I代码O代码O代码O启动按钮I0.0KM0Q0.0KM7

36、Q0.7KM14Q2.4暂停按钮I0.1KM1Q0.1KM8Q1.0PG1Q2.5停止按钮I0.2KM2Q0.2KM9Q1.1PB1Q2.6“管高压差”信号I0.3KM3Q0.3KM10Q2.0PG2Q2.7取样阀开I.04KM4Q0.4KM11Q2.1PB2Q3.0取样阀关I0.5KM5Q0.5KM12Q2.2PG3Q3.1KM6Q0.6KM13Q2.3PG4Q3.2其中，接触器KM0控制电机启停，接触器KM1KM13分别对应控制阀门F1F13，接触器KM14控制进料泵启停。PG1表示报警灯，PB1表示报警铃，PG2表示反洗灯，PB2表示反洗铃，PG3表示滤水灯，PG4表示滤后灯。由此绘出P

37、LC的外部安装接线图图3-3 PLC外部接线图梯形图如下：图3-4 主控制程序梯形图：复位程序图3-5 主控制程序梯形图：启动程序图3-6 主控制程序梯形图：三种控制方式的子程序调用图3-7 超时报警计时程序图3-8 主控制程序梯形图：欠压报警激活与关断程序图3-9 主控制程序梯形图：报警程序图3-10 主控制程序梯形图：停机程序图3-11 主控制程序梯形图：出水阀和排渣阀关闭程序图3-12 主控制程序梯形图：复位子程序调用图3-13 点动控制子程序梯形图：点动控制启动图3-14 点动控制子程序梯形图：自清洗程序图3-15 定时控制子程序梯形图：周期定时程序与计数输出图3-16 定时控制子程序

38、梯形图：自清洗程序图3-17 压差控制子程序梯形图：差压比较程序图3-18 压差控制子程序梯形图：自清洗程序图3-19 系统复位子程序梯形图 图3-20 系统自清洗计数程序语句表如下：Network 1 自清洗过滤器主程序：复位程序LD SM0.0A I0.2= M0.0Network 2 自清洗过滤器主程序：复位信号保持LD M0.0O M0.1AN T37TON T37, 20= M0.1Network 3 自清洗过滤器主程序：启动程序LD I0.0AN I0.1AN M0.1= M0.2Network 4 自清洗过滤器主程序：进水阀开启（延迟15秒开启出水阀）LD M0.2O M0.3A

39、N T38TON T38, 150= Q0.0= M0.3Network 5 自清洗过滤器主程序：出水阀开启（信号保持2秒）LD T38O M0.4AN T39TON T39, 20= Q0.2= M0.4Network 6 自清洗过滤器主程序：调用点动控制子程序LD I0.4O M1.0AN I0.5AN I0.6AN Q0.7AN I0.1CALL SBR0= M1.0= Q1.0Network 7 自清洗过滤器主程序：调用定时控制子程序LD I0.5O M2.0AN I0.6AN I0.4AN Q0.7AN I0.1CALL SBR1= M2.0= Q1.1Network 8 自清洗过滤

40、器主程序：调用压差控制子程序LD I0.6O M3.0AN I0.4AN I0.5AN Q0.7AN I0.1CALL SBR2= M3.0= Q1.2Network 9 自清洗过滤器主程序：超时报警计时程序LD M1.2O M2.2O M3.2O M0.7AN Q0.5AN I0.1TON T44, 900= M0.7Network 10 自清洗过滤器主程序：欠压报警激活与关断程序LD I0.0O M10.0AN Q0.3AN I0.2= M10.0Network 11 自清洗过滤器主程序：报警程序LD M10.0AW<= AIW4, 11520O T44AN I0.0AN M0.1A

41、N M0.3= Q0.7Network 12 自清洗过滤器主程序：停机程序（关闭进水阀，延迟15秒关闭出水阀）LD I0.1O Q0.7O M0.5AN T40AN I0.0TON T40, 150= Q0.1= M0.5Network 13 自清洗过滤器主程序：出水阀关闭程序（信号保持2秒）LD T40O M0.6AN T45TON T45, 20= Q0.3= M0.6Network 14 自清洗过滤器主程序：排渣阀关闭程序LD M0.6O M1.3O M2.3O M3.3= Q0.5Network 15 自清洗过滤器主程序：复位子程序调用LD M0.1CALL SBR3Network 1

42、6 自清洗过滤器主程序：清洗计数程序LD Q0.4LD I0.2O I0.1CTU C10, 9994 结束语随着人口急剧增长，工业迅速发展，水资源的利用状况日益严峻。因此，对污水进行有效的处理和再利用就显得颇为重要。过滤机能截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒，是一种实现固、液分离的设备，在污水的处理与再利用过程中起到了很重要的作用。某些工业生产排出的污水甚至只需通过过滤机的处理就能达到再利用的目的。然而，传统的过滤与分离设备体积大，自动化程度不高，过滤效率低。对此，本文以自行开发的80m3/h处理量全自动立式过滤机为基础，提出了全自动立式过滤机的各种工作参数的设计思想和方法，并利用过滤过程

43、中的压降模型，确定控制系统的控制参数。在传统过滤设备的基础上进行了创新设计，使其更好的适应市场的需求，具有一定的市场推广价值。致谢在文美纯老师的悉心关怀和大力支持下我的论文得以顺利完成，在这里衷心的感谢文老师！老师去真求实的态度，诲人不倦，对学生工作高度认真负责的精神，给我留下了深刻的印象。这些有形和潜移默化的影响必将使我受益终生！同时，也要感谢同实验组的所有老师和同学，他们在我论文编写期间，给予了无私的关怀和帮助。特别感谢黄包秀同学，时刻激励鞭策着我前进。再次感谢所有给予了我关怀和帮助的老师、朋友们！并向审阅本文的老师们致以崇高的敬意和深深的谢意！参考文献1文美纯，刘吉普 对全自动过滤机的探

44、讨； 过滤与分离1997.第三期2文美纯，刘吉普 可编程序控制器在过滤器上的应用研究；过滤与分离2002.VOl12.NO43文美纯，刘吉普 新型管道过滤器的开发研究 ；过滤与分离1996.第三期4丁启圣、王惟一等.新型实用过滤技术M .北京：冶金工业出版社. 2000.1；5文棋.全自动自清洗过滤机过滤机理分析及控制系统研究. J浙江：大学硕士学位论文.2002.6；6管力明.PLC在硅藻土过滤机上的应用J .机电工程2004年第21卷第七期.2004.7；7华东工业大学、浙江大学合编.化工容器设计M .武汉：湖北科学技术出版社.1985.6；8濮良贵、纪名刚主编.机械设计（第8版）.M.北

45、京：高等教育出版社.2006.5；9刘鸿文主编.材料力学（第4版）.M.北京：高等教育出版社.2004.1；10哈尔滨工业大学理论力学教研室编. 理论力学（第6版）.M.北京：高等教育出版社.2002.8；11丁伯民、黄正林等编.化工容器.M .北京：化学工业出版社.2002.12；12李建兴主编.可编程序控制器应用技术.M .北京：机械工业出版社.2004.7；13姜继海、宋锦春、高常识主编.液压与气压传动.M.北京：高等教育出版社.2002.8；14贺匡国.化工容器及设备简明设计手册.第二版.M .北京：化学工业出版社.2002.315美E.E.路德维希.化工装置实用工艺设计.第一卷.北京

46、:化学工业出版社，200616李世芸主编.Solid Edge v12三维设计教程. M.北京：机械工业出版社.2003.7；17康勇、罗茜.液体过滤与过滤介质.北京：化学工业出版社，2008.2附录：英文资料及翻译PLC technique discussion and future developmentAlong with the development of the ages, the technique that is nowadays is also gradually perfect, the competition plays more more strong; the ope

47、ration that list depends the artificial has already can't satisfied with the current manufacturing industry foreground, also can't guarantee the request of the higher quantity and high new the image of the technique business enterprise.The people see in produce practice, automate brought the

48、 tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnel's labor strength, reduce the establishment on the personnel. The target control of the hard realization in many complicated production lines, whole and excellent turn, the best decision etc.,

49、well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. The research target of the artificial intelligence makes use of the calculator exactly to carry out, imitate these intelligences behavior, moderating the work thro

50、ugh person's brain and calculators, with the mode that person's machine combine, for resolve the very complicated problem to look for the best pathWe come in sight of the control that links after the electric appliances in various situation, that is already the that time generation past, now

51、 of after use in the mold a perhaps simple equipments of grass-roots control that the electric appliances can do for the low level only;And the PLC emergence also became the epoch-making topic, adding the vivid software control through a very and stable hardware, making the automation head for the n

52、ew high tide.The PLC biggest characteristics lie in: The electrical engineering teacher already no longer electric hardware up too many calculationses of cost, as long as order the importation that the button switch or the importation of the sensors order to link the PLC up can solve problem, pass t

53、o output to order the conjunction contact machine or control the start equipments of the big power after the electric appliances, but the exportation equipments direct conjunction of the small power can.PLC internal containment have the CPU of the CPU, and take to have an I/ O for expand of exterior to connect a people's address and saving machine three big pieces to constitute, CPU core is from an or many is tired t