CN209182701U - 一种卧式离心机电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卧式离心机电气控制系统，涉及电气自动化领域，本申请利用PLC控制器、数字量扩展模块和模拟量扩展模块构成PLC系统，PLC系统可以实现对卧式离心机的自动控制，可以准确控制卧式离心机各组件的运行时间和运行流程，减少了对操作人员的依赖，自动化水平高，生产效率高，同时不容易受到人为因素的干扰，因此产品质量也较高；本申请还做好了冗余备用，同时可以兼容手动操作方案，可靠性较高。

Description

一种卧式离心机电气控制系统

技术领域

本实用新型涉及电气自动化领域，尤其是一种卧式离心机电气控制系统。

背景技术

目前的卧式离心机由人工手动操作，操作人员需要记清复杂的操作流程，还要凭经验积判断各个工序的运行时间，容易操作错误，并且运行时间并不精确、产品质量也不能保证，自动化程度较低。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种卧式离心机电气控制系统，该系统可以实现对卧式离心机的自动化控制，同时做好了冗余备用以及兼容了手动操作方案，提高了生产效率和可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

一种卧式离心机电气控制系统，该卧式离心机电气控制系统包括PLC系统、触摸屏、变频控制电机、变频器、直驱电机以及流量计，PLC系统包括PLC控制器、数字量扩展模块和模拟量扩展模块，PLC控制器连接数字量扩展模块，并通过数字量扩展模块连接模拟量扩展模块，PLC控制器和数字量扩展模块提供PLC系统的功能输出端子和功能输入端子，模拟量扩展模块提供PLC系统的模拟量输入端子，PLC控制器提供PLC系统的通讯端口；PLC系统通过通讯端口连接触摸屏；

变频控制电机包括离心机主电机、离心机副电机、污泥泵电机、污泥泵备用电机、加药泵电机以及加药泵备用电机，除离心机副电机之外的每个变频控制电机分别通过变频器连接三相电源，离心机副电机连接变频器，离心机副电机连接的变频器与离心机主电机连接的变频器之间通过共直流母线接法相连；每个变频控制电机的变频器包括启停端子和频率设定端子，变频器的启停端子连接有变频控制电机的启停开关，各个变频控制电机的启停开关的状态分别由PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制，变频器的频率设定端子连接PLC系统的通讯端口；直驱电机包括油泵电机、输送电机以及切割机电机，对于每个直驱电机，直驱电机通过启停开关连接三相电源，各个直驱电机的启停开关的开关分别由PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制；

流量计包括污泥流量计和加药流量计，每个流量计分别连接PLC系统的一个模拟量输入端子；变频控制电机以及直驱电机中的每个电机对应的状态开关分别连接PLC系统的一个功能输入端子，电机的状态开关的状态反应电机的状态。

其进一步的技术方案为，对于变频控制电机和直驱电机中的任意一个电机，电机的启停开关的状态由对应的启停线圈控制，电机的手动控制开关和自动控制开关并联，并联电路与电机的启停线圈串联，串联电路的两端连接电源，在电机的手动控制开关或自动控制开关闭合时，电机的启停线圈得电，电机的启停线圈控制电机的启停开关闭合，电机得电启动；电机的自动控制开关的状态由自动控制线圈控制，电机的自动控制线圈连接PLC系统的一个功能输出端子，PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制电机的自动控制线圈，电机的自动控制线圈得电时控制电机的自动控制开关闭合。

其进一步的技术方案为，PLC控制器采用PLC CPU 226型，数字量扩展模块采用EM221型，模拟量扩展模块采用EM235型。

其进一步的技术方案为，触摸屏采用TPC7062TX型。

其进一步的技术方案为，与各个变频控制电机相连的变频器采用ABB 550型。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种卧式离心机电气控制系统，该系统可以实现对卧式离心机的自动控制，可以准确控制卧式离心机各组件的运行时间和运行流程，减少了对操作人员的依赖，自动化水平高，生产效率高，同时不容易受到人为因素的干扰，因此产品质量也较高。本申请还做好了冗余备用，同时可以兼容手动操作方案，可靠性较高。

附图说明

图1是本申请公开的卧式离心机电气控制系统的系统结构图。

图2是PLC系统的结构图以及端子示意图。

图3是PLC系统的功能输出端子的连接示意图。

图4是PLC系统的功能输入端子的连接示意图。

图5是本系统的一部分的控制电路图。

图6是本系统的另一部分的控制电路图。

图7是离心机主电机和离心机副电机电气控制图。

图8是污泥泵电机、污泥泵备用电机、加药泵电机以及加药泵备用电机的电气控制图。

图9是油泵电机、输送电机以及切割机电机的电气控制图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种卧式离心机电气控制系统，请参考图1，主要包括PLC系统、触摸屏以及卧式离心机组件，卧式离心机组件包括卧式离心机中的各个电机和传感器等组件，卧式离心机组件主要包括变频控制电机、直驱电机以及流量计，其中，变频控制电机包括离心机主电机、离心机副电机、污泥泵电机、污泥泵备用电机、加药泵电机以及加药泵备用电机。直驱电机包括油泵电机、输送电机以及切割机电机，本申请中的输送电机包括1#输送电机、2#输送电机和3#输送电机。流量计包括污泥流量计和加药流量计。

本申请中的PLC系统包括PLC控制器、数字量扩展模块和模拟量扩展模块，PLC控制器连接数字量扩展模块，并通过数字量扩展模块连接模拟量扩展模块，PLC控制器和数字量扩展模块的各个端子提供PLC系统的功能输出端子和功能输入端子，模拟量扩展模块提供PLC系统的模拟量输入端子，PLC控制器还包括通讯端口，其通讯端口提供为整个PLC系统的通讯端口。本申请中的PLC控制器采用西门子PLC CPU 226型，数字量扩展模块采用EM221型，模拟量扩展模块采用EM235型，请参考图2示出了PLC系统的结构图，PLC控制器、数字量扩展模块和模拟量扩展模块之间的连接是按照芯片的工作特原理进行连接的，是符合电气通信原理的连接，其各个引脚端子为电气领域常用释义，本申请不一一介绍，本领域技术人员可以查询得知各芯片的工作特性然后按需连接。在本申请中，PLC控制器提供的Q0.1-Q1.7端子即为整个PLC系统的功能输出端子，PLC系统主要通过功能输出端子对上述卧式离心机组件进行功能输出，具体的，功能输出端子连接卧式离心机组件对应的继电器和信号灯等，通过输出开关量来进行功能输出，请参考图3所示的本申请中各个功能输出端子的电气连接示意图及对应电气控制功能说明，图3为标准的电气连接图，本领域技术人员可以理解其含义，本申请不详细介绍。PLC控制器提供的I0.0-I2.7以及数字量扩展模块提供的I3.0-I4.7端子即为整个PLC系统的功能输入端子，PLC系统主要通过功能输入端子对上述卧式离心机组件进行功能输入，具体的，功能输入端子连接卧式离心机组件对应的状态开关，根据状态开关的状态不同来进行功能输入以确定对应的状态，卧式离心机组件对应的状态开关反应卧式离心机组件的状态，请参考图4所示的本申请中各个功能输入端子的电气连接示意图及对应电气控制功能说明，图4也为标准的电气连接图，本领域技术人员可以理解其含义，本申请不详细介绍。本申请除了图3和图4示出的PLC系统的端子控制之外，还包括配套的弱电部分的控制电路，请参考图5和图6示出的弱电部分的控制电路图以及各个支路的电气控制功能说明，图5和图6示出的控制电路两端接入电源，该电源通常由三相电源的一个电源相和零线引出提供，主要是涉及到了各类接触器、继电器、开关、按钮和信号灯之类的电路连接控制，图5和图6为标准的电气连接图，本领域技术人员可以理解其含义，本申请不详细介绍。PLC系统的功能输入端子和功能输出端子的开关量与图5和图6示出的控制电路配合工作，实现了PLC系统的功能输入和功能输出。本领域技术人员可以理解的是，图3-图6中标号相同的线圈和开关表示一组继电器/接触器，当线圈得电时，其对应的常开型开关闭合、常闭型开关断开，例如图3中的继电器线圈KA22得电时，线圈KA22就会控制图5中对应的开关KA22闭合，继电器/接触器是本领域的常规器件，其功能与电气图示均是业界通用的，本申请不作详细介绍。模拟量扩展模块提供的端子即为整个PLC系统的模拟量输入端子，每个流量计分别连接PLC系统的一个模拟量输入端子。PLC控制器提供的两个通讯端口PORT0和PORT1即为整个PLC系统的通讯端口。PLC系统通过通讯端口连接触摸屏，本申请中的触摸屏采用昆仑通泰触摸屏TPC7062TX，如图2所示，通过RS485通讯总线连接PLC控制器的PORT0端口与触摸屏的通讯端口，实现两者之间的RS485通讯。

各个变频控制电机分别采用变频器驱动，PLC系统控制各个变频器的启停和频率，本申请中的变频器均采用ABB 550型变频器。具体的，请参考图7，离心机主电机M1通过变频器UF1连接三相电源的A、B、C相，离心机副电机M2连接变频器UF2，离心机副电机M2连接的变频器UF2与离心机主电机M1连接的变频器UF1之间通过共直流母线接法相连。请参考图8，污泥泵电机M9、污泥泵备用电机M10、加药泵电机M11以及加药泵备用电机M12分别通过变频器UF3-UF6连接三相电源。变频器UF1-UF6的启停以及频率都由PLC系统控制，变频器包括频率设定端子A-和B+，变频器的频率设定端子A-和B+连接PLC系统的通讯端口，也即与图2中的PORT1口的A-和B+端子连接，PLC系统可以对变频器进行频率的输入和设定。变频器的启停端子连接有变频控制电机的启停开关，请参考图7和图8，由于离心机主电机M1和离心机副电机M2可以正转也可以反转，因此用于控制离心机主电机M1和离心机副电机M2的变频器包括两个启停端子，分别为正转启停端子DI1和反转启停端子DI3，对应的，其连接有两个启停开关：正转启停端子DI1连接有正转启停开关KA18，反转启停端子DI3连接有反转启停开关KA20；而其他电机只需单纯控制启停，因此仅有一个启停端子DI1，连接一个启停开关，如图8示出了变频器UF3-UF6中的启停段子DI1分别连接启停开关KM7-KM10。每个变频控制电机对应的启停开关的状态分别由PLC系统控制，控制原理见如下说明。

请参考图9，对于油泵电机M3、1#输送电机M4、2#输送电机M5、3#输送电机M6、备用1电机M7以及切割机电机M8中的任意一个直驱电机，直驱电机分别直接通过对应启停开关KM1-KM6连接三相电源，各个直驱电机的启停开关的开关分别由PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制，每个变频控制电机对应的启停开关的状态分别由PLC系统控制，控制原理见如下说明。

对于变频控制电机和直驱电机中的任意一个电机，PLC系统控制其对应的启停开关的方式是类似的：电机的启停开关的状态由对应的启停线圈控制，电机的手动控制开关和自动控制开关并联，并联电路与电机的启停线圈串联，串联电路的两端连接电源，在电机的手动控制开关或自动控制开关闭合时，电机的启停线圈得电，电机的启停线圈控制电机的启停开关闭合，电机得电启动。电机的手动控制开关可以是触摸屏上的虚拟开关，其状态由操作人员手动控制。电机的自动控制开关的状态由自动控制线圈控制，电机的自动控制线圈连接PLC系统的一个功能输出端子，PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制电机的自动控制线圈，电机的自动控制线圈得电时控制电机的自动控制开关闭合。

比如，以变频控制电机中的污泥泵电机M9为例，其对应的启停开关为接触器开关KM7、启停线圈为接触器线圈KM7、手动控制开关为ST7、自动控制开关为继电器开关KA28、自动控制线圈为继电器线圈KA28。按照本申请公开的电气控制系统，污泥泵电机M9可以由操作人员手动控制，也可以由PLC系统自动控制。在PLC系统自动控制时：PLC系统通过输出功能端子Q0.6输出高电平开关量，此时继电器线圈KA28得电，从而控制图6中的继电器开关KA28闭合。此时继电器开关KA28与接触器线圈KM7的串联支路导通，接触器线圈KM7得电，控制图8中的接触器开关KM7闭合，也即污泥泵电机M9的启停开关闭合，同时，PLC系统通过通讯端口向变频器UF3输入频率，则变频器UF3就能按照PLC系统的控制自动控制污泥泵电机M9启停工作。在操作人员手动控制时：操作人员手动控制污泥泵电机M9的手动控制开关ST7闭合，此时手动控制开关ST7与接触器线圈KM7的串联支路导通，同样使得接触器线圈KM7得电，图8中的接触器开关KM7的开关闭合，也即污泥泵电机M9的启停开关闭合，实现手动控制污泥泵电机M9启停的功能。

再比如，以直驱电机中的油泵电机M3为例，其对应的启停开关为接触器开关KM1、启停线圈为接触器线圈KM1、手动控制开关为ST1、自动控制开关为继电器开关KA22、自动控制线圈为继电器线圈KA22。同样的，油泵电机M3可以由PLC系统自动控制也可以由操作人员手动控制。在PLC系统自动控制时：PLC系统通过输出功能端子Q0.0输出高电平开关量，此时继电器线圈KA22得电，从而控制图5中的继电器开关KA22闭合。此时继电器开关KA22与接触器线圈KM1的串联支路导通，接触器线圈KM1得电，控制图9中的接触器开关KM1闭合，也即油泵电机M3的启停开关闭合，则油泵电机M3得电启动。在操作人员手动控制时：操作人员手动控制油泵电机M3的手动控制开关ST1闭合，此时手动控制开关ST1与接触器线圈KM1的串联支路导通，同样使得接触器线圈KM1得电，图9中的接触器开关KM1的开关闭合，也即油泵电机M3的启停开关闭合，则油泵电机M3得电启动，实现手动控制油泵电机M3启停的功能。

本领域技术人员根据图1-图9的电气控制原理图可以确定各个电机的工作过程，本申请公开的电气控制系统对各电机的控制原理与上述举例类似，本申请不再一一详细说明。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种卧式离心机电气控制系统，其特征在于，所述卧式离心机电气控制系统包括PLC系统、触摸屏、变频控制电机、变频器、直驱电机以及流量计，所述PLC系统包括PLC控制器、数字量扩展模块和模拟量扩展模块，所述PLC控制器连接所述数字量扩展模块，并通过所述数字量扩展模块连接所述模拟量扩展模块，所述PLC控制器和数字量扩展模块提供所述PLC系统的功能输出端子和功能输入端子，所述模拟量扩展模块提供所述PLC系统的模拟量输入端子，所述PLC控制器提供所述PLC系统的通讯端口；所述PLC系统通过通讯端口连接所述触摸屏；

所述变频控制电机包括离心机主电机、离心机副电机、污泥泵电机、污泥泵备用电机、加药泵电机以及加药泵备用电机，除所述离心机副电机之外的每个变频控制电机分别通过所述变频器连接三相电源，所述离心机副电机一个所述变频器，所述离心机副电机连接的变频器与所述离心机主电机连接的变频器之间通过共直流母线接法相连；每个所述变频控制电机的变频器包括启停端子和频率设定端子，所述变频器的启停端子连接有所述变频控制电机的启停开关，各个所述变频控制电机的启停开关的状态分别由所述PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制，所述变频器的频率设定端子连接所述PLC系统的通讯端口；所述直驱电机包括油泵电机、输送电机以及切割机电机，对于每个直驱电机，所述直驱电机通过启停开关连接三相电源，各个所述直驱电机的启停开关的开关分别由所述PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制；

所述流量计包括污泥流量计和加药流量计，每个所述流量计分别连接所述PLC系统的一个模拟量输入端子；所述变频控制电机以及所述直驱电机中的每个电机对应的状态开关分别连接所述PLC系统的一个功能输入端子，电机的状态开关的状态反应所述电机的状态。

2.根据权利要求1所述的卧式离心机电气控制系统，其特征在于，对于所述变频控制电机和所述直驱电机中的任意一个电机，所述电机的启停开关的状态由对应的启停线圈控制，所述电机的手动控制开关和自动控制开关并联，并联电路与所述电机的启停线圈串联，串联电路的两端连接电源，在所述电机的手动控制开关或自动控制开关闭合时，所述电机的启停线圈得电，所述电机的启停线圈控制所述电机的启停开关闭合，所述电机得电启动；所述电机的自动控制开关的状态由自动控制线圈控制，所述电机的自动控制线圈连接所述PLC系统的一个功能输出端子，所述PLC系统的功能输出端子输出的开关量控制所述电机的自动控制线圈，所述电机的自动控制线圈得电时控制所述电机的自动控制开关闭合。

3.根据权利要求1或2所述的卧式离心机电气控制系统，其特征在于，所述PLC控制器采用PLC CPU 226型，所述数字量扩展模块采用EM221型，所述模拟量扩展模块采用EM235型。

4.根据权利要求1或2所述的卧式离心机电气控制系统，其特征在于，所述触摸屏采用TPC7062TX型。

5.根据权利要求1或2所述的卧式离心机电气控制系统，其特征在于，与各个所述变频控制电机相连的变频器采用ABB 550型。