全自動(dòng)濾水器過濾器裝置系統(tǒng)的改進(jìn)分析？

     全自動(dòng)濾水器過濾器裝置系統(tǒng)的改進(jìn)分析？針對(duì)目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的全自動(dòng)濾水器過濾器裝置控制系統(tǒng)體積較大、價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，開發(fā)出一款低成本、集成度高并且具有手、自動(dòng)沖洗和故障報(bào)警等功能的嵌人式用控制器，該控制器與多個(gè)傳感器相互配合組成控制系統(tǒng)。具有體積小、集成度高、智能化的特點(diǎn)。本文闡述了控制器的硬件電路部分設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)構(gòu)成及控制邏輯等。
     目前市場(chǎng)上全自動(dòng)濾水器過濾器裝置的控制系統(tǒng)低端產(chǎn)品多以繼電器、接觸器組成的控制系統(tǒng)為主，高端產(chǎn)品主要以PLC作為主控單元。PLC的控制功能非常強(qiáng)大，但是基于PLC開發(fā)的控制系統(tǒng)往往體積較大，價(jià)格較高，通用性太強(qiáng)不利于軟件的保護(hù)。國內(nèi)外還有少數(shù)一些廠家生產(chǎn)用控制器，由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，通用性不強(qiáng)，各家產(chǎn)品形式各樣，后期的維護(hù)和更新非常不便，另外功能也相對(duì)單一，用戶無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的設(shè)置和調(diào)整。為此本文先分析過濾器控制過程所需完成的任務(wù)、流程、方式以及功能，在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)一種以DSP為核心的具有很強(qiáng)通用性的控制器，進(jìn)而組成控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)體積小、重量輕、能大大降低生產(chǎn)成本，同時(shí)具有一定的安全性。它可以依靠檢測(cè)過濾的料液壓力，提供控制信號(hào)，在運(yùn)行過程中清洗過濾元件，精度可調(diào)節(jié)，適合于工業(yè)生產(chǎn)。
2全自動(dòng)濾水器過濾器裝置結(jié)構(gòu)及工作原理
     全自動(dòng)濾水器過濾器裝置主要由濾筒、不銹鋼楔形濾網(wǎng)、電機(jī)、減速器、壓力變送器、控制箱和氣動(dòng)閥等部分組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。流體由入口流進(jìn)，經(jīng)隔板上的孔流進(jìn)濾芯，濾芯在隔板上圍繞傳動(dòng)軸按圓周均布，經(jīng)濾網(wǎng)過濾后，雜質(zhì)留在網(wǎng)內(nèi)壁。當(dāng)濾芯污染達(dá)到一定程度時(shí)，過濾能力降低，當(dāng)壓差或時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，由控制器發(fā)出指令，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)不銹鋼雙曲線柔性刮刀旋轉(zhuǎn)，將雜質(zhì)清理出來，電動(dòng)排渣閥打開，過濾器上部的清水反向流過濾芯，將附著在濾芯內(nèi)壁的固體顆粒經(jīng)排渣反沖管排出。反沖洗管在傳動(dòng)軸的帶動(dòng)下，依次經(jīng)過各濾芯位置，完成沖洗過程。當(dāng)進(jìn)出口壓力差減小到規(guī)定值時(shí)，電動(dòng)排渣閥關(guān)閉，傳動(dòng)軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
3全自動(dòng)濾水器過濾器裝置系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1控制單元
     控制器采用TMS320F2812作為控制單元，負(fù)責(zé)運(yùn)算、比較、控制#這是一款32位高性能定點(diǎn)處理器，片內(nèi)資源集成非常豐富，其中包含flash、RAM、標(biāo)準(zhǔn)通信口SPI以及eCAN，可以方便地實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的通信。另外，F(xiàn)2812內(nèi)部還存在一個(gè)采樣速率達(dá)到12.5Msps的ADC轉(zhuǎn)換模塊，它可以進(jìn)行12位精度的數(shù)據(jù)采樣。刮刀電機(jī)采用的是具有伺服控制功能的伺服電機(jī)，控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)控制器的PWM信號(hào)，圖2為一路PWM信號(hào)(輸出腳19)的連接，在此，GAL芯片的作用是可根據(jù)需要調(diào)整幾路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的順序，并易于實(shí)現(xiàn)輸出的控制，在發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)封鎖輸出信號(hào)。電路在設(shè)計(jì)過程中采取了一些改進(jìn)措施來抗干擾0先通過繼電器加反向續(xù)流二極管，1C芯片兩端加高頻去耦電容等方法來抑制千擾源^在可能存在的干擾傳播途徑上采取增加隔離光耦。切斷高頻噪聲的辦法。另外，增加敏感元器件的抗干擾性能，布線時(shí)減小回路面積，閑置I/〇口接地，使用電源監(jiān)控和看門狗電路。對(duì)于傳感器可能引入的〒擾，采取在探頭和測(cè)量地之間接幾百到幾千皮法的電容，可以基本上克服外部引入的干擾問題％81Q
3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)全自動(dòng)濾水器過濾器裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)的電氣控制要求，
系統(tǒng)設(shè)置如表1所示。
表1電氣控制系統(tǒng)
名稱數(shù)量
伺服驅(qū)動(dòng)器(個(gè)）1
刮刀電機(jī)（個(gè)）1
電磁閥（個(gè)）1
手動(dòng)/自動(dòng)互鎖繼電器(個(gè)）1
電機(jī)故障繼電器(個(gè)）1
排污閥故障繼電器(個(gè)）1
指示燈（個(gè)）1
報(bào)警觸點(diǎn)（個(gè)）1
繼電器的常開/常閉觸點(diǎn)（個(gè)）
     若干由于1151DP5E型差壓變送器主要用于測(cè)量氣體、液體等的壓力差，轉(zhuǎn)換信號(hào)也是標(biāo)準(zhǔn)的4?20mA電流信號(hào)，因此系統(tǒng)中涉及到壓力測(cè)量環(huán)節(jié)的均采用H51DP5E型差壓變送器，為了隔離工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾等不利因素，采用SFP-1106型配電器將反饋信號(hào)再次轉(zhuǎn)換成隔離的1?5VDC或4?20mADC輸出，變送器的24V直流電源也是由它來提供。通過對(duì)實(shí)測(cè)差壓值與預(yù)設(shè)差壓值的比較，可實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)濾水器過濾器裝置反沖洗的控制，控制系統(tǒng)原理圖如圖3所示a4軟件設(shè)計(jì)過濾器共有2種運(yùn)行狀態(tài):過濾狀態(tài)和清洗狀態(tài)。在過濾狀態(tài)下，原液從入口進(jìn)入過濾器，經(jīng)過過濾的液體從過濾器中流出。全自動(dòng)濾水器過濾器裝置的清洗是整個(gè)控制系統(tǒng)工作的重點(diǎn)，根據(jù)全自動(dòng)濾水器過濾器裝置不同的工作情況和傳感器配置，設(shè)置了點(diǎn)動(dòng)、定時(shí)、差壓和組合控制模式。
     在有人值守的情況時(shí)，系統(tǒng)可以采用點(diǎn)動(dòng)方式進(jìn)行控制，比較方便靈活。而在無人情況或者無需人員干預(yù)的時(shí)候，系統(tǒng)中設(shè)備的開關(guān)完全受程序控制，控制的時(shí)間可以通過人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)定，自動(dòng)開啟清洗動(dòng)作。這種方式可以在全自動(dòng)濾水器過濾器裝置長(zhǎng)期工作以后總結(jié)其自清洗動(dòng)作規(guī)律來設(shè)定時(shí)間間隔，自動(dòng)化程度較高。差壓方式中采集壓力經(jīng)過差壓變送器與預(yù)設(shè)壓力值A(chǔ)P做比較，如壓差超過預(yù)設(shè)值即輸出大于、等于信號(hào)，可使控制系統(tǒng)輸出控制信號(hào)，進(jìn)而過濾器開始自清洗，直到壓差小于預(yù)設(shè)值，自清洗結(jié)束。圖4(a)是全自動(dòng)濾水器過濾器裝置的2臺(tái)壓力變送器加定時(shí)控制模式，圖4(b)是差壓變送器加出口壓力變送器加定時(shí)的組合控制模式。
     分析了全自動(dòng)自清洗過濾器組成及工藝流程，并介紹了控制系統(tǒng)的核心控制單元的設(shè)計(jì)、電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。整個(gè)控制系統(tǒng)由控制器統(tǒng)一協(xié)調(diào)各設(shè)備之間的動(dòng)作，對(duì)全自動(dòng)濾水器過濾器裝置進(jìn)行有效控制和監(jiān)控，在完善的故障檢測(cè)及報(bào)警基礎(chǔ)上提高了系統(tǒng)安全性和可靠性。終的試驗(yàn)結(jié)果表明，本控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，有效提高生產(chǎn)線效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了生產(chǎn)成本。