全自動濾水器過濾器裝置系統(tǒng)的改進分析？

     全自動濾水器過濾器裝置系統(tǒng)的改進分析？針對目前市場上現有的全自動濾水器過濾器裝置控制系統(tǒng)體積較大、價格昂貴的缺點，開發(fā)出一款低成本、集成度高并且具有手、自動沖洗和故障報警等功能的嵌人式用控制器，該控制器與多個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。本文闡述了控制器的硬件電路部分設計、控制系統(tǒng)構成及控制邏輯等。
     目前市場上全自動濾水器過濾器裝置的控制系統(tǒng)低端產品多以繼電器、接觸器組成的控制系統(tǒng)為主，高端產品主要以PLC作為主控單元。PLC的控制功能非常強大，但是基于PLC開發(fā)的控制系統(tǒng)往往體積較大，價格較高，通用性太強不利于軟件的保護。國內外還有少數一些廠家生產用控制器，由于設計標準不統(tǒng)一，通用性不強，各家產品形式各樣，后期的維護和更新非常不便，另外功能也相對單一，用戶無法實現精細化的設置和調整。為此本文先分析過濾器控制過程所需完成的任務、流程、方式以及功能，在此基礎上研制開發(fā)一種以DSP為核心的具有很強通用性的控制器，進而組成控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)體積小、重量輕、能大大降低生產成本，同時具有一定的安全性。它可以依靠檢測過濾的料液壓力，提供控制信號，在運行過程中清洗過濾元件，精度可調節(jié)，適合于工業(yè)生產。
2全自動濾水器過濾器裝置結構及工作原理
     全自動濾水器過濾器裝置主要由濾筒、不銹鋼楔形濾網、電機、減速器、壓力變送器、控制箱和氣動閥等部分組成，結構如圖1所示。流體由入口流進，經隔板上的孔流進濾芯，濾芯在隔板上圍繞傳動軸按圓周均布，經濾網過濾后，雜質留在網內壁。當濾芯污染達到一定程度時，過濾能力降低，當壓差或時間達到設定值時，由控制器發(fā)出指令，電動機帶動不銹鋼雙曲線柔性刮刀旋轉，將雜質清理出來，電動排渣閥打開，過濾器上部的清水反向流過濾芯，將附著在濾芯內壁的固體顆粒經排渣反沖管排出。反沖洗管在傳動軸的帶動下，依次經過各濾芯位置，完成沖洗過程。當進出口壓力差減小到規(guī)定值時，電動排渣閥關閉，傳動軸停止轉動。
3全自動濾水器過濾器裝置系統(tǒng)硬件設計
3.1控制單元
     控制器采用TMS320F2812作為控制單元，負責運算、比較、控制#這是一款32位高性能定點處理器，片內資源集成非常豐富，其中包含flash、RAM、標準通信口SPI以及eCAN，可以方便地實現與外設的通信。另外，F2812內部還存在一個采樣速率達到12.5Msps的ADC轉換模塊，它可以進行12位精度的數據采樣。刮刀電機采用的是具有伺服控制功能的伺服電機，控制器驅動伺服電機控制器的PWM信號，圖2為一路PWM信號(輸出腳19)的連接，在此，GAL芯片的作用是可根據需要調整幾路驅動信號的順序，并易于實現輸出的控制，在發(fā)生故障時可以及時封鎖輸出信號。電路在設計過程中采取了一些改進措施來抗干擾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。對于傳感器可能引入的〒擾，采取在探頭和測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)設計
根據全自動濾水器過濾器裝置自動控制系統(tǒng)的電氣控制要求，
系統(tǒng)設置如表1所示。
表1電氣控制系統(tǒng)
名稱數量
伺服驅動器(個）1
刮刀電機（個）1
電磁閥（個）1
手動/自動互鎖繼電器(個）1
電機故障繼電器(個）1
排污閥故障繼電器(個）1
指示燈（個）1
報警觸點（個）1
繼電器的常開/常閉觸點（個）
     若干由于1151DP5E型差壓變送器主要用于測量氣體、液體等的壓力差，轉換信號也是標準的4?20mA電流信號，因此系統(tǒng)中涉及到壓力測量環(huán)節(jié)的均采用H51DP5E型差壓變送器，為了隔離工業(yè)現場的電磁干擾等不利因素，采用SFP-1106型配電器將反饋信號再次轉換成隔離的1?5VDC或4?20mADC輸出，變送器的24V直流電源也是由它來提供。通過對實測差壓值與預設差壓值的比較，可實現對全自動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軟件設計過濾器共有2種運行狀態(tài):過濾狀態(tài)和清洗狀態(tài)。在過濾狀態(tài)下，原液從入口進入過濾器，經過過濾的液體從過濾器中流出。全自動濾水器過濾器裝置的清洗是整個控制系統(tǒng)工作的重點，根據全自動濾水器過濾器裝置不同的工作情況和傳感器配置，設置了點動、定時、差壓和組合控制模式。
     在有人值守的情況時，系統(tǒng)可以采用點動方式進行控制，比較方便靈活。而在無人情況或者無需人員干預的時候，系統(tǒng)中設備的開關完全受程序控制，控制的時間可以通過人機界面進行設定，自動開啟清洗動作。這種方式可以在全自動濾水器過濾器裝置長期工作以后總結其自清洗動作規(guī)律來設定時間間隔，自動化程度較高。差壓方式中采集壓力經過差壓變送器與預設壓力值AP做比較，如壓差超過預設值即輸出大于、等于信號，可使控制系統(tǒng)輸出控制信號，進而過濾器開始自清洗，直到壓差小于預設值，自清洗結束。圖4(a)是全自動濾水器過濾器裝置的2臺壓力變送器加定時控制模式，圖4(b)是差壓變送器加出口壓力變送器加定時的組合控制模式。
     分析了全自動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計、電氣系統(tǒng)的設計和軟件設計。整個控制系統(tǒng)由控制器統(tǒng)一協調各設備之間的動作，對全自動濾水器過濾器裝置進行有效控制和監(jiān)控，在完善的故障檢測及報警基礎上提高了系統(tǒng)安全性和可靠性。終的試驗結果表明，本控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，有效提高生產線效率，降低了工人的勞動強度，減少了生產成本。