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2.2 控制方式的选择
目前，在自动反冲洗过滤器控制系统的应用上，主要有3种控制方式能够满足自动反冲洗过滤器控制系统的控制要求，分别为继电接触器控制方式、单片机控制器控制方式、可编程逻辑控制器控制方式。
继电接触器控制系统这种控制方式有着很大的缺点，它不仅耗能高，而且系统接线复杂，在整个控制过程中，任何一个继电器或接触器损坏，都会影响整个系统的正常工作和运行，故障率较高，且在查找和排除系统故障时比较困难，控制柜的安装接线工作量非常大，控制系统灵活性也比较差。
单片机控制器控制方式成本相对较低，但是又由于单片机的制版工艺、布局结构、器件的质量等因素的影响使得其抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，并且其对环境依赖性强。单片机开发周期长，从设计到使用，要求设计人员有较高的专业知识与单片机开发经验。
可编程控制器即基于PLC的控制器方式。PLC可编程控制器是发展比较早的工业控制器，能够简单的编程实现控制要求，灵活性高、通用性强、编程简单、易于掌握，它应用于工业生产线，能适应各种工业环境。PLC也可用于中小型自动化设备。
经过比较，由于PLC控制系统有着独特的显示功能，编程方便，编程语言简单易懂，性价比较高，且本身偏向于中、小型自动化应用等优点。所以，本设计选择以PLC可编程控制器控制作为控制核心来设计自动反冲洗过滤器控制系统。
2.3 本章小结
本章主要分析了自动反冲洗过滤器控制系统的具体控制要求，通过对其要求的分析制定了合理的研究思路。最后对系统控制方式的选择做了详细的分析。
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第3章 自动反冲洗过滤器的硬件电路设计
在了解了海水自动反冲洗过滤器控制系统设计要求的基础上，经过对比分析，选择了控制系统方案后，主要是对海水自动反冲洗过滤器控制系统硬件电路部分进行设计。海水自动反冲洗过滤器控制系统硬件电路设计主要包括过滤器的工作原理及组成、主电路部分的设计、控制电路部分的设计、以及对系统主要元器件的选型等方面。
3.1 自动反冲洗过滤器的系统组成及控制要求
根据控制要求，可以得出反冲选过滤器的原理图如图3.1所示
图3.1过滤器原理图
自动反冲洗过滤器由过滤网、压力传感器、阀门、正反转电动机、可编程控制器（PLC）组成。
此过滤器可以把海水中大于0.15mm的杂质过滤出来，当海水中的杂质累积到一定程度时，就要对过滤器进行清洗。
打开海水过滤器的进水阀门和出水阀门，过滤器进行过滤工作阶段。海水由进水阀门进入，通过过滤网，使海水中的杂质附在过滤网表面，过滤后的海水流出出水阀门。经过一段时间后过滤网上的杂质会越累积越厚，此时过滤器进入反冲洗排污工作阶段，首先要关闭出水阀门，其次打开排污阀门和反转过滤网，海水继续由进水阀门进入，将过滤网上的杂质冲洗掉，并且由排污阀排出。
系统的反冲洗分为手动清洗和自动清洗两种方式，自动反冲洗又可以分为自动定时清洗和自动压差清洗。当转换开关置于手动位置时，系统处于手动工作状态，由按钮实现手动反冲洗的控制功能。当转换开关置于自动位置时，系统处于自动工作状态：自动模式下，切换开关置于定时位置时，系统处于自动定时控制；切换开关置于压差位置时，
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系统处于自动压差控制。
3.1.1 手动反冲洗
当处于手动模式时，可在任意时间把电机运行开关打到“启动”位置启动反冲洗电机，同时把排污阀开关打到“开”位置，打开排污阀。这样就开始进行手动反冲洗。过段时间后把电机运行开关和排污阀开关打到“停止”和“关闭”位置结束手动反冲洗。
3.1.2 自动反冲洗
（1）压差控制 随着过滤网表面杂质的不断增厚，过滤器浊液腔和清液腔的压差逐渐变大，压力传感器检测到压差达到设定值时，自动反冲洗启动。当压差低于设定值时自动反冲洗停止。
（2）时间控制 根据需要设定海水过滤器的过滤时间和自动反冲洗的时间。当过滤运行时间到达设定值时，系统会自动转换为反冲洗排污工作状态。
上述两种控制方式为各自单独运行，以时间先到为标准。为了减少不必要的自动反冲洗次数，在压差控制启动的同时，需要将时间积累复位，重新开始计时；否则当压差控制自动反冲洗结束而时间累积也刚好到达设定值时，会又一次启动自动反冲洗，从而降低过滤效率。
3.1.3 紧急停止和系统停止
紧急停止是在过滤器工作状态下，突发故障或者是需要检修时，按下急停按钮，所有过滤器都会停止工作，当松开急停按钮时，过滤器又恢复原来的状态继续工作。 系统停止是不管过滤器处于任何状态，只要按下系统停止按钮，电动机就会断电，各过滤器都会停止工作。
3.1.4 状态指示灯和故障指示灯说明
绿灯指示运行状态，红灯指示故障状态（闪烁）和自动方式中待机状态（长亮）；绿灯长亮表示该过滤器处于正常监控工作状态，（转向阀全开，排污阀全关）；绿灯闪烁表示该过滤器正处于清洗过滤运行中；红灯长亮表示该过滤器处于自动方式中待机状态；红灯闪烁表示该过滤器处于故障状态。
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3.1.5 自动检测
按下自动检测按钮，就会对处于自动模式下的各过滤器进行一次自动反冲洗检测。
3.2自动反冲洗过滤器控制系统的主电路设计
本次设计需要两个正反转电动机，经过查找资料跟所学知识，得出图3.2主电路图。
图3.2 主电路原理图
3.3 控制电路的设计与分析
3.3.1 PLC的具体I/O分配
自动反冲洗过滤器控制系统PLC输入端：手动/自动模式、时间控制/压差控制、系统停止按钮、紧急停止按钮、转向阀打开按钮、转向阀关闭按钮、排污阀门打开、排污阀门关闭、故障按钮、自动检测按钮、转向阀到位打开、转向阀到位关闭、排污阀到位打开、排污阀到位关闭等15个输入端口。
自动反冲洗过滤器控制系统PLC输出端：反冲洗电机、过滤电机、排污阀门开、排
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污阀门关闭、绿灯、红灯等共6个输出端口。 根据输入输出端得出端子分配图表如表3.1所示：
表3.1 端子分配表
输入设备 SB0 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB10 SB11 SB12 SB13 SB14 SB15 SB16 输入端子 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X013 X014 X015 X016 X017 X020 备注 手动/自动转换开关 自动检测按钮 时间控制/压差控制 系统停止开关 紧急停止按钮 转向阀打开按钮 转向阀关闭按钮 排污阀门打开按钮 排污阀门关闭按钮 故障按钮 转向阀到位打开 排污阀到位打开 转向阀到位关闭 排污阀到位关闭 压差信号 输出设备 KM1 KM2 KM3 KM4 LED0 LED1 输出端子 Y001 Y002 Y005 Y006 Y003 Y004 备注 反冲洗电机 排污阀打开 过滤电机 排污阀关闭 绿灯 红灯 3.3.2 控制电路I/O接线
根据端子分配表得出如下图3.3 I/O接线图。
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