基于PLC的小型污水處理系統(tǒng)設計

1、 J I A N G S U U N I V E R S I T Y可編程控制器課程設計小型污水處理控制系統(tǒng) 學 院： 電氣信息工程 班 級： 農(nóng)業(yè)電氣1101 姓名學號： 馬舒童 學 號： 3110506015 指導教師： 刁曉燕 目 錄一、小型污水處理控制系統(tǒng)設計要求 1技術要求··························&#

2、183;··············1 2動力設備··································&

3、#183;······2 3設計要求·········································2二、小型污

4、水處理控制系統(tǒng)程序電路圖 1. 程序流程圖·······································3 2. 主電路設計······

5、;·································4 3. 交流控制電路設計··············

6、3;··················4三、小型污水處理控制系統(tǒng)硬件軟件設計 1. 可編程控制器控制電路設計·························5 2.

7、輸入輸出口分配···································6 3. 可編程控制器控制程序設計···········

8、··············8 4. 梯形圖··································

9、3;········95. 出現(xiàn)問題及改進方式·······························156. 心得·······&#

10、183;·····································15四、參考文獻一、小型污水處理控制系統(tǒng)設計要求 1技術要求 SBR廢水處理技術是一種高效廢水回用的處理技術，采用優(yōu)勢菌技術對校園生活污水進行處理，

11、經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車輛等，從而達到節(jié)約水資源的目的。 SBR廢水處理系統(tǒng)方案要充分考慮現(xiàn)實生活中校園生活區(qū)較為狹小的特點，力求達到設備體積小，性能穩(wěn)定，工程投資少的目的。廢水處理過程中環(huán)境溫度對菌群代謝產(chǎn)生的作用直接影響廢水處理效果，因此采用地埋式磚混結(jié)構(gòu)處理池以降低溫度對處理效果的影響。同時，SBR廢水處理技術工藝參數(shù)變化大，硬件設計選型與設備調(diào)試比較復雜，采用先進的PLC控制技術可以提高SBR廢水處理的效率，方便操作和使用。 SBR廢水處理系統(tǒng)分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱以及水泵、羅茨風機、電動閥門和電磁閥等部分組成，在污水處理池、清水池、中水

12、水箱中分別設置液位開關，用以檢測水池與水箱中的水位。SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖如圖1所示。圖1 SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖 污水處理的第一階段：當污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時，電動閥會自動開起納入污水。當污水池納入的污水至正常高水位時，電動閥自動關閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。 污水處理的第二階段：采用能降解大分子污染物的曝氣法，可使污水脫色、除臭、平衡菌群的pH值并對污染物進行高效除污，即好氧處理過程。整個好氧（曝氣）時間一般需要68h。在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當電動閥門自動關閉后，排空電磁閥開起，羅茨風機延時空載起動，然后排空電磁閥關閉，污水池開始曝氣。當曝氣處理結(jié)束后，排空

13、電磁閥再次開起，羅茨風機空載停機，然后排空電磁閥延時關閉。曝氣風機在無負荷條件下起動和停止，能起到保護電動機和風機的作用。經(jīng)過0.5h的水質(zhì)沉淀，PLC下達起動1#清水泵指令，將沉淀后的水泵入到清水池。當清水池中的水位升至正常高水位時，1#清水泵自動停止運行。這時2#清水泵自動起動向中水箱泵水，當水箱內(nèi)達到正常高水位時，2#清水泵自動停止運行，這時中水箱內(nèi)的水全部完成處理過程。 如上所示，當中水箱內(nèi)水位降至低水位時，2#清水泵又自動起動向中水箱泵水。當污水池中的水位降至低水位時，電動閥門會自動打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復。 SBR廢水處理技術針對污水水質(zhì)不同選用生物菌群不同，工藝要求

14、要求有所不同，電氣控制系統(tǒng)應有參數(shù)可修正功能，以滿足廢水處理的要求。 2動力設備 SBR廢水處理系統(tǒng)中所使用的動力設備（水泵、羅茨風機、電動閥），均采用三相交流異步電動機，電動機和電磁閥（AC220V選配）選配防水防潮型。 1#清水泵：立式離心泵LS50-10-A，揚程10m，流量29m3/h，1kW。 2#清水泵：立式離心泵LS40-32.1，揚程30m，流量16m3/h，3kW。 曝氣羅茨風機：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。 電動閥：閥體D97A1X5-10ZB-125mm，電動裝置LQ20-1，AC380V，60W。 3設計要求 1) 控制裝置選用PLC作為系統(tǒng)的控制核心

15、，根據(jù)工藝要求合理選配PLC機型和I/O接口。 2) 可執(zhí)行手動/自動兩種方式，應能按照工藝要求編輯程序并可實時整定參數(shù)。 3) 電動閥上驅(qū)動電動機為正、反轉(zhuǎn)雙向運行，因此要在PLC控制回路加互鎖功能。 4) PLC的接地應按手冊中的要求設計，并在圖中表示或說明。 5) 為了設備安全運行，考慮必要的保護措施，入如電動機過熱保護、控制系統(tǒng)短路保護等。 6) 繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC硬件電路，編制PLC的I/O接口功能表。 7) 選擇電器元件、編制元器件目錄表。 8) 繪制接線圖、電控柜布置圖和配線圖、控制面板布置圖和配線圖等。 9) 采用梯形圖或指令表編制PLC控制程序。2、

16、 小型污水處理控制系統(tǒng)程序圖 1. 程序流程圖 圖2 小型污水處理控制系統(tǒng)程序流程圖 2. 主電路設計 圖3 SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)主電路 1) 主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3分別控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風機M3；交流接觸器KM4、KM5控制電動閥電動機M4，通過正、反轉(zhuǎn)完成開起閥門和關閉閥門的功能。 2) 電動機M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)過載保護。電動閥電動機M4控制器內(nèi)還裝有常閉熱保護開關，對閥門電動機M4實現(xiàn)雙重保護。 3) QF為電源總開關，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用和維修方便。 4

17、) 熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4分別實現(xiàn)各負載回路的短路保護。FU5、FU6分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。 3. 交流控制電路設計 1) 控制電路有電源指示HL。PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。 2) 隔離變壓器TC的選用根據(jù)PLC耗電量配置，可以配置標準型、變比1：1、容量100VA隔離變壓器。 3) 1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風機M3分別有運行指示燈HL1、HL2、HL3，由KM1、KM2、KM3接觸器常開輔助觸點控制。 4) 4臺電動機M1、M2、M3、M4的過載保護，分別由4個熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)，將其常閉觸點

18、并聯(lián)后與中間繼電器KA1連接構(gòu)成過載保護信號，KA1還起到電壓轉(zhuǎn)換的作用，將220V交流信號轉(zhuǎn)換成直流24V信號送入PLC完成過載保護控制功能。 5) 上水電磁閥YA1和指示燈HL1、排空電磁閥YA2，分別由中間繼電器KA2和KA3觸點控制。圖4 SBR廢水處理系統(tǒng)交流控制電路 三、小型污水處理控制系統(tǒng)硬件軟件設計 1. 可編程控制器控制電路設計 1) 硬件結(jié)構(gòu)設計。了解各個控制對象的驅(qū)動要求，如：驅(qū)動電壓的等級、負載的性質(zhì)等；分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對開關量、模擬量的控制、用戶程序存儲器的存儲容量等，選擇適合的PLC機型及外設，完

19、成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。 2) 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路原理圖，繪制PLC控制電路，編制I/O接口功能表。圖11-4為SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖，L6作為PLC輸出回路的電源，分別向輸出回路的負載供電，輸出回路所有COM端短接后接入電源N端。 3) KM4和KM5接觸器線圈支路，設計了互鎖電路，以防止誤操作故障。 4) PLC輸入回路中，信號電源由PLC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（）端。輸入口如果有有源信號裝置，需要考慮信號裝置的電源等級和容量，最好不要使用PLC自身的24V直流電源，以防止電源過載損壞或影響其他輸

20、入口的信號質(zhì)量。 5) PLC采用繼電器輸出，每個輸出點額定控制容量為AC250V，2A。 2. 輸入輸出口分配表1-1 廢水處理系統(tǒng)PLC輸入接口功能表工位名稱文字符號輸入口1污水池高水位開關信號H1I0.02污水池低水位開關信號L1I0.13清水池高水位開關信號H2I0.24清水池低水位開關信號L2I0.35中水箱高水位開關信號H3I0.46中水箱低水位開關信號L3I0.57起動按鈕SB1I0.68停止按鈕SB2I0.79旋鈕開關（自動）SB3-1I1.010旋鈕開關（手動）SB3-2I1.111手動開電動閥旋鈕開關SB4I1.212手動關電動閥旋鈕開關 SB5I2.1131#清水泵手動旋

21、鈕開關SB6I1.3 142#清水泵手動旋鈕開關SB7I1.415電動閥門開起限位開關SQ1I1.516電動閥門關閉限位開關SQ2I1.6 17電動閥電動機故障報警FR0I2.218電動機熱保護器報警KA1I2.019曝氣風機手動旋鈕開關SB8I1.7 表1-2 廢水處理系統(tǒng)PLC輸出接口功能表工位名稱文字符號輸入口11#清水泵接觸器KM4Q0.022#清水泵接觸器KM5Q0.13開電動閥門接觸器KM1Q0.24關電動閥門接觸器KM2Q0.35羅茨風機(曝氣風機)接觸器KM3Q0.46排空電磁閥繼電器KA2Q0.57上水電磁閥繼電器KA3Q0.68電動機熱保護器報警指示燈HL1Q0.79污水池

22、高水位紅色指示燈HL2Q1.010污水池低水位綠色指示燈HL3Q1.1 11清水池高水位紅色指示燈HL4Q1.212清水池低水位綠色指示燈HL5Q1.313中水箱高水位紅色指示燈HL6Q1.414中水箱低水位綠色指示燈HL7Q1.515電動閥門開啟綠色指示燈HL8Q1.616電動閥門關閉黃色指示燈HL9Q1.7圖5 PLC硬件接線圖 根據(jù)上述設計，對照主回路檢查交流控制回路、PLC控制回路、各種保護聯(lián)鎖電路、PLC控制程序等，全部符合設計要求后，繪制出最終的電氣原理圖。 3. 可編程控制器控制程序設計 1) 程序設計。根據(jù)控制要求，建立SBR廢水處理系統(tǒng)控制流程圖，如圖5所示，表達出各控制對象

23、的動作順序，相互間的制約關系。在明確PLC寄存器空間分配，確定專用寄存器的基礎上，進行控制系統(tǒng)的程序設計，包括主程序編制、各功能子程序編制、其他輔助程序的編制等。 2) 系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試?？蛰d靜態(tài)調(diào)試時，針對運行的程序檢查硬件接口電路中各種邏輯關系是否正確，然后先調(diào)試子程序或功能模塊程序，然后調(diào)試初始化程序，最后調(diào)試主程序。調(diào)試過程中盡量接近實際系統(tǒng)，并考慮到各種可能發(fā)生的情況，作反復調(diào)試，出現(xiàn)問題及時分析、調(diào)整程序或參數(shù)。 3) 系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試及運行。在動態(tài)帶負載狀態(tài)下調(diào)試，密切觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用先手動再自動的調(diào)試方法，逐步進行。遇到問題及時停機，分析產(chǎn)生問題的原因，提出解決問題的方法，同時做好詳盡記錄，以備分析和改進。4. 梯形圖 5. 出現(xiàn)問題及改進方式 1) 調(diào)