PLC設(shè)計方案實例:小型SBR廢水處理PLC電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計方案_第1頁
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設(shè)計實例:小型SBR廢水處理PLC電氣掌握系統(tǒng)課程設(shè)計一、小型SBR廢水處理電氣掌握系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書1.SBR廢水處理工藝的技術(shù)要求SBR廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù),采納優(yōu)勢菌技術(shù)對校內(nèi)生活污水進(jìn)行處理,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(dá)到節(jié)省水資源的目的。SBR廢水處理系統(tǒng)方案要充分考慮現(xiàn)實生活中校內(nèi)生活區(qū)較為狹小的特點,力求達(dá)到設(shè)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,因此采納地埋式磚混結(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(shù)工藝參數(shù)變化大,硬件設(shè)計選型與設(shè)備調(diào)試比較簡潔,采納先進(jìn)的PLC掌握技術(shù)可以提高SBR廢水處理的效率,便利操作和使用。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(fēng)機、電動閥門和電磁閥等部分組成,在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設(shè)置液位開關(guān),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11-1所示。圖11-1SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖污水處理的第一階段:當(dāng)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(dāng)污水池納入的污水至正常高水位時,電動閥自動關(guān)閉,污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。污水處理的其次階段:采納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(jìn)行高效除污,即好氧處理過程。整個好氧(曝氣)時間一般需要6~8h.在曝氣管路上安裝了排空電磁閥,當(dāng)電動閥門自動關(guān)閉后,排空電磁閥開起,羅茨風(fēng)機延時空載起動,然后排空電磁閥關(guān)閉,污水池開頭曝氣。當(dāng)曝氣處理結(jié)束后,排空電磁閥再次開起,羅茨風(fēng)機空載停機,然后排空電磁閥延時關(guān)閉。曝氣風(fēng)機在無負(fù)荷條件下起動和停止,能起到保護(hù)電動機和風(fēng)機的作用。經(jīng)過0.5h的水質(zhì)沉淀,PLC下達(dá)起動1#清水泵指令,將沉淀后的水泵入到清水池。當(dāng)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(dāng)水箱內(nèi)達(dá)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(dāng)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(dāng)污水池中的水位降至低水位時,電動閥門會自動打開連續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復(fù)。SBR廢水處理技術(shù)針對污水水質(zhì)不同選用生物菌群不同,工藝要求要求有所不同,電氣掌握系統(tǒng)應(yīng)有參數(shù)可修正功能,以滿意廢水處理的要求。2.SBR廢水處理系統(tǒng)動力設(shè)備SBR廢水處理系統(tǒng)中所使用的動力設(shè)備(水泵、羅茨風(fēng)機、電動閥),均采納三相溝通異步電動機,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(fēng)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.SBR廢水處理電氣掌握系統(tǒng)設(shè)計要求1)掌握裝置選用PLC作為系統(tǒng)的掌握核心,依據(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(yīng)能依據(jù)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掌握回路加互鎖功能。4)PLC的接地應(yīng)按手冊中的要求設(shè)計,并在圖中表示或說明。5)為了設(shè)備平安運行,考慮必要的保護(hù)措施,入如電動機過熱保護(hù)、掌握系統(tǒng)短路保護(hù)等.6)繪制電氣原理圖:包括主電路、掌握電路、PLC硬件電路,編制PLC的I/O接口功能表。7)選擇電器元件、編制元器件名目表。8)繪制接線圖、電控柜布置圖和配線圖、掌握面板布置圖和配線圖等。9)采納梯形圖或指令表編制PLC掌握程序。二、SBR廢水處理電氣掌握系統(tǒng)總體設(shè)計過程1.總體方案說明1)SBR廢水處理系統(tǒng)掌握對象電動機均由溝通接觸器完成起、停掌握,電動閥電動機要采納正、反轉(zhuǎn)掌握。2)污水池、清水池、中水水箱水位檢測開關(guān),在選型時考慮抗干擾性能,選用電極考慮耐腐蝕性。3)電動閥上驅(qū)動電動機,其內(nèi)部設(shè)有過載保護(hù)開關(guān),為常閉觸點,作為電動閥過載保護(hù)信號,PLC掌握電路考慮該信號規(guī)律關(guān)系。4)1#清水泵、2#清水泵、羅茨風(fēng)機電動機、電動閥電動機分別采納熱繼電器實現(xiàn)過載保護(hù),其熱繼電器的常開觸點通過中間繼電器轉(zhuǎn)換后,作為PLC的輸入信號,用以完成各個電動機系統(tǒng)的過載保護(hù)。5)羅茨風(fēng)機的掌握要求在無負(fù)載條件下起動或停機,需要在曝氣管路上設(shè)置排空電磁閥。6)主電路用斷路器,各負(fù)載回路和掌握回路以及PLC掌握回路采納熔斷器,實現(xiàn)短路保護(hù)。7)電控箱設(shè)置在掌握室內(nèi)。掌握面板與電控箱內(nèi)的電器板用BVR型銅導(dǎo)線連接,電控箱與執(zhí)行裝置之間采納端子板連接.8)PLC選用繼電器輸出型.9)PLC自身配有24V直流電源,外接負(fù)載時考慮其供電容量。PLC接地端采納第三種接地方式,提高抗干擾能力.2。SBR廢水處理電氣掌握原理圖設(shè)計(1)主電路設(shè)計SBR廢水處理電氣掌握系統(tǒng)主電路如圖11—2所示。圖11-2SBR廢水處理電氣掌握系統(tǒng)主電路1)主回路中溝通接觸器KM1、KM2、KM3分別掌握1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風(fēng)機M3;溝通接觸器KM4、KM5掌握電動閥電動機M4,通過正、反轉(zhuǎn)完成開起閥門和關(guān)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(hù)。電動閥電動機M4掌握器內(nèi)還裝有常閉熱保護(hù)開關(guān),對閥門電動機M4實現(xiàn)雙重保護(hù)。3)QF為電源總開關(guān),既可完成主電路的短路保護(hù),又起到分?jǐn)嗳鄿贤娫吹淖饔?使用和維修便利.4)熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4分別實現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。FU5、FU6分別完成溝通掌握回路和PLC掌握回路的短路保護(hù)。(2)溝通掌握電路設(shè)計SBR廢水處理系統(tǒng)溝通掌握電路如圖11-3所示。圖11-3SBR廢水處理系統(tǒng)溝通掌握電路1)掌握電路有電源指示HL。PLC供電回路采納隔離變壓器TC,以防止電源干擾。2)隔離變壓器TC的選用依據(jù)PLC耗電量配置,可以配置標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)機M3分別有運行指示燈HL1、HL2、HL3,由KM1、KM2、KM3接觸器常開幫助觸點掌握.4)4臺電動機M1、M2、M3、M4的過載保護(hù),分別由4個熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn),將其常閉觸點并聯(lián)后與中間繼電器KA1連接構(gòu)成過載保護(hù)信號,KA1還起到電壓轉(zhuǎn)換的作用,將220V溝通信號轉(zhuǎn)換成直流24V信號送入PLC完成過載保護(hù)掌握功能.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觸點掌握。(3)主要參數(shù)計算1)斷路器QF脫扣電流。斷路器為供電系統(tǒng)電源開關(guān),其主回路掌握對象為電感性負(fù)載溝通電動機,斷路器過電流脫扣值按電動機起動電流的1。7倍整定。SBR廢水處理系統(tǒng)有3kW負(fù)載電動機一臺,起動電流較大,其余三臺為1。1kW以下,起動電流較小,而且工藝要求4臺電動機單獨起動運行,因此可依據(jù)3kW電動機選擇自動開關(guān)QF脫扣電流IQF:IQF=1.7IN=1。7×6A=10.2A≈10A,選用IQF=10A的斷路器.2)熔斷器FU熔體額定電流IFU。以曝氣風(fēng)機為例,IFU≥2IN=2×2.5A=5A(chǔ),選用5A的熔體.其余熔體額定電流的選擇,按上述方法選配。掌握回路熔體額定電流選用2A。3)熱繼電器的選擇請參考有關(guān)技術(shù)手冊,自行計算參數(shù)。(4)PLC掌握電路設(shè)計包括PLC硬件結(jié)構(gòu)配置及PLC掌握原理電路設(shè)計。1)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計。了解各個掌握對象的驅(qū)動要求,如:驅(qū)動電壓的等級、負(fù)載的性質(zhì)等;分析對象的掌握要求,確定輸入/輸出接口(I/O)數(shù)量;確定所掌握參數(shù)的精度及類型,如:對開關(guān)量、模擬量的掌握、用戶程序存儲器的存儲容量等,選擇適合的PLC機型及外設(shè),完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。2)依據(jù)上述硬件選型及工藝要求,繪制PLC掌握電路原理圖,繪制PLC掌握電路,編制I/O接口功能表。圖11—4為SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握電路原理圖,L6作為PLC輸出回路的電源,分別向輸出回路的負(fù)載供電,輸出回路全部COM端短接后接入電源N端。圖11-4SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握電路原理圖3)KM4和KM5接觸器線圈支路,設(shè)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直流電源供應(yīng),全部輸入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入口的信號質(zhì)量。5)PLC采納繼電器輸出,每個輸出點額定掌握容量為AC250V,2A。表11-1和表11-2分別為SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸入和輸出接口功能表.表11—1SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸入接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口1污水池高水位開關(guān)信號H1X0002污水池低水位開關(guān)信號L1X0013清水池高水位開關(guān)信號H2X0024清水池低水位開關(guān)信號L2X0035中水箱高水位開關(guān)信號H3X0046中水箱低水位開關(guān)信號L3X0057起動按鈕(綠色)SB1X0068停止按鈕(紅色)SB2X0079旋鈕開關(guān)(自動)SB3-1X01010旋鈕開關(guān)(手動)SB3—2X01111手動開電動閥旋鈕開關(guān)SB4X01212手動關(guān)電動閥旋鈕開關(guān)SB5X013131#清水泵手動旋鈕開關(guān)SB6X014142#清水泵手動旋鈕開關(guān)SB7X01515電動閥門開起限位開關(guān)SQ1X01616電動閥門關(guān)閉限位開關(guān)SQ2X01717電動閥電動機故障報警FR0X02018電動機熱保護(hù)器報警KA1X02119曝氣風(fēng)機手動旋鈕開關(guān)SB8X02220輸入點備用X023~X027表11—2SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸出接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口11#清水泵接觸器KM1Y00022#清水泵接觸器KM2Y0013污水池高水位紅色指示燈HL7Y0024污水池低水位綠色指示燈HL8Y0035清水池高水位紅色指示燈HL9Y0046清水池低水位綠色指示燈HL10Y0057中水箱高水位紅色指示燈HL11Y0068中水箱低水位綠色指示燈HL12Y007(續(xù))序號工位名稱文字符號輸入口9電動閥門開起綠色指示燈HL13Y01010電動閥門關(guān)閉黃色指示燈HL14Y01111開電動閥門接觸器KM4Y01212關(guān)電動閥門接觸器KM5Y01313電動機熱保護(hù)器報警紅色指示燈HL6Y01414羅茨風(fēng)機(曝氣風(fēng)機)接觸器KM3Y01515排空電磁閥繼電器KA3Y01616上水電磁閥繼電器KA2Y01717輸出口備用Y020~Y0276)依據(jù)上述設(shè)計,對比主回路檢查溝通掌握回路、PLC掌握回路、各種保護(hù)聯(lián)鎖電路、PLC掌握程序等,全部符合設(shè)計要求后,繪制出最終的電氣原理圖。7)依據(jù)設(shè)計方案選擇的電氣元件,編制原理圖的元器件名目表,如表11-3所示。表11—3SBR廢水處理系統(tǒng)元器件名目表序號文字符號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注1M1~M4電動機4Y系列三相溝通異步電動機2FR1~FR4熱繼電器4JR16B—20/3參照電動機整定電流3FU1~FU4熔斷器12RL1-15熔體2~10A4FU5、FU6熔斷器2RT16-32X熔體2A5QF斷路器1C45AD脫扣電流10A6TC隔離變壓器1BK-100變比1:1,AC220V7SB1起動按鈕1LAY37綠色8SB2停止按鈕1LAY37紅色9SB3轉(zhuǎn)換開關(guān)1LAY37-D2手動/自動轉(zhuǎn)換10SB4~SB8手動開關(guān)5LAY37—D2黑色11KM1~KM4溝通接觸器4DJX-9線圈電壓:AC220V12KA1~KA3中間繼電器3HH52P線圈電壓:AC220V13HL1~HL15指示燈15A(chǔ)D16—22LED顯示,AC220V14YA1電磁閥1ZCT-50A線圈電壓:AC220V15YA2電磁閥1ZCT—15A(chǔ)線圈電壓:AC220V16YA3電動閥門裝置1LQA20—1AC380,60W17PLC可編程序掌握器1FX2N—48MR繼電器輸出(5)PLC掌握程序設(shè)計1)程序設(shè)計.依據(jù)掌握要求,建立SBR廢水處理系統(tǒng)掌握流程圖,如圖11—5所示,表達(dá)出各掌握對象的動作挨次,相互間的制約關(guān)系.在明確PLC寄存器空間安排,確定專用寄存器的基礎(chǔ)上,進(jìn)行掌握系統(tǒng)的程序設(shè)計,包括主程序編制、各功能子程序編制、其他幫助程序的編制等.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規(guī)律關(guān)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(fù)調(diào)試,消滅問題準(zhǔn)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(fù)載狀態(tài)下調(diào)試,親密觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài),采納先手動再自動的調(diào)試方法,逐步進(jìn)行.遇到問題準(zhǔn)時停機,分析產(chǎn)生問題的緣由,提出解決問題的方法,同時做好詳盡記錄,以備分析和改進(jìn)。圖11-5SBR廢水處理系統(tǒng)掌握流程圖SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握程序如圖11—6所示。圖11—6SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握梯形圖程序圖11—6SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握梯形圖程序(續(xù)1)圖11-6SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握梯形圖程序(續(xù)2)圖11—6SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握梯形圖程序(續(xù)3)圖11-6SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握梯形圖程序(續(xù)4)圖11-6SBR廢水處理系統(tǒng)PLC掌握梯形圖程序(續(xù)5)3。SBR廢水處理系統(tǒng)電氣工藝設(shè)計按設(shè)計要求設(shè)計繪制電氣裝置總體配置圖、電器板電器元器件平面圖、掌握面板電器平面圖及相關(guān)電氣接線圖。1)先依據(jù)掌握系統(tǒng)要求和電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu),確定電器元器件的總體布局以及電控箱內(nèi)裝配板與掌握面板上應(yīng)安裝的電器元件。本系統(tǒng)除電控箱外,在污水處理設(shè)備現(xiàn)場設(shè)計安裝的電器元件和動力設(shè)備有:電磁閥、水位開關(guān)、電動機、電動閥(含閥位掌握器)等.電控箱內(nèi)電器板上安裝的電器元件有:斷路器、熔斷器、隔離變壓器、PLC、接觸器、中間繼電器、熱繼電器和端子板等。在掌握面板上設(shè)計安裝的電器元件有:掌握按鈕、旋鈕開

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