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(shè)計(jì)小型污水處理控制系統(tǒng) 目 錄一、小型污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1技術(shù)要求1 2動(dòng)力設(shè)備2 3設(shè)計(jì)要求2二、小型污水處理控制系統(tǒng)程序電路圖 1. 程序流程圖3 2. 主電路設(shè)計(jì)4 3. 交流控制電路設(shè)計(jì)4三、小型污水處理控制系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計(jì) 1. 可編程控制器控制電路設(shè)計(jì)5 2. 輸入輸出口分配6 3. 可編程控制器控制程序設(shè)計(jì)8 4. 梯形圖95. 出現(xiàn)問題及改進(jìn)方式156. 心得15四、參考文獻(xiàn)可編程控制器課程設(shè)計(jì)小型污水處理控制系統(tǒng)一、小型污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1技術(shù)要求 sbr廢水處理技術(shù)是一種高

2、效廢水回用的處理技術(shù)，采用優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)對(duì)校園生活污水進(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)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(shí)生活中校園生活區(qū)較為狹小的特點(diǎn)，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(duì)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(duì)處理效果的影響。同時(shí)，sbr廢水處理技術(shù)工藝參數(shù)變化大，硬件設(shè)計(jì)選型與設(shè)備調(diào)試比較復(fù)雜，采用先進(jìn)的plc控制技術(shù)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

3、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)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(cè)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(dāng)污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)閥會(huì)自動(dòng)開起納入污水。當(dāng)污水池納入的污水至正常高水位時(shí)，電動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)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(duì)污染物進(jìn)行高效除污，即好氧處理過程。整個(gè)好氧（曝氣）時(shí)間一般需要68h。在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動(dòng)閥門自動(dòng)關(guān)閉后，排空電磁閥開起，羅茨風(fēng)機(jī)延時(shí)空載起動(dòng)

4、，然后排空電磁閥關(guān)閉，污水池開始曝氣。當(dāng)曝氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開起，羅茨風(fēng)機(jī)空載停機(jī)，然后排空電磁閥延時(shí)關(guān)閉。曝氣風(fēng)機(jī)在無負(fù)荷條件下起動(dòng)和停止，能起到保護(hù)電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)的作用。經(jīng)過0.5h的水質(zhì)沉淀，plc下達(dá)起動(dòng)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(shí)，1#清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行。這時(shí)2#清水泵自動(dòng)起動(dòng)向中水箱泵水，當(dāng)水箱內(nèi)達(dá)到正常高水位時(shí)，2#清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行，這時(shí)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(shí)，2#清水泵又自動(dòng)起動(dòng)向中水箱泵水。當(dāng)污水池中的水位降至低水位時(shí)，電動(dòng)閥門會(huì)自動(dòng)打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復(fù)。

5、sbr廢水處理技術(shù)針對(duì)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，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)有參數(shù)可修正功能，以滿足廢水處理的要求。 2動(dòng)力設(shè)備 sbr廢水處理系統(tǒng)中所使用的動(dòng)力設(shè)備（水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥），均采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)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(yáng)程10m，流量29m3/h，1kw。 2#清水泵：立式離心泵ls40-32.1，揚(yáng)程30m，流量16m3/h，3kw。 曝氣羅茨風(fēng)機(jī)：tsa-40，0.7m3/min，1.1kw。 電動(dòng)閥：閥體d97a1x5-10zb-125mm，電動(dòng)裝置lq20-1，ac380v，60

6、w。 3設(shè)計(jì)要求 1) 控制裝置選用plc作為系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)工藝要求合理選配plc機(jī)型和i/o接口。 2) 可執(zhí)行手動(dòng)/自動(dòng)兩種方式，應(yīng)能按照工藝要求編輯程序并可實(shí)時(shí)整定參數(shù)。 3) 電動(dòng)閥上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為正、反轉(zhuǎn)雙向運(yùn)行，因此要在plc控制回路加互鎖功能。 4) plc的接地應(yīng)按手冊(cè)中的要求設(shè)計(jì)，并在圖中表示或說明。 5) 為了設(shè)備安全運(yùn)行，考慮必要的保護(hù)措施，入如電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)、控制系統(tǒng)短路保護(hù)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

7、配線圖等。 9) 采用梯形圖或指令表編制plc控制程序。2、 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(shè)計(jì) 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(fēng)機(jī)m3；交流接觸器km4、km5控制電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)m1、m2、m3、m4由熱繼電器fr1、fr2、fr3、fr4實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)m4控制器內(nèi)還裝有常閉熱保護(hù)開關(guān)，對(duì)閥門電動(dòng)機(jī)m4實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。 3) qf為電源總開關(guān)，既可完成主電路的

8、短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔?，使用和維修方便。 4) 熔斷器fu1、fu2、fu3、fu4分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。fu5、fu6分別完成交流控制回路和plc控制回路的短路保護(hù)。 3. 交流控制電路設(shè)計(jì) 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(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(jī)m3分別有運(yùn)行指示燈hl1、hl2、hl3，由km1、km2、km3接觸器常開輔助觸點(diǎn)控制。 4) 4臺(tái)電動(dòng)機(jī)m1、m2、m3、m4的過載保護(hù)，分別由

9、4個(gè)熱繼電器fr1、fr2、fr3、fr4實(shí)現(xiàn)，將其常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后與中間繼電器ka1連接構(gòu)成過載保護(hù)信號(hào)，ka1還起到電壓轉(zhuǎn)換的作用，將220v交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流24v信號(hào)送入plc完成過載保護(hù)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(diǎn)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(shè)計(jì) 1. 可編程控制器控制電路設(shè)計(jì) 1) 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，如：驅(qū)動(dòng)電壓的等級(jí)、負(fù)載的性質(zhì)等；分析對(duì)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(duì)開關(guān)量、模擬量的控制

10、、用戶程序存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量等，選擇適合的plc機(jī)型及外設(shè)，完成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(fù)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(shè)計(jì)了互鎖電路，以防止誤操作故障。 4) plc輸入回路中，信號(hào)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(hào)裝置，需要考慮信號(hào)裝置的電源等級(jí)和容量，最好不要使

11、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(hào)質(zhì)量。 5) plc采用繼電器輸出，每個(gè)輸出點(diǎn)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(hào)輸入口1污水池高水位開關(guān)信號(hào)h1i0.02污水池低水位開關(guān)信號(hào)l1i0.13清水池高水位開關(guān)信號(hào)h2i0.24清水池低水位開關(guān)信號(hào)l2i0.35中水箱高水位開關(guān)信號(hào)h3i0.46中水箱低水位開關(guān)信號(hào)l3i0.57起動(dòng)按鈕sb1i0.68停止按鈕sb2i0.79旋鈕開關(guān)（自動(dòng)）sb3-1i1.010旋鈕開關(guān)（手動(dòng)）sb3-2i1.111手動(dòng)開電動(dòng)閥旋鈕開關(guān)sb4i1.2

12、12手動(dòng)關(guān)電動(dòng)閥旋鈕開關(guān) sb5i2.1131#清水泵手動(dòng)旋鈕開關(guān)sb6i1.3 142#清水泵手動(dòng)旋鈕開關(guān)sb7i1.415電動(dòng)閥門開起限位開關(guān)sq1i1.516電動(dòng)閥門關(guān)閉限位開關(guān)sq2i1.6 17電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)故障報(bào)警fr0i2.218電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)器報(bào)警ka1i2.019曝氣風(fēng)機(jī)手動(dòng)旋鈕開關(guān)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(hào)輸入口11#清水泵接觸器km4q0.022#清水泵接觸器km5q0.13開電動(dòng)閥門接觸器km1q0.24關(guān)電動(dòng)閥門接觸器km2q0.35羅茨風(fēng)機(jī)(曝氣風(fēng)機(jī))接觸器km3q0.46排空電磁閥繼電器ka2q0.57上水電磁閥繼電器k

13、a3q0.68電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)器報(bào)警指示燈hl1q0.79污水池高水位紅色指示燈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(dòng)閥門開啟綠色指示燈hl8q1.616電動(dòng)閥門關(guān)閉黃色指示燈hl9q1.7圖5 plc硬件接線圖 根據(jù)上述設(shè)計(jì)，對(duì)照主回路檢查交流控制回路、plc控制回路、各種保護(hù)聯(lián)鎖電路、plc控制程序等，全部符合設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 1) 程序設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求，建

14、立sbr廢水處理系統(tǒng)控制流程圖，如圖5所示，表達(dá)出各控制對(duì)象的動(dòng)作順序，相互間的制約關(guān)系。在明確plc寄存器空間分配，確定專用寄存器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，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(shí)，針對(duì)運(yùn)行的程序檢查硬件接口電路中各種邏輯關(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(shí)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，出現(xiàn)問題及時(shí)分析、調(diào)整程序或參數(shù)。 3) 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)試及運(yùn)行。在動(dòng)態(tài)帶負(fù)載狀態(tài)下調(diào)試，密切觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，采用先手動(dòng)再自動(dòng)的調(diào)試方法，逐步進(jìn)行。遇

15、到問題及時(shí)停機(jī)，分析產(chǎn)生問題的原因，提出解決問題的方法，同時(shí)做好詳盡記錄，以備分析和改進(jìn)。4. 梯形圖 5. 出現(xiàn)問題及改進(jìn)方式 1) 調(diào)試時(shí)在排空電磁閥和風(fēng)機(jī)輪流啟動(dòng)關(guān)閉中把握不準(zhǔn)造成死循環(huán)，兩者使用沒有按照要求，最后是加了幾個(gè)中間繼電器約束輸出端實(shí)現(xiàn)了器件重啟動(dòng)關(guān)閉使要求實(shí)現(xiàn)。 2) 調(diào)整中水高信號(hào)開關(guān)作為了中間信號(hào)輸入而不是手動(dòng)輸入，使得中高信號(hào)可以與中水低信號(hào)互鎖，保證2者聯(lián)系，減少了手動(dòng)關(guān)閉信號(hào)的不便。 3) 由于輸入水位信號(hào)只能手動(dòng)輸入（現(xiàn)實(shí)中由傳感器自行判斷開啟關(guān)閉）所以設(shè)計(jì)會(huì)用到信號(hào)開關(guān)互鎖，使系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜。 6. 心得 我們?cè)O(shè)計(jì)的是廢水處理電氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在plc的控制下

16、，可以實(shí)現(xiàn)污水處理功能。其中污水處理包括納入污水、曝氣處理、污水吸入清水池、沉淀處理、最后吸入中水箱。不僅能自動(dòng)進(jìn)行，而且還能手動(dòng)進(jìn)行。 由于缺乏這方面的了解，剛開始確實(shí)不知道從何下手做，通過各方面查閱資料、找老師指導(dǎo)等的學(xué)習(xí)，我們基本學(xué)會(huì)了plc設(shè)計(jì)的步驟和方法。 通過這次設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了plc 的基本編程方法，對(duì)plc的工作原理和使用方法也有了更深的了解，在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我的工程素質(zhì)，同時(shí)學(xué)會(huì)了plc編程軟件和仿真軟件的運(yùn)用。以前對(duì)一些知識(shí)的細(xì)節(jié)不注意，導(dǎo)致了我此次設(shè)計(jì)走了好多彎路，花費(fèi)了許多本不必要的時(shí)間和精力；同時(shí)在編程和仿真時(shí)遇到了一些問題，通過認(rèn)真分析，不斷總結(jié)，最終解決了一個(gè)