PLC电气控制设计污水处理系统.doc

电气控制设计—某污水处理控制系统设计专 业：电气工程及其自动化班 级：学 号：姓 名：指导教师：完成日期：目录1.1研究目的和意义31.2课题主要设计的容42. 1信号输入42. 2控制输出信号53.1主要组成局部63.2电气控制系统63.3工业污水处理系统的工作原理6控制系统总体框图 6工作过程7工业污水处理系统主电路设计 83.4 PLC 选型 103.5 PLC的I/O资源配置103.5.1数字量输入局部103.5.2数字量输出局部113.5.3模拟量输入局部123.5.4模拟量输出局部124.1总体流程设计13手动模式14自动模式14参考文献20附录I控制程序21附录U局部主电路图23附录川硬件接线图24绪论1.1研究目的和意义污水净此示意图尉动广机俎工作 由滤水耒1二 P—毎逋at搏器电擁很 |權通年梅碑' T I ； _「——i； I接幷丽1 J_ I [接連响松| ]慕通雷永I i-j n Vr~zT 1Y（眾 40min 利？〉Ifr亨压鶴i 「-.JY 断进水阀 ~~C断推污澗I断出朮阀||斷响佛 *i挂逮;水lip I叱反梳拦丫〉i号磁滤器的滤水工艺流程见图 i号磁滤.....*. Y1!y 1断磁滤器电源-——<进入滤永工艺r _ r"~~5■到? > ；也〈5■到？〉 _、一 11■乂二 I器的I / 0分配表见图（以三菱系列PLC为例）。

2号和3号磁滤器的I / （）分配表与1号一样，只是将——1〈3到 F〉进入反洗T.艺滤水匸艺流理图输入地址编号 X0〜X5改为 X400〜X405和X500X505,将输出地址编号 Y30〜Y35改为Y430〜Y435和 Y530〜Y535按下启动按钮 AN1,使X0接通电源信号〃是输出端“电源通断〃 Y30的反应信号当PLC的Y30正常接通，那么接入电源通路中的 控制接点导通，使XI接通，滤水工艺顺利运行下 去同理，“进水阀信号'‘是输出端“进水阀通断〃 接通时的反应信号这种控制方式提高系统的可 靠性，假设有某个输出信号不正常，就会立刻停 顿滤水工序本系统要求：三台或二台滤水器应能各自按输入（SAN1rois动 U「电源苛号一r 严进人阀信号一1 ■岀水糾信号一I」 广空1E阀信号—- 号一- 骨圧差高悟号 3Q3132阳的37 Y V Y Y Y Y 可编程序控齣器10n 2 3 4 513X X X X X XXI——I■电猱通斷—广岀忒阀通断一一 r空圧阀咆斷——】■排污阀通断—滤水工艺流程并行工作； 反洗时，只能单台工作，其他需反洗者必须等待； 在滤水时，只要出现“管压差高‘‘的信号，那么立即停顿滤水工序，自动进入反洗工序。

皿滤器的】/（）分配衣1.2课题主要设计的容本课题主要设计的容是工业污水处理工艺及工业污水处理系统的组成和 PLC控制系统设计主要由以下容组成：〔1〕介绍了工业污水处理的根本容，包括工业污水处理的开展现状以及工业污水处理的工艺流程；〔2〕介绍了 PLC的根本构造和工作原理，并对工业污水处理控制系统进展设计分析；〔3〕具体分析设计工业污水处理的硬件系统；〔4〕具体分析设计工业污水处理的软件系2. 1信号输入工业污水处理系统信号输入检测方面主要涉及四类信号的监测， 主要包括：按钮的输入检测、液位差的输入检测、液位上下的输入检测，以及曝气池中含氧量的输入检测〔1〕按钮输入检测大多数为人工方式控制的输入检测，主要有自动按钮、手动按钮、格栅机启动按钮、清污机启动按钮、潜水泵启动按钮、潜水搅拌机启动按钮、污泥回流泵按钮、曝气机工频、变频按钮，以及变频加速减速按钮等〔2〕液位差输入检测检测粗细格栅两侧液位差，用来控制清污机的启动与停顿〔3〕液位上下输入检测检测进水泵房和污泥回流泵房中液位的上下，用来控制潜水泵或污泥回流泵的启动和停顿，以及投入运行的潜水泵的数量〔4〕含氧量输入检测以上三种都为数字量输入，该输入为模拟量输入。

曝气过程是工业污水处理系统中最重要的环节， 为了保证微生物所需要的氧气， 必须检测污水中的含氧量，并通过曝气机增加或减少其含氧量 通过将溶解氧仪设置在适当位置上， 将检测值反应到PLC中，通过运算输出控制曝气机的转速信号 当溶解氧值偏低时， 降低了微生物分解的效果，延长了处理时间，严重时甚至导致处理失效，因此需要增加曝气机转速以增加供氧量； 当溶解氧值偏高时，导致微生物过氧化，降低了其活性，也不利于处理，因此减小曝气机转 速以减少供氧量，最终使污水中的溶解氧保持在一定的围2. 2控制输出信号信号输出局部主要包括两个方面： 一个是数字量输出，即各类设备的接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制曝气机变频器〔1〕数字量输出控制各类设备的启动和停顿，包括：格栅机启停、清污机启停、潜水泵启停、潜水搅拌器启停、污泥回流泵等设备〔2〕模拟量输出通过 PLC中PID运算后的数据，通过其功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器的控制端子上， 改变变频器的输出频率， 从而控制曝气机的转速， 最后到达控制污水中含氧量的要求3硬件系统配置3.1主要组成局部工业污水处理系统的构造比拟复杂，设备较多，在氧化沟中其控制过程及原理大致一样,都是通过控制曝气机的转速来调节污水中的含氧量，其根本组成如图 3-1所示。

图3-1工业污水处理系统根本组成示意图3.2电气控制系统电气控制系统主要包括操作面板、显示面板、电气控制柜等单元由于在该系统中需要 检测较多的数字输入量，并且还要检测模拟量的输入， 根据设定的程序进展数据处理后， 输出控制信号，因此系统的控制逻辑与时序就需要严格照检测信号的输入进展控制1丨操作面板操作面板主要包括手动、自动、各类设备的启动按钮等2丨显示面板显示面板由于要显示较多的数据，因此一般采用触摸屏或者人机界面3丨电气控制柜电气控制柜是电气控制的核心设备，主要包括变频器、各类传感器的 输入信号、PLC及其扩展模块等3.3工业污水处理系统的工作原理控制系统总体框图工业污水处理系统的电气控制系统总框图如图 4-2所示，PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停顿和调速控制3-2电气控制系统总框图工作过程在手动状态下，各类设备的控制是根据操作面板上的按钮输入来控制， 无逻辑控制，即可不根据传感器的状态进展控制 在自动方式下进展闭环控制， 系统根据检测到外部传感器的状态对设备进展启停控制，其工作过程如下〔1〕接通电源，启动自动控制方式，启动潜水搅拌器和刮泥机。

〔2〕运行粗、细格栅机，进展间歇运行，即运行一段时间然后停顿一段时间，循环进 展〔3〕根据反应回来的液位差状态控制清污机的运行与停顿〔4〕进水泵房中的潜水泵根据液面上下进展运行、停顿及运行数量的控制〔5〕转碟曝气机根据溶解氧仪反应的模拟量经 PLC运算后进展控制，同时控制别离机的运行与停顿〔6〕污泥回流泵的运行与停顿根据液面的上下进展控制〔7〕在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动其设备工业污水处理系统主电路设计图3-3为工业污水处理系统的主电路图的局部图三台电机分别为潜水泵电机〔 M1〕、清污机电机〔M2、转碟曝气机电机〔M3〕接触器 KM3 KM2 KM6分别控制M1、M2 M3 的工频运行；接触器 KM5 KM9分别控制M1、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台电 机过载保护用的热继电器； QF1、主电路的空气开关；FU1为主电路的熔断器选用的 MM430变频器是用来控制电机 M1、M3变频运行的图3-3工业污水处理系统变频局部主电路图3.4 PLC选型根据工业污水处理系统的电气控制系统的功能要求，以及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面来考虑，选择西门子S7— 200系列PLC作为工业污水处理系统的电气控制系统的 控制主机。

由于工业污水处理电气控制系统涉及较多的输入输出端口， 其控制过程相对复杂，因此采用CPU226作为该控制系统的主机CPU226在工业污水处理系统中使用的数字量输入点和输出点都比拟多，因此除了 PLC主机自带的I/O夕卜，还需要扩展一定数量的 I/O扩展模块在此采用 EM223输入/输出混合 扩展模块8点DC输入8点输出型正好可以满足控制系统的 I/O需求在该系统中，还需要采集模拟量并利用模拟量控制的功能要求，因此需要在扩展一个模拟量输入输出扩展模块西门子公司专门为 S7—200系列PLC配置了模拟量输入输出模块 EM235该模块具有较高的分辨率和较强的输出驱动能力，可满足控制系统的功能要求3.5 PLC的I/O资源配置根据系统的功能要求，对 PLC的I/O进展估算配置，具体分配如下数字量输入局部首先需要一个紧急制动按钮，运行方式有两种自动和手动，所以有自动运行方式，自动方式 启动确认，手动方式手动方式针对各个部件，粗细格栅机有手动粗格栅机启动， 手动细格栅机启动手动清污机、潜水泵、别离机、碟曝气机工频、转碟曝气机变频、潜水搅拌机、 刮泥机、污泥回流泵、别离式脱水机、污泥泵、转碟曝气机加速、转碟曝气机减少、粗格栅 液位差计、细格栅液位差计、进水泵房液面高位传感器、进水泵房液面低位传感器、污泥回 流泵液面高位传感器、污泥回流泵液面低位传感 ，总共24个数字输入量.表3-4 数字输入量地址分配输入地址输入设备输入地址输入设备10.0急停I1.4手动刮泥机启动I0.1手动方式I1.5手动污泥回流泵启动I0.2自动方式I1.6手动别离式脱水机启动I0.3自动启动确认I1.7手动污泥泵启动I0.4手动粗格栅机启动I2.0手动转碟曝气机加速I0.5手动清污机启动I2.1手动转碟曝气机减少I0.6手动潜水泵启动I2.2粗格栅液位差计I0.7手动细格栅机启动I2.3细格栅液位差计I1.0手动别离机启动I2.4进水泵房液面高位传感器I1.1手动转碟曝气机工频启动I2.5进水泵房液面低位传感器I1.2手动转碟曝气机变频启动I2.6污泥回流泵液面高位传感器I1.3手动潜水搅拌机启动I2.7污泥回流泵液面低位传感器数字量输出局部数字量输出主要是对接触器的启动提供信号，共13个表3-5数字输岀量地址分配输岀地址输出设备输岀地址输出设备Q0.0粗格栅机接触器Q0.7潜水搅拌机接触器Q0.1清污机接触器Q1.0刮泥机接触器Q0.2潜水泵接触器Q1.1污泥回流泵接触器Q0.3细格栅机接触器Q1.2离心式脱水机接触。