沈阳化工基于plc控制的废水处理系统设计毕业设计答辩成绩90分以上

基于PLC控制的废水处理系统设计,专业：电气工程及其自动化班级：AAAAAA姓名：AAAA指导老师：AAA,论文的结构和主要内容,第一部分 SBR废水处理控制系统的概述第二部分 SBR废水处理控制系统的工艺要求及分析第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计第五部分 SBR废水处理控制系统的联机统调第六部分 总结,第一部分 SBR废水处理控制系统的概述,研究意义 中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，废水处理行业成为新兴产业，目前与来自水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要的地位。而经过废水处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约用水资源的目的。,第一部分 SBR废水处理控制系统的概述,研究方案 本设计课题是基于PLC控制的废水处理系统设计。而序批式活性污泥法，简称SBR。SBR废水处理方案充分考虑到现实生活中校园生活区较为狭小的特点，力求达到设备体积小，性能稳定，工程投资少的目的。同时，SBR废水处理技术工艺参数变化大，硬件设计选型与设备调试比较复杂，所以采用先进的PLC控制技术可以提高SBR废水处理的效率，方便操作和使用。,第二部分 SBR废水处理控制系统的工艺要求及其分析,设计任务 1.分析SBR废水处理工作原理与过程，制定控制方案 2.根据设计方案绘制工作流程图或顺序功能图 3.绘制PLC的硬件接线图及电气原理图 4.相关元器件的计算与选型，制定原件明细表与I/O分配表 5.控制系统硬件设计 6.控制系统下位机软件设计 7.控制系统上位机软件设计 8.控制系统联机统调,第二部分 SBR废水处理控制系统的工艺要求及其分析,设计方案 SBR废水处理系统由污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等部分组成，在污水处理池、清水池、中水水箱中分别设置液位开关组成。SBR污水处理系统工艺流程图如图2-1所示,图2-1 SBR废水处理控制系统工艺流程图,方案说明 1.当污水处理池的水位处于低水位时，电动阀开启，纳入污水直至污水处理池的水位处于高水位时，电动烦关闭。 2.电动阀关闭，排空电磁阀开启，罗茨风机延时空载启动，排空电磁阀关闭，污水处理池开始曝气。经过6个小时的曝气后，排空电磁阀开启，罗茨风机空载关闭，排空电磁阀延时关闭。 3.曝气结束后，进行沉淀，时间为1.5小时 4.沉淀后，1#清水泵启动，向清水池注水，直到清水池到达高水位,1#清水泵关闭。,第二部分 SBR废水处理控制系统的工艺要求及其分析,5.1#清水泵关闭后，当中水箱处于低水位时，2#清水泵开启，上水电磁阀开启，向中水箱中注水，直到中水箱处于高水位，2#清水泵关闭，上水电磁阀关闭。 6.当中水箱处于高水位时，下水电磁阀开启，排除清水，直至中水箱中的水位处于低水位时，下水电动阀关闭。,第二部分 SBR废水处理控制系统的工艺要求及其分析,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,控制系统硬件部分主要指PLC控制部分所用到的元器件及其接线，它在整个系统中起到了连接测试系统和控制系统的作用，是电磁阀耐久性检测台的重要组成部分和控制部分发挥作用的基础。本章通过对系统I/O点的分析，选择出了符合设计要求的元器件，并在此基础上设计出了其接线图，完成了整个系统的硬件设计。,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,元器件的选择 根据设计方案选择的电器元件，编制原理图的元器件目录表，如表3-1所示.,表3-1 元器件目录表,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,PLC的选择主要应从PLC 的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。根据对控制要求的分析，选用PLC型号为西门子的S7-200 PLC，CPU为226.,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,SBR废水处理控制系统的I/O分配 如表3-2、3-3为SBR废水处理控制系统的输入输出分配表,表3-2 PLC输入分配表,表3-3 PLC输出分配表,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,SBR废水处理控制系统主电路设计SBR废水处理控制系统主电路图如图3-1所示,主电路说明： (1)主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝气风机M3；交流接触器KM4、KM5控制电动阀电动机M4，通过正、反转完成开起阀门和关闭阀门的功能。,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,(2)电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。电动阀电动机M4控制器内还装有常闭热保护开关，对阀门电动机M4实现双重保证。 (3) QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。 (4) 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别实现各负载回路的短路保护。FU5、FU6分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,SBR废水处理系统控制电路设计,图3-2控制电路图,SBR废水处理控制系统主电路设计图如图3-2所示控制电路说明： (1)控制电路中由电源提示灯LD1对电源情况进行提示，PLC控制电路的供电回路采用隔离变压器进行调整，以防止电源的干扰保证控制系统安全稳定的工作。,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,(2)1#清水泵、2#清水泵、罗茨风机、电动阀开启、电动阀关闭、上水电磁阀、下水电磁阀分别由运行提示灯LD2LD8进行提示，并由KM1KM7接触器的敞开辅助触点进行控制 (3)4个电动机的过载保护分别由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4来实现。将他们的常开触点并联与中间继电器KA连接构成过载保护信号，同时中间继电器还起到了电压转换的作用，将220V交流电压转换成直流24V电压信号传送入PLC中实现过载保护控制功能。 (4)1#清水泵、2#清水泵、罗茨风机、上水电磁阀、电动阀开启、电动阀关闭、下水电磁阀的开关机电器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7分别由继电器开关M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7进行控制。并且将KM5、KM6进行互锁保证电动阀开启或关闭间的相互隔离。而KM3的常闭触点串联在KM1继电器中是为了保证1#清水泵在罗茨风机停止工作时工作，从而使得1#清水泵泵入的水源的使用安全。,第三部分 SBR废水处理控制系统的硬件设计,SBR废水处理控制系统PLC外部接线图 由以上所选元器件，结合本设计的原理，可作出PLC的外围电路接线图。如图3-3所示,图3-3 PLC外部接线图,第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计,SBR废水处理控制系统发的软件设计分为上位机设计和下位机设计。 下位机设计选择STEP7-Micro/WIN32编程软件对下位机进行编程，STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，功能强大，主要用于开发程序，也可用于适时监控用户程序的执行状态。加上汉化后的程序，可在全汉化的界面下进行操作。按照设计要求编写程序，能使PLC 完成对现场设备的良好控制。然后选择仿真软件进行调试。 上位机设计选择MCGS组态软件，MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。,第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计,首先对下位机程序进行设计PLC顺序功能图,数字量控制系统梯形图程序设计方法有很多种：梯形图经验设计法、根据继电器电路图设计梯形图方法和顺序控制设计法。根据对本系统的控制系统分析决定选用顺序控制设计法为本次设计方法。如图4-1为PLC的顺序功能图,图4-1 PLC顺序功能图,第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计,SBR废水处理控制系统下位机程序设计自动控制程序： 首先按下自动控制按钮I1.2，按下启动按钮I0.0，此时自动控制开始启动Q0.0。 当污水池中的水位是低水位状态时I0.2，电动阀门开启Q0.1,向污水池注水，直至污水池中的水位是高水位状态时I0.3，电动阀门关闭Q0.2。 开启排空电磁阀I0.4，Q0.3罗茨风机转动，罗茨风机转动后，排空电磁阀关闭I0.5，曝气一段时间，当曝气结束后，排空电磁阀再次开启I0.4,罗茨风机停止转动Q0.4。 当罗茨风机停转后，排空电磁阀关闭I0.5,然后开始沉淀，T38开始作用，沉淀结束后，当清水池中的水位处于低水位的状态时I0.6 1#清水泵开始转动，直至清水池中的水位处于高水位的状态时I0.7, 1#清水泵停止转动Q0.6。,第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计,当中水箱中的水位处于低水位的状态时I1.0,2#清水泵、上水电磁阀开始转动，直至中水箱的水位处于高水位的状态时I1.1，2#清水泵、上水电磁阀停止转动。然后下水电磁阀开启，向外部排出清水，直至中水箱中的水位处于低水位的状态，下水电磁阀关闭。以上就是SBR废水处理自动控制程序的全部过程。当污水处理池中的水位处于低水位的状态时，电动阀门会自动打开继续向污水处理池纳入污水。如此循环往复。 手动控制程序： 先按下手动按钮启动按钮开启电动阀控制按钮关闭电动阀控制按钮开启排空电磁阀开启罗茨风机控制按钮关闭排空电磁阀控制按钮此时曝气开始，过一段时间，曝气结束，排空排空电磁阀开启关闭罗茨风机关闭排空电磁阀沉淀一段时间后开启1#清水泵控制按钮关闭1#清水泵控制按钮开启2#清水泵控制按钮，上水电磁阀控制按钮关闭2#清水泵控制按钮，上水电磁阀控制按钮，开启下水电磁阀控制按钮关闭下水电磁阀控制按钮。此时SBR废水处理手动程序完成。,第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计,程序调试 为了保证系统能够顺利运行，我用仿真软件对PLC程序进行了调试。强制给PLC输入量，得到了预想的输出。见图4-2经调试后，证明PLC程序无错误，都达到了预期效果，符合工艺要求。如图4-2为仿真调试的效果图。,第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计,图4-2 仿真调试效果图,SBR废水控制系统的上位机程序设计 如图所示4-3为上位机程序设计的效果图,第四部分 SBR废水处理控制系统的软件设计,图4-3 上位机程序设计效果图,第五部分 SBR废水处理控制系统的联机统调,首先打开西门子PLC编程软件，再确认程序无误后，下载到PLC，并使PLC进入RUN状态。然后打开MCGS组态软件，确认设备地址与PLC的下位机地址一致后，进入运行环境，经调试运行正常，能监控SBR废水处理的运行情况，达到控制要求。运行环境见图5-1,第五部分 SBR废水处理控制系统的联机统调,图5-1 SBR废水处理运行情况,第六部分 总结,自从课题被提出后，首先，我搜集了这方面的大量的资料，通过阅读大量资料，了解了本设计的工艺要求，然后针对设计的要点，综合各方面的因素，决定选用PLC加组态软件的控制系统。方案确定后，开始着