PLC污水处理系统课程设计资料

1、电气控制技术课程设计任务书班级：姓名：学号：设计题目：废水处理电气控制系统设计一、 设计目的进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握一般生产电气控制系统的设计方法； 掌握一般生产电气控制系统的施工设计、 安装与调试方法； 培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告的能力。二、 设计任务及要求掌握 PLC工作原理、编程及调试方法及应用技术； 根据控制要求， 制定合理的设计方案； . 正确选用 PLC，确定输入、输出设备； PLC的 I/O 点分配，并绘制其连接图，以及其它外部硬件图；设计PLC 控制程序；绘制有关图纸；编制设计说明书。三、控制要求1 SBR 废

2、水处理工艺的技术要求SBR 废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对校园生活污水进行处理， 经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、 冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。SBR 废水处理系统方案要充分考虑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。废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响废水处理效果，因此采用地埋式砖混结构处理池以降低温度对处理效果的影响。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，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。SBR 废

3、水处理系统分别由污水处理池、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，用以检测水池与水箱中的水位。SBR 废水处理系统示意图如图所示。水位电极上水电磁阀电动阀中水箱排空电磁阀水位电极水位电极纳入污水污水处理池清水池2#清水泵中水空气1#清水泵风机生物菌泥SBR 废水处理系统示意图I污水处理的第一阶段：当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀会自动开起纳入污水。 当污水池纳入的污水至正常高水位时， 电动阀自动关闭， 污水池中污水呈微氧和厌氧状态。污水处理的第二阶段：采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色

4、、除臭、平衡菌群的 pH 值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。整个好氧（曝气）时间一般需要 6 8h。在曝气管路上安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开起，罗茨风机延时空载起动，然后排空电磁阀关闭， 污水池开始曝气。当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开起， 罗茨风机空载停机， 然后排空电磁阀延时关闭。 曝气风机在无负荷条件下起动和停止，能起到保护电动机和风机的作用。经过0.5h 的水质沉淀， PLC 下达起动1#清水泵指令， 将沉淀后的水泵入到清水池。当清水池中的水位升至正常高水位时，1#清水泵自动停止运行。这时2#清水泵自动起动向中水箱泵水，当水箱内达到正常高水位时，2#清

5、水泵自动停止运行，这时中水箱内的水全部完成处理过程。如上所示， 当中水箱内水位降至低水位时，2#清水泵又自动起动向中水箱泵水。当污水池中的水位降至低水位时，电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。SBR 废水处理技术针对污水水质不同选用生物菌群不同，工艺要求要求有所不同，电气控制系统应有参数可修正功能，以满足废水处理的要求。2 SBR 废水处理系统动力设备SBR 废水处理系统中所使用的动力设备（水泵、罗茨风机、电动阀），均采用三相交流异步电动机，电动机和电磁阀（AC220V 选配）选配防水防潮型。31#清水泵：立式离心泵LS50-10-A ，扬程 10m，流量 29m /h， 1

6、kW 。2#清水泵：立式离心泵LS40-32.1 ，扬程 30m，流量 16m3/h， 3kW 。3曝气罗茨风机：TSA-40 ， 0.7m /min ， 1.1kW 。电动阀：阀体D97A1X5-10ZB-125mm ，电动装置LQ20-1 ， AC380V ， 60W。四、设计时间安排查找相关资料（1 天）、设计并绘制系统原理图（2 天）、设计PLC控制程序（ 2 天）、模拟调试（ 2 天）、编写设计报告（2 天）和答辩（ 1 天）。五、主要参考文献1. 黄永红 . 电气控制与 PLC应用技术 , 北京 : 机械工业出版社 , 2011.2. 王建华 . 电气工程师手册 , 北京 : 机械

7、工业出版社 , 2006.3. 吴晓君 . 电气控制课程设计指导 , 北京 : 中国建材工业出版社 , 2007.指导教师签字：年月日II废水处理电气控制系统设计摘要一 设计目的课程设计的主要目的是通过PLC 废水处理设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统的设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体方法。通过设计也有助于复习巩固所学的知识，达到灵活运用的目的。 电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解PLC 废水处理设备的用途、结构、操作要求和工艺过程， 在此过程中培养从事设计工作的的整体概念。课程设计应强调能力培养为主，注意独立工作能力的培养与提高，综合运

8、用专业知识的能力。二 设计意义我国水资源短缺，城市缺水问题突出，废水处理是战略选择，意义重大。城市废水处理用在替代清洁水源的同时减少了废水排放量，降低城市排污负荷， 具有水量稳定，输水距离短，制水成本低等优点， 是解决城市缺水问题的战略选择。废水处理是推进城市化建设的客观需要，是实现水资源合理配置、 循环利用的重要手段，对建设资源节约型、环境友好型社会意义重大。三 设计过程根据控制要求，建立 PLC 废水处理系统控制流程图， ，表达出各控制对象的动作顺序，相互间的制约关系。在明确 PLC 寄存器空间分配，确定专用寄存器的基础上，进行控制系统的程序设计，包括主程序编制、各功能子程序编制、其他辅助

9、程序的编制等。虽然没有实际的 PLC 来仿真和调试，只在计算机上采用软件仿真，但其过程非常接近实际。采用先自动再手动的调试方法， 逐步进行。遇到问题及时分析，找出产生问题的原因，提出解决问题的方法，直到仿真符合实际情况。四 关键词：PLC,废水III目录第一章废水处理电气控制系统总体设计 .11.1设计要求 .11.2总体设计方案 .21.3废水处理电气控制原理图设计 .31.3.1 主电路设计 .3 1.3.2 PLC 控制电路设计 1.3.3 PLC 控制程序设计. 3. 6第二章课程设计总结14参考文献15IV第一章 废水处理电气控制系统总体设计1.1 设计要求废水处理技术是一种高效废水

10、回用的处理技术， 采用优势菌技术对校园生活污水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、 花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。废水处理系统方案要充分考虑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。 废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响废水处理效果， 因此采用地埋式砖混结构处理池以降低温度对处理效果的影响。 同时，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，采用先进的 PLC 控制技术可以提高废水处理的效率，方便操作和使用。废水处理系统分别由污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门

11、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，用以检测水池与水箱中的水位。 废水处理系统示意图如图所示。水位电极上水电磁阀中水箱电动阀排空电磁阀水位电极水位电极纳入污水污水处理池清水池2# 清水泵中水空气1# 清水泵风机生物菌泥图 1-1 废水处理系统示意图废水处理应满足两个阶段：污水处理的第一阶段： 当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀会自动开起纳入污水。当污水池纳入的污水至正常高水位时，电动阀自动关闭，1污水池中污水呈微氧和厌氧状态。污水处理的第二阶段：采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、除臭、平衡菌群的pH 值并对污染物进行高效除污，即好氧处理

12、过程。整个好氧（曝气）时间一般需要6 8h。在曝气管路上安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开起，罗茨风机延时空载起动，然后排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开起，罗茨风机空载停机，然后排空电磁阀延时关闭。 曝气风机在无负荷条件下起动和停止，能起到保护电动机和风机的作用。经过0.5h 的水质沉淀， PLC 下达起动 1#清水泵指令，将沉淀后的水泵入到清水池。 当清水池中的水位升至正常高水位时，1#清水泵自动停止运行。这时 2#清水泵自动起动向中水箱泵水，当水箱内达到正常高水位时，2#清水泵自动停止运行，这时中水箱内的水全部完成处理过程。如上所示，当中

13、水箱内水位降至低水位时， 2#清水泵又自动起动向中水箱泵水。当污水池中的水位降至低水位时， 电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。1.2 总体设计方案1 废水处理系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制。2 污水池、清水池、中水水箱水位检测开关。3 1#清水泵、 2#清水泵、罗茨风机电动机、电动阀电动机分别采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点通过中间继电器转换后，作为PLC 的输入信号，用以完成各个电动机系统的过载保护。4 罗茨风机的控制要求在无负载条件下起动或停机，需要在曝气管路上设置排空电磁阀。5 主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及PLC 控制回路采用

14、熔断器，实现短路保护。2 1.3 废水处理电气控制原理图设计 1.3.1 主电路设计废水处理电气控制系统主电路如图所示图 1-2 废水处理电气控制系统主电路1 主回路中交流接触器 KM4 、 KM5 、KM3 分别控制 1#清水泵 M4 、2#清水泵M5 、曝气风机 M3 ；交流接触器 KM1 、KM2 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。2 电动机 M1 、M2 、M3 、M4 由热继电器 FR1、FR2、FR3、FR4 实现过载保护。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、F

15、U3、 FU4 分别实现各负载回路的短路保护。 1.3.2 PLC 控制电路设计3硬件结构设计了解各个控制对象的驱动要求，选择适合的 PLC 机型，分析对象的控制要求，确定输入 /输出接口（ I/O ）数量；完成 PLC 硬件结构配置。根据硬件选型及工艺要求，编制 I/O 接口分配表表，绘制 PLC 控制电路原理图。I/O 接口分配表表如下图所示：表 1-1废水处理系统PLC 输入接口功能表工位名称文字符号输入口1废水池高水位开关信号H1I0.02废水池低水位开关信号L1I0.13清水池高水位开关信号H2I0.24清水池低水位开关信号L2I0.35中水箱高水位开关信号H3I0.46中水箱低水位

16、开关信号L3I0.57起动按钮SB1I0.68停止按钮SB2I0.79自动旋钮开关QS1I1.010手动旋钮开关QS2I1.111手动电动阀旋钮开关QS3I1.2131#清水泵手动旋钮开关QS4I1.3142#清水泵手动旋钮开关QS5I1.415电动阀门开起限位开关SQ1I1.516电动阀门关闭限位开关SQ2I1.617曝气风机手动旋钮开关QS6I1.718电动机热保护器报警KA1I2.019输入点备用I2.1-I2.7表 1-2废水处理系统PLC 输出接口功能表4工位名称文字符号输入口11#清水泵接触器KM4Q0.022#清水泵接触器KM5Q0.13开电动阀门接触器KM1Q0.24关电动阀门

17、接触器KM2Q0.35罗茨风机接触器KM3Q0.46排空电磁阀继电器KA2Q0.57上水电磁阀继电器KA3Q0.68电动机热保护器报警指示灯HL1Q0.79废水池高水位红色指示灯HL2Q1.010废水池低水位绿色指示灯HL3Q1.111清水池高水位红色指示灯HL4Q1.212清水池低水位绿色指示灯HL5Q1.313中水箱高水位红色指示灯HL6Q1.414中水箱低水位绿色指示灯HL7Q1.515输出口备用Q1.6， Q1.7PLC硬件接线图如下图所示5KA1图 1-3 PLC 硬件接线图根据设计需要， 18 输入、 14 输出，还需留一定裕量，因此选择 CPU226。根据设计要求接线。 1.3.

18、3 PLC 控制程序设计1、 程序设计。根据控制要求，建立废水处理系统控制流程图（流程图如下图所示），表达出各控制对象的动作顺序， 相互间的制约关系。 根据所选 PLC 的类型，在 STEP7 上进行控制系统的程序设计，包括主程序、其他辅助程序的等的梯形6图和语句表。2、 系统的仿真。在动态带负载状态下调试，密切观察系统的运行状态，采用先自动再手动的调试方法，逐步进行。遇到问题认真思考，分析产生问题的原因，提出解决问题的方法，直到解决问题。开始选择操作方式N自动？Y自动操作N污水位低？Y关电动阀停止纳水打开电动阀曝气沉淀处理计时N7.5h ？Y开1#泵清水池纳水污水池纳入污水开2#泵中水箱纳水中 N水箱水位高？Y停2#泵手动操作手动N开机？Y手动控制运行手动操作结束污水位高？N自动动行结束Y停 1 #泵自动N结束？Y结束图 1-4 废水处理系统控制流程图废水处理系统控制梯形图如下所示：7891011语句表如