最新基于plc的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-25 04:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 擴展的的I/O模塊。其中的輸入點和輸出點正好能夠充分滿足本設(shè)計的系統(tǒng)在控制這一方面對I/O口的需求量。在本系統(tǒng)中，由于使用到了對模擬量方面的采集和控制這兩個功能的需求，因此還需要一個能夠再次擴展的模擬量的輸入和輸出模塊。西門子的S7—200系列配置了專門能后適應(yīng)系統(tǒng)中模擬量的輸入和輸出模塊即為EM235，該模塊在分辨率方面較高和在輸出方面有較強的驅(qū)動能力，可滿足控制系統(tǒng)的功能要求。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計 控制系統(tǒng)方案設(shè)計操作面板PLC液位高度傳感器顯示面板各類泵運行格柵機定時運行圖31 電氣控制系統(tǒng)框圖工作過程：在手動狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制根據(jù)對操作面板上的按鈕操作來控制，無邏輯控制，不根據(jù)液位高度傳感器的狀態(tài)和設(shè)定的時間進行控制。在自動方式下進行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測的液位高度狀態(tài)和設(shè)定的時間來對設(shè)備進行啟?？刂?，其工作過程如下。系統(tǒng)上電電源接通后，按下自動控制按鈕，自動控制方式被啟動，系統(tǒng)中的攪拌機和曝氣風(fēng)機隨即也被啟動。運行粗、細(xì)格柵機，進行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行。進水泵根據(jù)進水池中反饋得到的實際液位與系統(tǒng)控制要求的液位進行比較后再決定其運行或停止。 污泥回流泵根據(jù)沉淀池中反饋得到的實際液位與系統(tǒng)控制要求的液位進行比較后再決定其運行或停止。電氣控制主電路圖[8]本設(shè)計的污水處理系統(tǒng)的主電路如圖32所示。圖32 污水處理系統(tǒng)主電路圖主回路中交流接觸器KMKMKMKMKMKM6分別控制進水泵、粗格柵機、細(xì)格柵機、曝氣風(fēng)機、攪拌機、污泥回流泵這六個電機的啟動與停止。這六個電機分別由六個相對應(yīng)的熱繼電器FRFRFRFRFRFR6分別實現(xiàn)對各自所在的電路中確保其安全的過載保護功能。QF0為整個電路中的電源總開關(guān)，其功能是既可實現(xiàn)對主電路的短路保護作用，又起到了對三相交流電源進行電源分流的作用，在使用和維修方面也很方便。電路中安裝的斷路器QFQFQFQFQFQF6分別能夠?qū)崿F(xiàn)各自所在的與之相對應(yīng)的分電路中所連接設(shè)備的安全方面的過載和短路保護作用的功能?？刂齐娫绰飞系娜蹟嗥鱂U在電流過大時熔斷自身切斷電路起到保護作用。其中主電路中的控制電源部分的電路圖如圖33所示。圖33 污水處理電源控制電路圖電路圖的上方部分連接的器件是中間繼電器KA，此繼電器在電路中是具有一定的帶負(fù)荷能力，上圖中所示的電路中的中間繼電器KA主要是為了替代小型接觸器來實現(xiàn)其后者的功能。當(dāng)接觸器KM的線圈在不通電的情況下，與之相對應(yīng)的KM接觸點也一直保持著電路斷開不導(dǎo)通的狀態(tài)；KM線圈在通電的情況下，相對應(yīng)的KM觸點也就被接通，從而實現(xiàn)了由控制電路中的送電和斷電來控制主電路中的各個電動機的啟動與停止。電路中的熱繼電器FR在此電路中依舊是保護電路安全起到過載保護的功能。PLC電路控制設(shè)計根據(jù)上文中對整個工藝流程的介紹，對PLC的型號的選擇，繪制的系統(tǒng)原理主電路圖和控制電路中的電路連接圖[9]，來繪制本系統(tǒng)的PLC控制連接電路的原理圖，同時完成系統(tǒng)控制中的I/O口的分配工作，將其對應(yīng)的功能用表格的方式繪制下來。圖34為污水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖。圖中的PE為接地，輸入端連接的接觸器起到電路的送電和斷電的作用，接觸器下方接入的熱繼電器FR則起到保護電路的作用，輸出端串聯(lián)的中間繼電器KA在電路中起到了消除干擾，保證了輸出信號的穩(wěn)定性。圖34 污水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖 PLC的I/O資源配置根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對PLC的I/O進行配置[10]，具體分配見表3表32。數(shù)字量輸入部分：表31 數(shù)字輸入量地址分配輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備進水泵接觸器曝氣風(fēng)機接觸器粗格柵機接觸器攪拌機接觸器細(xì)格柵機接觸器污泥回流泵接觸器數(shù)字量輸出部分：表32 數(shù)字輸出量地址分配輸出地址輸出設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備進水泵啟動曝氣機啟動粗格柵機啟動攪拌機啟動細(xì)格柵機啟動污泥回流泵啟動軟元件設(shè)置在設(shè)計程序過程中，會用到許多中間繼電器、寄存器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，將用到的軟元件列出，如表33所示。表33 軟元件設(shè)置元件意義內(nèi)容備注自動啟動標(biāo)志On有效進水泵手動啟動標(biāo)志On有效粗格柵機手動啟動標(biāo)志On有效細(xì)格柵機手動啟動標(biāo)志On有效曝氣風(fēng)機手動啟動標(biāo)志On有效攪拌機手動啟動標(biāo)志On有效污泥回流泵手動啟動標(biāo)志On有效進水泵自動啟動標(biāo)志On有效污泥回流泵自動啟動標(biāo)志On有效T37粗格柵機停止時間6001minT38粗格柵機運行時間6001minT39細(xì)格柵機停止時間6001minT40細(xì)格柵機運行時間6001minC0粗格柵機停止中間計數(shù)器VW100C1粗格柵機運行中間計數(shù)器VW102C2細(xì)格柵機停止中間計數(shù)器VW104C3細(xì)格柵機運行中間計數(shù)器VW106VD208進水實際液位寄存器 續(xù)表33VD212進水要求最高液位寄存器VD216進水要求最低液位寄存器VD228回流實際液位寄存器VD232回流要求最高液位寄存器VD236回流要求最低液位寄存器 本章小結(jié)本章在系統(tǒng)總設(shè)計要求基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)電氣控制的設(shè)計，包含了系統(tǒng)硬件主電路圖、電源控制電路圖和PLC控制電路圖的繪制，PLC的I/O資源配置。4 污水處理系統(tǒng)軟件設(shè)計在本設(shè)計中主要用到的是S7200系列的CPU226來完成系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計，上面主要介紹了污水處理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和電氣控制部分的結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計基本完成后，下面就要介紹的是系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計中對整個流程中每個部分控制要求和已完成的全流程的控制電路上的設(shè)計，來進行系統(tǒng)的軟件編程設(shè)計。在軟件的設(shè)計中，所有部分的軟件設(shè)計過程均是先按照系統(tǒng)實現(xiàn)的功能要求畫出相對應(yīng)的流程框圖，再根據(jù)每個不同的部分所要實現(xiàn)的不同的功能要求來對其進行軟件編程方面的設(shè)計，這樣就提高了程序編寫工作的效率[11]。 污水處理系統(tǒng)軟件設(shè)計總體概述根據(jù)上文中所設(shè)計系統(tǒng)的控制要求，整個系統(tǒng)的控制方式主要可以分為兩種控制模式：手動控制方式下的控制模式、自動控制方式下的控制模式。在手動控制方式的控制模式下，整個系統(tǒng)所涉及到的每個部分的電機都可以獨立被操作，單獨實現(xiàn)其運行和停止；在自動控制方式的控制模式下，系統(tǒng)中所涉及到的每個部分的電機均按照系統(tǒng)中所要求的一定的順序來實現(xiàn)其運行和停止。如圖41所示。手動和自動控制轉(zhuǎn)換的對應(yīng)梯形圖如圖42所示。開始手動？手動控制自動控制是否圖41 控制模式選擇圖，系統(tǒng)有手動切換到自動，（~）均復(fù)位，即系統(tǒng)中的電機都恢復(fù)到程序的默認(rèn)操作設(shè)置狀態(tài)。圖42 手動自控轉(zhuǎn)換梯形圖 手動控制模式在手動控制模式的操作狀態(tài)下，每個電機的工作狀態(tài)是獨立完成的，即操作人員可根據(jù)系統(tǒng)的實際需要隨機控制電機的啟動和停止，沒有一定的規(guī)律和模式所言，操作過程如圖43所示。在此手動控制的模式下，操作人員可以通過每個電機對應(yīng)的操作按鈕來對格柵機、曝氣風(fēng)機、攪拌機、各類泵的啟停進行控制。進水泵啟停污泥回流泵啟停手動控制粗格柵機啟停細(xì)格柵機啟停曝氣風(fēng)機啟停攪拌機啟停圖43 手動控制模式流程圖 自動控制模式當(dāng)整個系統(tǒng)接通電源上電后，系統(tǒng)默認(rèn)的是手動控制方式的控制模式，只要操作人員按下手動和自動控制轉(zhuǎn)換控制界面上的自動控制方式的控制模式的啟動按鈕，系統(tǒng)就將在自動控制方式的控制模式的狀態(tài)下開始工作，其整個流程的工作過程包括以下幾個方面。（1
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