【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 利用 污水處理裝置監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)PLC 進(jìn)行自動(dòng)控制， MCGS 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的系統(tǒng)，避免了人工操作的失誤，對(duì)污水的處理方案完全可以通過(guò) PLC 作為中央控制處理，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行利用組態(tài)軟件實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并反饋到 PLC 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)進(jìn)行 相應(yīng)的處理。 又考慮到校園污水處理范圍比較狹小，本文采用小型 SBR 廢水處理電氣系統(tǒng)，整個(gè)工藝流程通過(guò) PLC 實(shí)現(xiàn)在通過(guò)通信的方式在 MCGS 組態(tài)將整個(gè)動(dòng)態(tài)畫(huà)面顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)異地實(shí)時(shí)監(jiān)控。這樣避免了 人為、環(huán)境等主客觀因素對(duì)整個(gè)工藝流程的影響，既提高了了校園污水處理的效率，又方便了使用和操作。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 47 頁(yè) 二、 SBR 污水處理法 （一）校園污水系統(tǒng) SBR 污水處理法的介紹 SBR 污水處理 法是序批式活性污泥法的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是一種連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、間歇排水的工藝。其原理是通過(guò)微生物的活動(dòng)來(lái)凈化污水 (河川的自?xún)粼?)。 SBR 污水處理系統(tǒng)分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱以及水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥門(mén)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(kāi)關(guān)，用以檢測(cè)水池與水箱中的水位 。 SBR 污水處理 ，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(guò)處理后的中水可以用來(lái)澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車(chē)輛等，從而達(dá)設(shè)備體積小；性能穩(wěn)定，工程投資少，系統(tǒng)靈敏度高，方便操作和使用。到節(jié)約水資源的目的?？刂葡到y(tǒng)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) 。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 47 頁(yè) 三、校園污水處理系統(tǒng)的介紹及 PLC 設(shè)計(jì) （一）校園污水處理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 校園污水處理系統(tǒng) 的核心主要由三個(gè)部分構(gòu)成： PLC 程序設(shè)計(jì)、 MCGS 界面繪制、程序與觸摸屏的通信調(diào)試。首先根據(jù)課題要求再結(jié)合實(shí)際情況，運(yùn)用三菱 PLC 編寫(xiě)好程序，再根 據(jù)工藝流程和結(jié)合本校實(shí)際情況繪制 MCGS 界面。最后一步也是至關(guān)重要的一步，就是 PLC 與觸摸屏的通信調(diào)試，先將 PLC 與觸摸屏通信，測(cè)試是否能程序能否正常運(yùn)行，最后是根據(jù)本課題的要求調(diào)試運(yùn)行。 （二）校園污水處理系統(tǒng)的控制要求 校園污水處理系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分：一是手動(dòng)操作，二是自動(dòng)操作。首先介紹手動(dòng)操作，手動(dòng)操作很簡(jiǎn)單，就是按照要求將電動(dòng)閥（ SB4）打開(kāi)，將污水納入污水池中；當(dāng)污水納至污水池的最高位（ H1）時(shí)，即刻關(guān)閉電動(dòng)閥（ SB5），與此同時(shí)打開(kāi)曝氣風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)（ SB8）開(kāi)始曝氣；爆完氣之后，關(guān)閉風(fēng)機(jī)的同 時(shí)打開(kāi)一號(hào)清水泵開(kāi)關(guān)（ SB6）將爆完氣的水納入清水池；當(dāng)清水池的水納至最高位 (H2)時(shí)，關(guān)閉一號(hào)清水泵；與此同時(shí)打開(kāi)二號(hào)清水泵（ SB7），將清水池的水納入中水箱。再者則是自動(dòng)操作，按下啟動(dòng)按鈕（ SB1），當(dāng)污水池中的水位處于低水位或污水狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟納入污水。當(dāng)污水池納入的污水至正常高水位時(shí)，電動(dòng)打自動(dòng)關(guān)閉，然后經(jīng)曝氣處理時(shí)間需 6～ 8h。因在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動(dòng)閥關(guān)閉后，排空電磁閥開(kāi)啟，羅茨風(fēng)機(jī)延時(shí)空載啟動(dòng)，然后排空電磁閥關(guān)閉，污水池開(kāi)始曝氣。曝氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開(kāi)啟，羅茨 風(fēng)機(jī)空載停機(jī)，然后排空電磁閥延時(shí)關(guān)閉。經(jīng) 的水質(zhì)沉淀， PLC 啟動(dòng)一號(hào)清水泵，將沉淀后的水納入清水池中。當(dāng)清水池中的水納至最高位時(shí)，一號(hào)清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行，與此同時(shí)二號(hào)清水泵自動(dòng)啟動(dòng)向中水箱中納水，當(dāng)水箱中的水納至最高位時(shí)，二號(hào)清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行，自動(dòng)運(yùn)行的一次流程結(jié)束。整個(gè)系統(tǒng)的控制流程圖見(jiàn)圖1。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 共 47 頁(yè) 開(kāi) 始選 擇 操 作 方 式自 動(dòng) ？自 動(dòng) 操 作污 水 位 低 ？打 開(kāi) 電 動(dòng) 閥污 水 池納 入 污 水關(guān) 閉 電 動(dòng) 閥停 止 納 水曝 氣 沉 淀 處 理計(jì) 時(shí) 7 . 5 h ？開(kāi) 一 號(hào) 清 水 泵清 水 池 納 水污 水 位 高 ？停 一 號(hào) 清 水 泵開(kāi) 二 號(hào) 清 水 泵中 水 箱 納 水中 水 箱水 位 高 ？停 二 號(hào) 清 水 泵自 動(dòng) 運(yùn) 行 結(jié) 束自 動(dòng) 結(jié) 束結(jié) 束手 動(dòng) 操 作手 動(dòng) 開(kāi) 機(jī) ？手 動(dòng) 控 制 運(yùn) 行手 動(dòng) 操 作 結(jié) 束否是否否否否否是是是是是是 圖 1 SBR 污水處理系統(tǒng)控制流程 （三）硬件設(shè)計(jì) 硬件及其他電氣元件的選擇 PLC 的選擇：該系統(tǒng)用到的輸入點(diǎn) 22 個(gè)，輸出點(diǎn) 20 個(gè)，總的 I/O 點(diǎn)數(shù)為 42 個(gè)，按照在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的輸入輸出點(diǎn) 應(yīng)有適當(dāng)?shù)?冗余 ，以便 今后系統(tǒng) 的 改造升級(jí)， PLC 應(yīng)選擇 FX2N48MR 的基本單元。 PLC 供電電源的選擇：本次供電電源選擇交流 220V，滿足 PLC 和各個(gè)輸入輸出電器供電的要求。 其他電氣元件的選擇：根據(jù)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)及工程實(shí)踐等 。 輸入方面分別選用：（ 1）控制按鈕：按鈕在外力的作用下，首先斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)。復(fù)位時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn)先斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)后閉合?？?以通過(guò)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的起動(dòng)停止。（ 2）無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè) 接近開(kāi)關(guān)：接近開(kāi)關(guān)又稱(chēng)無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，是以不直接控制方式驚醒控制的一種位置開(kāi)關(guān)。它不僅能代替有觸電的行程開(kāi)關(guān)完成行程控制和限位保護(hù)等，還可以用于高速計(jì)數(shù)，測(cè)速，檢測(cè)零件尺寸等。由于它具有工作穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，重復(fù)定位精確度高以及能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，因此選用此類(lèi)開(kāi)關(guān)作為本次系統(tǒng)的限位。（ 3）主令開(kāi)關(guān)：通過(guò)選用主令開(kāi)關(guān)來(lái)作為系統(tǒng)水質(zhì)的選擇 。 輸出分別連接交流接觸器： 當(dāng)線圈通電時(shí) ,靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力 ,將動(dòng)鐵芯吸合 ,由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的 ,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí) 運(yùn)行 ,觸點(diǎn)閉合 ,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí) ,吸力消失 , 動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離 ,使主觸頭斷開(kāi) ,切斷電源 。 PLC 的 I/O 端口地址的選擇 具體 PLC 的 I/O 地址分配見(jiàn)表 2。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 47 頁(yè) 表 1： PLC 的輸入端口狀態(tài)表 輸入 設(shè)備 輸入 設(shè)備 名稱(chēng) 元件文字符號(hào) 輸出地址 污水位高水位 H1 X000 污水位低水位 L1 X001 清水池高水位 H2 X002 清水池低水位 L2 X003 中水箱高水位 H3 X004 中水箱低水位 L3 X005 啟動(dòng)按鈕（綠） SB1 X006 停止按鈕（紅） SB2 X007 旋鈕開(kāi)關(guān)（自動(dòng)） SB31 X010 旋鈕開(kāi)關(guān)（手動(dòng)） SB32 X011 手動(dòng)開(kāi)電磁門(mén)旋鈕開(kāi)關(guān) SB4 X012 手動(dòng)關(guān)電磁門(mén)旋鈕開(kāi)關(guān) SB5 X013 1清水泵手動(dòng)旋鈕開(kāi)關(guān) SB6 X014 2清水泵手動(dòng)旋鈕開(kāi)關(guān) SB7 X015 電磁閥門(mén)開(kāi)起限位開(kāi)關(guān) SQ1 X016 電磁閥電動(dòng)機(jī)過(guò)熱報(bào)警 SQ3 X017 曝氣電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)器 報(bào)警 SQ4 X021 曝氣風(fēng)機(jī)手動(dòng)旋鈕開(kāi)關(guān) SB8 X022 電磁閥門(mén)關(guān)閉限位開(kāi)關(guān) SQ2 X023 排水開(kāi)關(guān) SB10 X025 1電機(jī)熱報(bào)警 SQ5 X026 2電機(jī)熱報(bào)警 SQ6 X027 輸入點(diǎn)備用 X0 X24 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 共 47 頁(yè) 表 2： PLC 的輸出端口狀態(tài)表 PLC 接線 輸出 設(shè)備 輸出 設(shè)備 名稱(chēng) 元件文字符號(hào) 輸出地址 1清水泵接觸器 KM1 Y000 2清水泵接觸器 KM2 Y001 污水池高水位紅色指示燈 HL7 Y002 污水池低水位綠色指示燈 HL8 Y003 清水池高水位紅色指示燈 HL9 Y004 清水池低水位綠色指示燈 HL10 Y005 中水箱高水位紅色指示燈 HL11 Y006 中水箱低水位綠色指示燈 HL12 Y007 開(kāi)電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)綠色指示燈 HL13 Y010 關(guān)電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)黃色指示燈 HL14 Y011 開(kāi)電動(dòng)閥門(mén)接觸器 KM4 Y012 關(guān)電動(dòng)閥門(mén)接觸器 KM5 Y013 電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)器報(bào)警紅色指示燈 HL16 Y014 曝氣風(fēng)機(jī)接觸器 KM3 Y015 排空電磁閥繼電器 KA3 Y016 上水電磁閥繼電器 KA2 Y017 排水電磁閥繼電器 KA4 Y020 曝氣風(fēng)機(jī)熱保護(hù)報(bào)警指示燈 HL17 Y021 1清水泵熱保護(hù)報(bào)警指示燈 HL18 Y023 2清水泵熱保護(hù)報(bào)警指示燈 HL19 Y024 輸出點(diǎn)備用 Y2 Y25～Y27 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 47 頁(yè) 下圖是根據(jù)校園污水處理系統(tǒng)的控制要求，繪制的 PLC 接線圖。 圖 2 PLC 接下圖 （四） 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) PLC 基本指令 （ 1） LD（取指令） 一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)與左母線連接的指令，每一個(gè)以常開(kāi)觸點(diǎn) （ 2） UT（輸出指令） 對(duì)線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的指令，也稱(chēng)為輸出指令。 （ 3） AND（與指令） 一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與”運(yùn)算。 （ 4） ANI（與反指令）一個(gè)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與非”運(yùn) 算。 （ 5） OR（或指令） 用于單個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邏輯“或”運(yùn)算。 （ 6） SET（置位指令） 它的作用是使被操作的目標(biāo)元