【正文】 要意義。重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 排水總體方案設(shè)計(jì) 3 2 排水系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 地鐵水的來(lái)源及排放方式 城市地鐵水的來(lái)源及排放方式見下表 ： 表 城市地鐵水的來(lái)源 來(lái)源 排放方式 雨水 城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng) 集中空調(diào)冷凝水 城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)滲漏廢水 城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng) 生活污水 城市污水管網(wǎng)系統(tǒng) 消防廢水 城市污水管網(wǎng)系統(tǒng) 人員衛(wèi)生間的污水 城市污水管網(wǎng)系統(tǒng) 排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 對(duì)于上述產(chǎn)生的幾種水，我們需要對(duì)其進(jìn)行不用處理排放，保證地鐵周圍環(huán)境的干凈。 ⑥設(shè)置報(bào)警信號(hào)，能保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候自動(dòng)報(bào)警并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)。 處理池的選擇和分配 重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 排水總體方案設(shè)計(jì) 4 對(duì)于地鐵車站，其污水主要來(lái)源于雨水，生活污水，消防用水和結(jié)構(gòu)滲水等幾個(gè)方面。具體分配如下： ① 1號(hào)水池用于處理生活污水； ② 2號(hào)水池用于處理結(jié)構(gòu)滲水和消防用水； ③ 3號(hào)水池用于處理雨水； ④ 4號(hào)水池作為備用水池，可以收集處理任何污水。 處理池的工作方式 對(duì)于地鐵的污水處理池，我們?cè)诿總€(gè)污水處理池設(shè)置有進(jìn)出水閥門，對(duì)于不同編號(hào)的水池有著不同的處理方式。 ②先到排水位先抽排水控制：按照集水池先到達(dá)排水位的時(shí)間先后順序進(jìn)行排水。 經(jīng)過(guò)比較選擇，③號(hào)方案最適合，此方案根據(jù)集水池不同到達(dá)排水位的情況來(lái)決定啟動(dòng)排水泵的臺(tái)數(shù)，并按先到達(dá)排水位先抽原則進(jìn)行自動(dòng)排水控制，同時(shí)充分考慮到可能的消防或洪澇災(zāi)害時(shí)大量排水的需要。 處理池故障處理方式 當(dāng)處理池出現(xiàn)故障時(shí)，我們應(yīng)該對(duì)其給予檢修，在檢修時(shí)我們應(yīng)該關(guān)閉系統(tǒng)然后再進(jìn)行檢修，對(duì)于檢修故障我們?cè)O(shè)置了以下 2種方式： ①當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)置停止按鈕使系統(tǒng)停止下來(lái)，當(dāng)停止按鈕觸發(fā)最后一次排水信號(hào)，所有進(jìn)水閥門關(guān)閉，排水閥門打開， 1 號(hào)電機(jī)和備用電機(jī)啟動(dòng)抽水5分鐘后系統(tǒng)自動(dòng)停止工作，保證水池的污水得到處理； ②當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，此時(shí)沒(méi)有人在工作崗位上時(shí)，系統(tǒng)不可繼續(xù)執(zhí)行抽水工作。 排水管道的選擇 本地鐵排水系統(tǒng)污水有四個(gè)不同的來(lái)源，其中消防用水和結(jié)構(gòu)滲水可以一起處理，考慮到對(duì)不同程度的污水處理方式的不同，對(duì)水資源的再生利用。其中主排水管道要大于各個(gè)污水處理池排除管道，以保證污水能夠從地鐵站迅速排除，當(dāng)某一種污水來(lái)不及處理時(shí)，應(yīng)該將其先排放到第四號(hào)污水處理池等待處理。 ②繼電器控制系統(tǒng)控制； ③單片機(jī)控制系統(tǒng)控制； ④工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)控制； 對(duì)于以上幾種控制方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)，其各自的優(yōu)缺點(diǎn)見表 22所示。 造價(jià)較高 繼電器控制系統(tǒng)控制 很強(qiáng)的抗干擾能力 只能進(jìn)行開關(guān)量 ，可 靠性低 ， 觸點(diǎn)數(shù)較少 ， 繼電器受制約 。 依賴性強(qiáng)，開發(fā)周期長(zhǎng)。 不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差 。 PLC 在電路布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)各方面決定了 PLC 的高抗干擾能力。所有這些都使 PLC 具有非常高的抗干擾能力，從而使 PLC 絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。因此 S7200 系列具有極高的性價(jià)比。通過(guò)對(duì)地鐵水來(lái)源的分析，我們采用了 4 個(gè)處理池和 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行處理污水，每個(gè)處理池設(shè)置傳感器進(jìn)行滿水位、排水位和低水位檢測(cè)，當(dāng)水位處于低水位時(shí)，低水位指示燈亮，排水閥門關(guān)閉，同時(shí)電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)水位處于排水位時(shí)，排水閥門打開，低水位指示燈熄滅，排水位指示燈亮， 1臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)排水；若此時(shí)還有 2 號(hào)水池到達(dá)排水位，則打開該水池 的排水閥門，同時(shí)啟用 2臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水；若此時(shí)還有 3 號(hào)水池也到達(dá)排水位，則啟用第 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排水；若此時(shí)有水池到達(dá)滿水位，則將其多余的水排入 4 號(hào)備用水池 。 表 I/O分配表 輸入點(diǎn) 功能 輸出點(diǎn) 功能 池 1低水位檢測(cè) 池 1進(jìn)水閥門 池 1排水位檢測(cè) 池 1排水閥門 池 1滿水位檢測(cè) 池 2進(jìn)水閥門 池 2低水位檢測(cè) 池 2排水閥門 池 2排水位檢測(cè) 池 3進(jìn)水閥門 池 2滿水 位檢測(cè) 池 3排水閥門 池 3低水位檢測(cè) 池 4進(jìn)水閥門 池 3排水位檢測(cè) 池 4排水閥門 池 3滿水位檢測(cè) 池 1低水位指示 池 4低水位檢測(cè) 池 1排水位指示 池 4排水位檢測(cè) 池 1滿水位指示 池 4滿水位檢測(cè) 池 2低水位指示 一臺(tái)電機(jī)故障檢測(cè) 池 2排水位指示 二臺(tái)電機(jī)故障檢測(cè) 池 2滿水位指示 三臺(tái)電機(jī)故障檢測(cè) 池 3低水 位指示 啟動(dòng) 池 3排水位指示 停止 池 3滿水位指示 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 8 池 4低水位指示 池 4排水位指示 池 4滿水位指示 第一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行指示 第二臺(tái)電機(jī)運(yùn)行指示 第三臺(tái)電機(jī)運(yùn)行指示 第一臺(tái)電機(jī)工作時(shí)間指示燈 第二臺(tái)電機(jī)工作時(shí)間指示燈 第三臺(tái)電機(jī)工作時(shí)間指示燈 第一臺(tái)電機(jī)故障報(bào)警指示 第二臺(tái)電機(jī)故障報(bào)警指示 第三臺(tái)電機(jī)故障報(bào)警指示 由表 31可以看出，本次共需要 17 個(gè)輸入接口， 29 個(gè)輸出接口，而實(shí)驗(yàn)室的西門子西門子 S7200 CPU224 型 PLC 有 22 輸入 18 輸出，輸入滿足條件，輸出不夠，這應(yīng)該添加擴(kuò)展模塊。 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 9 圖 系統(tǒng)控制方案圖 傳感器的選擇 LCSW1 型水位傳感器容器內(nèi)的水位 傳感器 ，將感受到的水位信號(hào)傳送到控 制器，控制器內(nèi)的計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)的水位信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差，然后根據(jù)偏差的性質(zhì)，向給水電動(dòng)閥發(fā)出 開 關(guān) 的指令，保證容器達(dá)到設(shè)定水位。到設(shè)定溫度時(shí)。程序編制過(guò)程中，確保系統(tǒng)在沒(méi)有達(dá)到安全水位的情況下，控制熱源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不開閥，從而避免了熱量的損失與事故的發(fā)生。常閉電磁閥，線圈通電后銜鐵在電磁力作用下先帶動(dòng)副閥工啟，主閥形成的介質(zhì)壓差和電磁力的作用下而開啟。 常開電磁閥，線圈通電后，銜鐵在磁力作用下下移，推動(dòng)副閥閥塞下移，直到和副閥座壓緊，副閥關(guān)閉，由于主閥閥杯上下壓差趨于相等，主閥閥杯由磁力和自重壓緊緊密封面，閥門關(guān)閉。 圖 閥門結(jié)構(gòu)圖 泵的選擇 GDD 型泵是管道式安裝的立式單級(jí)單吸清水離心泵，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)給排水、自來(lái)水加壓、高層建筑消防生活供水以及空調(diào)冷暖循環(huán)系統(tǒng)，主要供輸送稀釋的、不腐蝕的清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似水，不含固體顆?；蚶w維的液體。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種。 表 Y90L2 電機(jī)詳細(xì)參數(shù) 型號(hào) Y90L2 額定功率 額定轉(zhuǎn)速 2840r/min 額定電流 效率 82% 功率因數(shù) cosφ = 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 由于本系統(tǒng)僅控制電機(jī)的啟停與工作狀態(tài)的保持，只需讓電機(jī)保持在額定功率的運(yùn)行即可，故選用成本較低的鼠籠式三相異步電機(jī)。 查新簡(jiǎn)明電工手冊(cè)選擇 CJXIF9型交流接觸器 主要技術(shù)參數(shù) : ①額定電流 :9A ②線圈控制電壓： 220V 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件選型 12 ③可控電動(dòng)機(jī)的最大功率 4KW ④操作頻率 1000 次 /時(shí) ⑤機(jī)械壽命 150000 次 繼電器的選擇 選擇 JZ762中間繼電器 適用于交流 50Hz 或 60Hz，交流電壓至 380V，直流電壓至 220V 的控制電路中，用來(lái)控制各種電磁線圈， 以使信號(hào)放大或?qū)⑿盘?hào)同時(shí)傳遞給有關(guān)控制元件。 正常工作條件及安裝條件 ① 海拔不超過(guò) 2021M ② 周圍空氣溫度上限值不超過(guò) 40℃，下限值不低于 5℃。 ⑤ 無(wú)顯著搖動(dòng)和沖擊振動(dòng)地方 ⑥ 在無(wú)爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)中，且介質(zhì)中無(wú)足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和塵埃（包括導(dǎo)電塵埃） 結(jié)構(gòu)特征 ① 繼電器的結(jié)構(gòu)為開啟型、空氣電磁式，動(dòng)作結(jié)構(gòu)為直動(dòng)式，產(chǎn)品軀殼用熱固體性塑料制成，整個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊，使用 方便。 ③ 為減輕繼電器在閉合過(guò)程中的鐵芯撞擊和觸頭振動(dòng)，鐵芯采用彈性固定，有利于使用壽命的延長(zhǎng)。 技術(shù)參數(shù) 型號(hào) JZ762。直流 220V。吸持 13V*A。外形尺寸 /mm 60X52X9054X30/25。對(duì)于 PLC 部分則是由空氣開關(guān) QF2來(lái)決定其是否啟動(dòng)， PLC 采用的是 24V直流電源，所以需要一個(gè)變壓器進(jìn)行變壓，對(duì)于整個(gè)主回路，我設(shè)置了一個(gè)空氣開關(guān) QF1，只有閉合了 QF1 方可以啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，斷開 QF1，則整個(gè)主回路將關(guān)閉。 輸入回路 對(duì)于輸入回路，我采用了 18個(gè)輸入回路，通過(guò) 18 個(gè)按鈕 SB進(jìn)行控制，通過(guò)這些輸入回路按鈕 SB 的打開與關(guān)閉，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)，通過(guò)輸入回路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，使其對(duì)輸出回 路進(jìn)行控制，達(dá)到控制不同情況下水池的排水需求。 輸出回路 對(duì)于輸出回路，我設(shè)計(jì)了 28輸出，用來(lái)監(jiān)測(cè)各種不同狀態(tài)，通過(guò)輸入回路給出的信號(hào)，我們可以對(duì)水位的高低進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)四個(gè)水池的閥門進(jìn)行打開和關(guān)閉，以此來(lái)保證水池的水位正常。重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 14 5 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 對(duì)于一個(gè)好的設(shè)計(jì)，必須要有流程圖的設(shè)計(jì)，流程圖的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)清晰，邏輯性強(qiáng) ， 便于描述，容 易理解 。 對(duì)于本系統(tǒng)，我設(shè)計(jì)繪畫了以下幾個(gè)流程圖： ①系統(tǒng)總流程圖，通過(guò)總流程圖可以初步了解本系統(tǒng)的工作過(guò)程和原理； ②啟動(dòng)程序流程圖，通過(guò)自檢來(lái)確保線路沒(méi)有損壞，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行； ③排水控制流程圖，對(duì)于本系統(tǒng)要求就是排水，通過(guò)排水控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)各種情況下不同水位的處理， 保證系統(tǒng)正常運(yùn)行； ④滿水控制流程圖，對(duì)于水池，總有部分時(shí)候會(huì)達(dá)到滿水，這時(shí)候我們就應(yīng)該講多余進(jìn)行處理，所以對(duì)于系統(tǒng)滿水時(shí)，我們應(yīng)該及時(shí)處理，避免污水發(fā)生外泄，通過(guò)滿水控制系統(tǒng)，能夠完美避免這類情況的發(fā)生； ⑤閥門控制流程圖，為了保證污水及時(shí)得到處理，此系統(tǒng)中閥門則是最重要的，閥門的開關(guān)是否合理，直接影響污水處理的效果，通過(guò)閥門控制流程圖，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)閥門有序的控制； ⑥定時(shí)報(bào)警控制流程圖，對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)，都需要一個(gè)精確的定時(shí)系統(tǒng)，才能準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行控制各種開關(guān)，在本系統(tǒng)中，通過(guò)定時(shí)控制流程圖，可以實(shí)現(xiàn)電 機(jī)的替換和故障時(shí)系統(tǒng)的關(guān)閉； 系統(tǒng)的總流程圖 對(duì)于系統(tǒng)的總流程圖，應(yīng)該反映整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程，對(duì)于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)總流程圖可以看出系統(tǒng)具備以下功能： ① 在系統(tǒng)上電后，會(huì)立即進(jìn)行自檢，在確保各個(gè)部分沒(méi)有故障后，方可正常啟動(dòng)，一旦有部分出現(xiàn)故障，這應(yīng)該自動(dòng)啟動(dòng)故障處理程序，用指示燈進(jìn)行指示并發(fā)出報(bào)警，由在場(chǎng)的工作人員斷開電源，進(jìn)行故障處理，處理完畢后再上電檢測(cè)，確認(rèn)各個(gè)部分沒(méi)有問(wèn)題后再啟動(dòng)系統(tǒng)； ② 當(dāng)沒(méi)有人存在的情況下，系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)自動(dòng)關(guān)閉程序，用一個(gè)定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，定時(shí)一定時(shí)間 后自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)，保證儀器和設(shè)備的完好； 圖 系統(tǒng)的總流程圖 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 15 系統(tǒng)啟動(dòng)并自檢 報(bào)警并啟動(dòng)報(bào)警子程序 檢測(cè)各水池水位 所有水池都處于排水位以下 任意一水池到達(dá)排水位 排水閥門打開 啟動(dòng)當(dāng)班排水機(jī)組 任意二水池池到達(dá)排水位 排水閥門打開 任意三水池池到達(dá)排水位 排水閥門打開 啟動(dòng)第二臺(tái)排水機(jī)組 啟動(dòng)第三臺(tái) 排水機(jī)組 滿水池 =3 打開備用水池進(jìn)水閥門 關(guān)閉備用水池進(jìn)水閥門 抽水機(jī)進(jìn)入待命狀態(tài) Y Y Y N N N 任意電機(jī)故障 定時(shí) 10 分鐘后系統(tǒng)斷電 啟動(dòng)系統(tǒng) 滿水池 =2 重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 16 啟動(dòng)程序流程圖 對(duì)于每一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的啟動(dòng)是十分最要的的，只有系統(tǒng)正常啟動(dòng)，才能保證系統(tǒng)下一步順利進(jìn)行，對(duì)于本系統(tǒng)的啟動(dòng)程序，我設(shè)計(jì)的流程圖如圖 。 開 始 系統(tǒng)通電自檢 按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)程序 按下停止按鈕結(jié) 束程序 報(bào)警并啟用報(bào)警程序 10 分鐘后自動(dòng)關(guān)閉程序，等待檢修 手動(dòng)