毕业论文基于plc的污水处理系统

毕业论文基于plc的污水处理系统内容摘要：

利用 污水处理装置监控系统通过PLC 进行自动控制， MCGS 实现监控的系统，避免了人工操作的失误，对污水的处理方案完全可以通过 PLC 作为中央控制处理，对系统的运行利用组态软件实行实时监控，并反馈到 PLC 执行 机构进行 相应的处理。 又考虑到校园污水处理范围比较狭小，本文采用小型 SBR 废水处理电气系统，整个工艺流程通过 PLC 实现在通过通信的方式在 MCGS 组态将整个动态画面显示出来，实现异地实时监控。 这样避免了 人为、环境等主客观因素对整个工艺流程的影响，既提高了了校园污水处理的效率，又方便了使用和操作。 无锡职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 第 11 页 共 47 页 二、 SBR 污水处理法 （一）校园污水系统 SBR 污水处理法的介绍 SBR 污水处理 法是序批式活性污泥法的简称，它是一种连续进水、间歇曝气、间歇排水的工艺。 其原理是通过微生物的活动来净化污水 (河川的自净原理 )。 SBR 污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 污水处理 ，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，从而达设备体积小；性能稳定，工程投资少，系统灵敏度高，方便操作和使用。 到节约水资源的目的。 控制系统充分考虑现实生活中校园生活区较为狭小的特点。 无锡职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 第 12 页 共 47 页 三、校园污水处理系统的介绍及 PLC 设计 （一）校园污水处理系统总体设计 校园污水处理系统 的核心主要由三个部分构成： PLC 程序设计、 MCGS 界面绘制、程序与触摸屏的通信调试。 首先根据课题要求再结合实际情况，运用三菱 PLC 编写好程序，再根 据工艺流程和结合本校实际情况绘制 MCGS 界面。 最后一步也是至关重要的一步，就是 PLC 与触摸屏的通信调试，先将 PLC 与触摸屏通信，测试是否能程序能否正常运行，最后是根据本课题的要求调试运行。 （二）校园污水处理系统的控制要求 校园污水处理系统的程序设计分为两个部分：一是手动操作，二是自动操作。 首先介绍手动操作，手动操作很简单，就是按照要求将电动阀（ SB4）打开，将污水纳入污水池中；当污水纳至污水池的最高位（ H1）时，即刻关闭电动阀（ SB5），与此同时打开曝气风机开关（ SB8）开始曝气；爆完气之后，关闭风机的同 时打开一号清水泵开关（ SB6）将爆完气的水纳入清水池；当清水池的水纳至最高位 (H2)时，关闭一号清水泵；与此同时打开二号清水泵（ SB7），将清水池的水纳入中水箱。 再者则是自动操作，按下启动按钮（ SB1），当污水池中的水位处于低水位或污水状态时，电动阀会自动开启纳入污水。 当污水池纳入的污水至正常高水位时，电动打自动关闭，然后经曝气处理时间需 6～ 8h。 因在曝气管路上安装了排空电磁阀，当电动阀关闭后，排空电磁阀开启，罗茨风机延时空载启动，然后排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。 曝气处理结束后，排空电磁阀再次开启，罗茨 风机空载停机，然后排空电磁阀延时关闭。 经 的水质沉淀， PLC 启动一号清水泵，将沉淀后的水纳入清水池中。 当清水池中的水纳至最高位时，一号清水泵自动停止运行，与此同时二号清水泵自动启动向中水箱中纳水，当水箱中的水纳至最高位时，二号清水泵自动停止运行，自动运行的一次流程结束。 整个系统的控制流程图见图1。 无锡职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 第 13 页 共 47 页 开 始选 择 操 作 方 式自 动。 自 动 操 作污 水 位 低。 打 开 电 动 阀污 水 池纳 入 污 水关 闭 电 动 阀停 止 纳 水曝 气 沉 淀 处 理计 时 7 . 5 h。 开 一 号 清 水 泵清 水 池 纳 水污 水 位 高。 停 一 号 清 水 泵开 二 号 清 水 泵中 水 箱 纳 水中 水 箱水 位 高。 停 二 号 清 水 泵自 动 运 行 结 束自 动 结 束结 束手 动 操 作手 动 开 机。 手 动 控 制 运 行手 动 操 作 结 束否是否否否否否是是是是是是 图 1 SBR 污水处理系统控制流程 （三）硬件设计 硬件及其他电气元件的选择 PLC 的选择：该系统用到的输入点 22 个，输出点 20 个，总的 I/O 点数为 42 个，按照在满足控制要求的前提下力争使用的输入输出点 应有适当的 冗余 ，以便 今后系统 的 改造升级， PLC 应选择 FX2N48MR 的基本单元。 PLC 供电电源的选择：本次供电电源选择交流 220V，满足 PLC 和各个输入输出电器供电的要求。 其他电气元件的选择：根据各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质及工程实践等。 输入方面分别选用：（ 1）控制按钮：按钮在外力的作用下，首先断开常闭触点。 复位时，常开触点先断开，常闭触点后闭合。 可 以通过按钮来实现系统的起动停止。 （ 2）无锡职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 第 14 页 共 47 页 接近开关：接近开关又称无触点行程开关，是以不直接控制方式惊醒控制的一种位置开关。 它不仅能代替有触电的行程开关完成行程控制和限位保护等，还可以用于高速计数，测速，检测零件尺寸等。 由于它具有工作稳定可靠，寿命长，重复定位精确度高以及能适应恶劣的工作环境，因此选用此类开关作为本次系统的限位。 （ 3）主令开关：通过选用主令开关来作为系统水质的选择。 输出分别连接交流接触器： 当线圈通电时 ,静铁芯产生电磁吸力 ,将动铁芯吸合 ,由于触头系统是与动铁芯联动的 ,因此动铁芯带动三条动触片同时 运行 ,触点闭合 ,从而接通电源。 当线圈断电时 ,吸力消失 , 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离 ,使主触头断开 ,切断电源。 PLC 的 I/O 端口地址的选择 具体 PLC 的 I/O 地址分配见表 2。 无锡职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 第 15 页 共 47 页 表 1： PLC 的输入端口状态表 输入 设备 输入 设备 名称 元件文字符号 输出地址 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 启动按钮（绿） SB1 X006 停止按钮（红） SB2 X007 旋钮开关（自动） SB31 X010 旋钮开关（手动） SB32 X011 手动开电磁门旋钮开关 SB4 X012 手动关电磁门旋钮开关 SB5 X013 1清水泵手动旋钮开关 SB6 X014 2清水泵手动旋钮开关 SB7 X015 电磁阀门开起限位开关 SQ1 X016 电磁阀电动机过热报警 SQ3 X017 曝气电动机热保护器 报警 SQ4 X021 曝气风机手动旋钮开关 SB8 X022 电磁阀门关闭限位开关 SQ2 X023 排水开关 SB10 X025 1电机热报警 SQ5 X026 2电机热报警 SQ6 X027 输入点备用 X0 X24 无锡职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 第 16 页 共 47 页 表 2： PLC 的输出端口状态表 PLC 接线 输出 设备 输出 设备 名称 元件文字符号 输出地址 1清水泵接触器 KM1 Y000 2清水泵接触器 KM2 Y001 污水池高水位红色指示灯 HL7 Y002 污水池低水位绿色指示灯 HL8 Y003 清水池高水位红色指示灯 HL9 Y004 清水池低水位绿色指示灯 HL10 Y005 中水箱高水位红色指示灯 HL11 Y006 中水箱低水位绿色指示灯 HL12 Y007 开电动阀门开关绿色指示灯 HL13 Y010 关电动阀门开关黄色指示灯 HL14 Y011 开电动阀门接触器 KM4 Y012 关电动阀门接触器 KM5 Y013 电动机热保护器报警红色指示灯 HL16 Y014 曝气风机接触器 KM3 Y015 排空电磁阀继电器 KA3 Y016 上水电磁阀继电器 KA2 Y017 排水电磁阀继电器 KA4 Y020 曝气风机热保护报警指示灯 HL17 Y021 1清水泵热保护报警指示灯 HL18 Y023 2清水泵热保护报警指示灯 HL19 Y024 输出点备用 Y2 Y25～Y27 无锡职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 第 17 页 共 47 页 下图是根据校园污水处理系统的控制要求，绘制的 PLC 接线图。 图 2 PLC 接下图 （四） 系统程序的设计 PLC 基本指令 （ 1） LD（取指令） 一个常开触点与左母线连接的指令，每一个以常开触点 （ 2） UT（输出指令） 对线圈进行驱动的指令，也称为输出指令。 （ 3） AND（与指令） 一个常开触点串联连接指令，完成逻辑“与”运算。 （ 4） ANI（与反指令）一个常闭触点串联连接指令，完成逻辑“与非”运 算。 （ 5） OR（或指令） 用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。 （ 6） SET（置位指令） 它的作用是使被操作的目标元。