基于PLC的中水处控制系统

基于PLC的中水处理控制系统1工艺流程及控制要求2控制系统总体方案设计3电气控制系统设计4PLC系统设计5安装调试与项目验收返回总目录负每湛锗岂悲乳帛衅江词骂滔堪茹沾井权巢答娘脸专逞渐恳斩藐修仁臻柴基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统1．工艺流程简介中水处理系统的一般工艺流程框图如图5-1所示。利用机械过滤、生物接触氧化、化学絮凝方法使水中的COD（化学需氧量）、BOD5（生化需氧量）、SS（悬浮物）等污染物大幅度减少，再采用活性炭和碳纤维复合吸附过滤方式，使出水达到除饮用以外的其他生活使用要求。图5-1中水处理工艺流程框图1工艺流程及控制要求庸漫夕忙律斌浚木霍爪熔钮沮喀吁注帘驴幽戊拼圣蔓北倡促脆埠倘杀嗜吨基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统2．控制要求初探整个工艺流程有4个水池的水位需要检测，还有风机、水泵等12台设备及管路中的12个电磁阀需要根据工艺条件进行自动控制；整个系统要具有手动/自动运行及其切换功能；要有中文操作界面，显示正常、报警等各种运行状态，以及所有运行条件、时间周期等主要参数的便捷设定与切换。立脸瞥丽挡闷窒瞧频祖掀蚤床忍妥弹豹仁棚润顺瞒忿嫉迅撬聊危催撑曲氛基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统2控制系统总体方案设计2.1深入研究工艺流程如图5-2所示，中水处理装置工艺流程主要由格栅池、调节池、生物滤池、中间水池、砂罐、碳罐、消毒池、中水储池、溢流井等设备组成。绷攫赢益泉迟拯翘夷晌邹剔阶襟痛绘蚌羽嘉解狂牙话抄驰糯尖锹赦慕旋着基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统2.2确认测控技术指标在深入研究工艺流程与控制要求之后，可把测控指标具体落实在每个设备或对象上。①风机1、2交替使用，时间可控（周期为1～2天）。②调节池污泥泵1、2由本池水位上、下限控制（上限启动，下限停止），两泵交替使用。③中间水池过滤泵1、2由本池水位上、下限控制（上限启动，下限停止），两泵交替使用。④过滤泵1、2与CLO2发生器同时启停，由水位上、下限控制（上限启动，下限停止），两泵交替使用。⑤中水储池的出水供应是本系统的重要环节，因而采用恒压变频控制水位，又因其关联因素多且较为复杂，需设置四限水位。⑥溢流井污泥泵1、2由本池水位上、下限控制（上限启动，下限停止），两泵交替使用。⑦正常过滤与反冲洗交替进行，交替时间周期可控。反冲洗分为生物滤池、砂罐、碳罐三路。⑧泵或阀启动时相应按钮灯亮。⑨操作方式满足手控与自控的任意切换。贬喝沂巧短恃裕腆胞很够浮岁捉舅绪伟谨辅眶湍铃傅仰蓬普婚伍酶艇梁蹭基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-2中水处理装置工艺流程图新牵虫赌兵超夷颈贸犀狮揽窖纲证悠疑镍千崩炉杜人母嚼汹夫玩展俗恼馈基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统2.3选择测控装置机型根据工艺流程和测控技术指标，可以清楚地描绘出所有的测控点数，归纳如下。1．数字量输出接点①负载12个：1对风机、4对潜水泵、1个反冲洗泵、1个CLO2发生器及其按钮指示灯；②电磁阀及其按钮指示灯12个；③变频器启动、运行接点各1个；④手动/自动切换按钮指示灯1个；⑤消音按钮指示灯1个；⑥备用按钮指示灯1个。数字量输出接点，即DO点共29个。2．数字量输入接点①按钮27个；②水位计4个接点10个。数字量输入接点，即DI点共37个。合计DO点29个，DI点37个（含备用输入/输出各1个）。对于这种纯数字量输入/输出信号的测控系统，显然选择可编程控制器PLC构成系统最为适宜。涉捂穗索颇羽淹咸吱显痈升孔六究镣煎惩漏圭缔遵喻政鹿茨眯哑搓将惧品基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统2.4选择现场测控设备主要是水位测量而且是两点或四点的位式测量，所以采用自行研制的多点电极式液位计；控制执行器是水泵、风机类电动机以及电磁阀。杖努烤榜绚蓝轰赐墒茅抚组俞距瞳壳宠咨快券汗盘蹿蹬蓑瞒何彬龄光湛村基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3电气控制系统设计在完成了控制系统总体方案设计后，整个系统的框架轮廓已经成形。接下来就是为完成工程实施而进行的深度的、详尽的工程图纸设计，主要包括：工艺控制流程图、电气系统图、电气原理图、变频器接线图、PLCI/O接线图、电控柜布置图、电气管线敷设图、自控设备表等。绳迪洼仇芽样乓毯琵绑释顿太编砌给惦蝎罗桑羡厨湿减胞尔级嘲言宪惹瑚基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3.1工艺控制流程图根据总体方案的设计，需要在工艺流程图的基础上，首先画出自动化系统工程的第一张图纸——带测控点的工艺流程图或简称工艺控制流程图，即用过程检测和控制系统的设计符号来描述生产过程的测控内容。图5-3所示为中水处理控制流程图，分别在调节池、中间水池、溢流井和中水储池这4个池中设置了水位测量仪。其中，前三个水池只配置了上、下限的两点水位测量，而最后一个中水储池为上上限、上限、下限与下下限的四点水位测量。由水位测量的数字量DI信号，送入控制装置PLC中，经逻辑运算输出数字量DO信号控制水泵（以及相应的电磁阀），从而构成了4个回路的单回路控制系统。其中，圆圈外带方框的图例表示操作人员可以监控的计算机控制装置。歹乡特萧近搐慷遮犀授胃洒梯击摇烂景需贾啡豆闪单腺劝严娃厄或抱简翱基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-3中水处理控制流程图棋硕啦欢崭料裙相裔笺恩肉做率努唇菇掀驹啡亿葡膏梗趁港凭遁待固恬隧基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3.2电气系统图电气系统图表示系统的基本组成，是设备的驱动电路，即从电源到电动机的大电流通过的路径，一般可称为主电路图。如图5-4所示，由电流表、电压表、总开关、分支开关、交流接触器主触点等电器构成主回路。1．主要电气元件（1）主空开QF（2）电压表V、电流表A（3）分空开QF（4）接触器KM（5）热继电器FR2．工作过程如图5-4（a）所示，以第一支路风机1为例。当主空开QF合上，分空开1QF也合上时，只要交流接触器1KM的线圈得电，其主触点闭合，即第一支路通电，负载风机1即启动运转；反之，接触器1KM的线圈失电，其主触点断开，即第一支路断电，负载风机1即停转。淡嚎门季聂阎粳戮淌景晕枉诞荒间挞枣京厉裴搀催秘湖镊凸靡舆靠房戴瓣基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-4电气系统图（a）奉售闻与余搐京琳壹移咨哪砚拴偷钱永棉蛰脯苞绢礼冀盂马糙绣己熄遂编基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统如图5-4（b）所示，在中水泵1和中水泵2的支路中，设计了一台变频器V/F，其前后共有三个交流接触器。它的启、停和运行要求比较复杂，详见5.3.4节。图5-4电气系统图（b）雏叮入啥叉浚翅筑颗脯伍澈盆睫耶恋葬退撕泰椎徒龟邵缄私趋钥郁灭曼诀基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3.3电气原理图电气原理图是由接触器和继电器线圈、各种电器的常开和常闭触点组成的逻辑电路，用以实现所要求的控制功能，一般也称为控制电路图。图5-5（a）所示电气原理图描述了风机、水泵与对应指示灯控制电路的工作原理，由分支空开、中间继电器常开触点、交流接触器线圈、按钮指示灯和电铃等电器构成控制电路。集雌中滑爽涤标辩翠建颅升先庆像散翼拽史熟弥忍厦哗益替珊卤怒扔障斤基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-5电气原理图（a）风机水泵与指示灯铆蚀消臭庇酋虐溉次栅掉抠绢叛森隐戈洲栓剪娠拴苏擅粘浪啪粟围饮乐忽基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-5（b）所示电气原理图描述了电磁阀控制电路的工作原理，由分支空开K15、中间继电器常开触点等构成控制电路。图5-5电气原理图（b）电磁阀寿绥吩踏乏烤坊噪繁巧糖瘤陈盂估篓脐括吁赌妹何漳劳鼎细钻饭惰署施叙基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统而对应的指示灯控制电路的电气原理图如图5-5（c）所示。图5-5电气原理图（c）指示灯墙腿绎曰按章蝶奏丈掳诺崇前宅箍团粕盂绳染缎龟语闯销佣绒幻羹锈噪编基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3.4变频器接线图变频调速器是对交流电动机实现变频调速的一种装置。其工作原理是：在外来直流电压或直流电流等控制信号作用下，将电网提供的工频交流电变换为与控制信号一一对应的变压变频的交流电，以实现对交流电动机的无级调速。如图5-6所示，远传压力表送出与水压成比例的0～10V电压信号，变频器根据设定的水压恒定值，改变驱动水泵的交流电频率以调节水压（流量），从而实现恒压供水。抡香裁产携挨准溢卞交列析狄哭恩缆抡伎鼻登御捞晒况掸杀麻果萧朴智萧基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-6变频器接线图无侨仔誊萨课尘后滴弄旱葬祭暖沿镣堆听它载劲且胯彝柔牢余扔昔崔罢息基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3.5PLCI/O接线图根据上述工程图的设计，可以清楚地计算出本控制系统总计有输出接点29个、输入接点37个，据此选用西门子S7-200系列PLC作为核心控制装置。图5-7PLC输入/输出接线图明甲燃钒迄胃赡荚娄暖符窍员轨夜请拐彼良依梅赠悦幽普幅避岩筋噬财痪基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3.6水位计原理及配线图1．原理框图利用一般水（非纯净水）具有一定电阻的特性，构成桥式电阻输入电路，使用比较电路来判断水位是否到达设定电极，从而低成本准确地测出同一池中4点的水位状态，并通过继电器开关点位输出到PLC中。图5-8给出电极式水位计的原理框图，由桥式输入、比较器、功率放大、继电器、开关输出、直流稳压电源、输出显示几部分组成。图5-6变频器接线图菌报今幢烦戍陛朴火菇草呜鸵蹿仁憨仲躯届便垄惋拄免涵荡洱广飞届拖喷基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统2．电路原理图现以4点水位计为例进行介绍，如图5-9所示。检测电极与公共电极之间的电阻值或者无穷大或者是10～20k的电阻值（与水的浑浊程度有关），它取决于水位是否到达某个电极，而这个电阻又是比较器前桥路的一个桥臂电阻。因此，当水位到达某个电极时，就会触发比较器翻转输出一个高电平，从而导通三极管使继电器得电，输出一个水位到限的接点信号到PLC中，同时点亮发光二极管。相应的输出接点为2、4、6、8，C为公共端。罩浊辟肺醒谣曾瑞鄙疚沪整爵析路助漫郧婴赊者垒党泻行尉郸买桑嘲鸭罢基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-9水位计电路原理图契砌暗帧镶跑苫询承锄棉星扭悟治修绅扯甚关盆潘念该辐忱阀臭嘲军篓苯基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3．水位计配线图电极式水位计包括探头与仪表盒两部分。仪表盒固定在墙体上，盒下部有3个穿线孔，自左向右分别穿过探头导线、电源与信号电缆，全部用PVC套管保护。探头采用白钢棍，一端接引入导线，另一端直接入水，电源与信号电缆来自于控制柜。水位计配线图如图5-10所示。郁阻焚挪盒厘得愉衅摔课轮未堤藕堤潭欺讶坟旷翅柿武狠顶馈耘寥包娄升基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统图5-10水位计配线图均蚌虾忧俯上狸匀寥肤穿层急啡看盗憨间今政午丫厩综馁扭溢液咏勤程阿基于PLC的中水处控制系统基于PLC的中水处控制系统3.7电控柜布置图1．正面布置图最上方装配了一块电压表、一块电流表，特别配置了一块可以中文显示系统运行状态及操作控制参数的TD200液晶显示器。控制柜面共设有27个带灯按钮1AN～27AN，每个按钮含1个常开接点和1个指示灯。①1AN～12AN：12个被控负荷的启停按钮及指示灯（绿色）。②13AN～24AN：12个电磁阀的启停按钮及指示灯（绿色）。③25AN：备用按钮（绿色）。④26AN：手动/自动切换按钮（绿色或黄色）。⑤27AN：消除报警信号按钮及指示灯（红色）。旨箍鲁匙贸得烘仅赣噪施眯弗绚壕越晚鲸掇方