基于plc的污水处理

江苏建筑职业技术学院毕业设计12011——2014学年毕业论文课题名称：基于plc的污水处理系统系部：班级：姓名：指导教师：江苏建筑职业技术学院毕业设计2目录摘要..................................................................................................................31.1课题主要设计的内容.......................................................................................................................3第二章污水处理流程.......................................................................................32.1污水处理的工艺流程......................................................................................................................3第三章PLC控制系统........................................................................................43.1可编程控制器的分类.......................................................................................................................43.2PLC的程序设计语言.......................................................................................................................5第四章控制系统的设计.....................................................................................64.1课题设计要求...................................................................................................................................64.2主电路设置.......................................................................................................................................74.3硬件分配表.......................................................................................................................................74.4主电路图..........................................................................................................................................94.5控制电路图......................................................................................................................................94.7程序流程图.....................................................................................................................................10第五章污水处理系统的PLC程序....................................................................125.1程序的构成.....................................................................................................................................125.2数字量输入.....................................................................................................................................125.3主程序.............................................................................................................................................14第六章监控系统设计......................................................................................194.1WinCC组态软件的简述.................................................................................................................19第七章总结...............................................................................................24江苏建筑职业技术学院毕业设计3摘要近几年我国经济快速发展，但也随之带来了一些环境问题，特别是对水的污染问题。我国政府对水污染的重视程度年年正在逐步提高，从目前看来来我国对大中城市的污水问题采取了一定的治理措施，但是在乡下和乡镇中生活污水的处理情况很不乐观。为此，改善水环境，保护我国紧缺的水资源，成为一件刻不容缓的事情。由于学校内学生人口多，水污染问题也比较客观，所以水资源也是学校面临的一件重要的问题。SBR污水处理法，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花木、绿地、冲洗厕所，从而达到节约用水的目的。1.1课题主要设计的内容这个课题主要设计污水处理的PLC自动控制和对应的WinCC的组态监控设计画面，主要设计如下第一章本课题讨论了课题的研究背景、国内外的污水处理方法、本课题要研究的工作。第二章着重介绍了序批示污水处理法，也介绍了污水处理的过程。第三章介绍PLC控制系统。第四章介绍整个控制系统的设计。第五章污水处理的plc程序及主电路和控制电路图。第六章介绍了组态软件和监控系统的设计及整个系统的运行结果第七章介绍了文章的总结。第二章污水处理流程2.1污水处理的工艺流程污水处理采用SBR污水生物处理工艺，是按“进水、反应（曝气等）、沉淀、排水”几个步骤周期性进行循环。从污水流入开始到排水结束算做一个周期。工江苏建筑职业技术学院毕业设计4艺流程图如下所示，基本操作运行程序如下。（1）进水进水电动阀门打开，污水通过粗格栅过滤，经过水泵，然后细格栅过滤到达SBR池。（2）反应进水到一定液位后，停止进水，排空气阀阀门打开，风机延时启动，开始曝气，同时潜水搅拌器和回流污泥泵运行。（3）沉淀当SBR池停止曝气以后，空气阀门关闭，罗茨风机也停止运行，开始进行静置和沉淀。（4）排水SBR池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，#1清水泵启动，上清夜（上面的清夜）缓慢排出池外。向清水池注水，当清水池到达高水位时#2清水泵启动#1清水泵停止，开始向中水箱注水，当水箱到达高水位时，#2自动停止运行。控制过程包括：①充水(打开进水泵)②曝气(开启风机)③沉淀（在污水池内）④排水（到清水池）第三章PLC控制系统3.1可编程控制器的分类PLC按结构形状可以分为整体式和模块式两类。整体式的PLC是将电源、I/0接口、cpu等部件都装在一个机箱内部，具有结构紧凑、体积小、重量轻、低价格的特点，适合一般电气控制，一般小型的plc采用这种整体式。整体式的PLC也称为PLC的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块扩大其适用范围。扩展区域只有I/O接口和电源，没有cpu。模块式plc是将plc的各个部分分开，分别叫做cpu模块、I/O模块、电源模块以及各个功能模块，这种模块江苏建筑职业技术学院毕业设计5的特点是配置灵活，便于扩展和维修，适合中、大型的plc。PLC按输入/输出接口（I/O接口）的点数可以分为大型机、中型机、小型机。I/O点数小于128点的称作为小型机；I/O点数在129~512点的称作为中型机；I/O点数大于512点的称作为大型机。PLC的I/O接口数越多，其内部储存容量越大，价格会越贵，因此，在设计电气控制系统时我们应该尽量减少使用I/O接口的数目，目的是为了减少成本。3.2PLC的程序设计语言用户的PLC程序可以根据下图的梯形图语言或指令表语言来编写。梯形图主要由触点、线圈等软元件组成，触点表示逻辑的‘输入条件’，线圈表示逻辑的‘输出结果’，程序的逻辑运算按照从上到下、从左到右的方向依次执行。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，以网络为单位给梯形图加注释，通常程序按网络的编号依次进行执行。例如网络1、网络2……程序的梯形图与继电器系统的电气原理图十分相似。梯形图程序的模仿电路中电流的流动，通过一系列的逻辑输入条件，来决定是否有逻辑输出。一个梯形图程序包括左侧提供‘电流’的母线，闭合的触点允许通过他们流向下一个元件，而打开的触点阻止电流的流动。例如下图中当触点I0.0闭合时，线圈Q0.0就会导通；当I0.1闭合时，线圈Q2.0就会通电。指令表的语言与计算机的汇编语言比较相似。用户既可以输入梯形图也可以输入指令表，梯形图和指令表之间可由编程软件来进行相互转换。网络1梯形图网络2I0.0Q0.0I0.1Q0.1左母线网络号指令表网络1LD=I0.0Q0.0网络2LDNI0.1=Q0.1PLC的工作方式是循环扫描的工作方式：（1）读输入。将CPU每个端口的状态输入到映像寄存器。（2）执行程序。CPU逐条扫描程序，从上到下依次扫描。江苏建筑职业技术学院毕业设计6（3）处理通信请求。（4）执行CPU自诊断（5）写输出。将映像接触器之中的输出数据复制到输出寄存器中第四章控制系统的设计纳入污水~排空电磁阀空气风机生物菌泥污水处理池水位电极1#清水泵清水池水位电极2#清水泵中水中水箱上水电磁阀水位电极电动阀4.1课题设计要求1）控制装置选用PLC为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配PLC机型和I/O接口。2）可执行自动的方式，应能按照工艺要求编辑程序。3）电动阀上电动机为正、反转双向运行，因此要在PLC控制回路加互锁功能。4）为了设备安全运行，考虑必要的保护措施，如电动机过热保护、控制系统短路保护等。6）选择电器件、编制元器件目录表。的I/O接口功能表。江苏建筑职业技术学院毕业设计77）绘制电气原理图：包括主电路、控制电路、PLC硬件电路、编制PLC8）采用梯形图或指令表编制PLC控