工業(yè)污水處理的PLC控制

燕山大學(xué)電氣控制與PLC課程設(shè)計第一章緒論中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。雖然由于國家和各級政府對環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。但目前中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。一方面，中國目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴(kuò)張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后。另一方面，中國的污水處理率與發(fā)達(dá)國家相比，還存在著明顯的差距，且處理設(shè)施的負(fù)荷率低。因此中國應(yīng)完善污水處理的政策法規(guī)，建立監(jiān)管體制，創(chuàng)建合理的污水處理收費體系，扶植國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進(jìn)污水處理行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和市場化。污水處理行業(yè)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。中國將在“十一五”期間投資3000億元以推進(jìn)城市污水處理和利用，中國污水處理行業(yè)由此迎來高速發(fā)展期。第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計本污水處理控制系統(tǒng)采用的可編程控制器為三菱FX2N型。運用可編程控制器來控制污水處理過程中污水的流量控制、PH值的調(diào)節(jié)、溫度處理、水位控制。啟動開始按鈕后，攪拌機(jī)開始攪拌同時進(jìn)水閥開始進(jìn)水，池內(nèi)檢測到污水酸堿度，開始中和，同時如果因中和反應(yīng)是溫度過高，會使加水閥開啟，降低溫度。根據(jù)液位的變化來調(diào)節(jié)排出口的大小來調(diào)節(jié)池內(nèi)水位?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見下圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第三章軟件介紹3.1PLC的概述3.1.1PLC的定義PLC可編程序控制器：PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。3.1.2PLC的基本組成及各部分作用PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨立的1/0擴(kuò)展單元與主機(jī)配合使用。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，1/0單元是連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能1/0單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其它稱為擴(kuò)展底板。CPU底板與擴(kuò)展底板之間通過電纜連接，距離一般不超過10m.無論哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可以根據(jù)需要進(jìn)行配置與組合。3.2三菱PLC編程軟件GXDeveloper的簡介GXDeveloper是一個功能強(qiáng)大的PLC開發(fā)軟件，具有程序開發(fā)、監(jiān)視、仿真調(diào)試以及對可編程控制器CPU的讀寫等功能。第四章設(shè)計任務(wù)4.1任務(wù)描述隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展特別是我國工業(yè)的迅速膨脹對工業(yè)污水的處理已成為社會普遍關(guān)注的問題。為保證工業(yè)污水處理過程的安全性、可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性提高污水處理廠的自動化水平本課題的任務(wù)是運用可編程控制器來控制污水處理過程中污水的流量控制、PH值的調(diào)節(jié)、溫度處理、水位控制。4.2控制要求說明控制要求如下(1)流量控制，由流量計計量流量，并由進(jìn)水閥調(diào)整流量。1)當(dāng)流量計測到水的流速過慢時，其過慢觸點(X2)接通，進(jìn)水閥門開大(Y0有輸出)，使水的流速加快。2)當(dāng)流量計檢測到水的流速過快時，其過速觸點(X0)接通，進(jìn)水閥門關(guān)小(Y1有輸出)，使水的流速減慢。3)當(dāng)流量計檢測到水的流速適中時，其適中觸點(X1)接通，進(jìn)水閥門不動作(Y0、Y1無輸出)。(2)中和處理，由PH值量計，測量污水的酸堿值，控制加酸閥、進(jìn)水閥進(jìn)行中和作業(yè)。1）若為強(qiáng)酸時，PH值量計強(qiáng)酸觸點(X12)接通，報警器發(fā)出警報(Y4有輸出)，加堿閥門打開(Y2有輸出)2)若為強(qiáng)堿時，PH值量計強(qiáng)堿觸點(X7)接通，報警器發(fā)出警報(Y4有輸出)，加酸閥門打開(Y3有輸出)。3)若酸堿適中時，PH值觸點(X14)接通，加堿閥的加酸閥門關(guān)閉，報警器不報警。(3)溫度處理，由溫度計計量，若水溫過高，加水降溫。1）若水溫過高，溫度計觸點(X10)接通，加水閥門打開(Y5有輸出)。2）若水溫適中，溫度計觸點(X6)接通，加水閥門關(guān)閉(Y5無輸出)。(4)水位控制，由水位控制器控制處理池水位，并由排水閥門調(diào)整水位。1）若處理池水位過高時，水位控制器觸點(X3)接通，排水閥門開大(Y7有輸出)。2）若處理池水位過低，水位控制器觸點(X5)斷開，排水閥門關(guān)小(Y10有輸出)。3）若處理池水位適中，水位控制器觸點(X4)接通，排水落石出閥門不動作(Y7、Y10無輸出)。(5)按下起動按鈕(X11)，該不處理系統(tǒng)投入運行，在整個運行過程中攪拌器一直攪拌(Y6有輸出)。按下停止按鈕(X13)，該水處理系統(tǒng)停止工作。4.3、電氣原理圖如下圖所示4.4程序流程圖4.5元件注釋4.6梯形圖4.7指令表第五章調(diào)試結(jié)果與說明打開啟動按鈕X011，攪拌電機(jī)輸出，主控電路得電。按下停止按鈕X013，攪拌電機(jī)停止，主控電路斷電當(dāng)流量計檢測到水的流速過快時，其過速觸點(X0)接通，進(jìn)水閥門關(guān)小(Y1有輸出)，使水的流速減慢。當(dāng)流量計測到水的流速過慢時，其過慢觸點(X2)接通，進(jìn)水閥門開大(Y0有輸出)，使水的流速加快當(dāng)流量計檢測到水的流速適中時，其適中觸點(X1)接通，進(jìn)水閥門不動作(Y0、Y1無輸出)若為強(qiáng)酸時，PH值量計強(qiáng)酸觸點(X12)接通，報警器發(fā)出警報(Y4有輸出)，加堿閥門打開(Y2有輸出)若為強(qiáng)堿時，PH值量計強(qiáng)堿觸點(X7)接通，報警器發(fā)出警報(Y4有輸出)，加酸閥門打開(Y3有輸出)若酸堿適中時，PH值觸點(X14)接通，加堿閥的加酸閥門關(guān)閉，報警器不報警。若水溫過高，溫度計觸點(X10)接通，加水閥門打開(Y5有輸出)。若處理池水位過高時，水位控制器觸點(X3)接通，排水閥門開大(Y7有輸出)若處理池水位過低，水位控制器觸點(X5)斷開，排水閥門關(guān)小(Y10有輸出)若處理池水位適中，水位控制器觸點(X4)接通，排水閥門不動作(Y7、Y10無輸出)第六章學(xué)習(xí)心得通過一周的課程設(shè)計基本完成了工業(yè)污水處理系統(tǒng)的PLC控制，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。在這個過程中我學(xué)到了很多知識，學(xué)習(xí)了GX軟件和visio軟件，第一次接觸的visio軟件，發(fā)現(xiàn)其在制作電氣原理圖和流程圖方面功能非常強(qiáng)大。這次課設(shè)使我對三菱PLC的特點有了進(jìn)一步的了解，同時也展示了PLC在工業(yè)控制方面強(qiáng)大的功能。這次課設(shè)的題目相對比較簡單，但也遇到了一些問題。在最開始軟件安裝時就遇到了困難，經(jīng)過同學(xué)的幫助解決了這一問題。在開始時對于題目的理解也產(chǎn)生了分歧，經(jīng)過討論和請教老師得到了解決。本次課程設(shè)計也是團(tuán)隊合作模式,團(tuán)隊的力量讓我們可以事半功倍，又一次感受到團(tuán)隊力量的強(qiáng)大總之，經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我收獲頗多。不僅鞏固了理論知識，更增強(qiáng)了自主學(xué)習(xí)能力，使我受益匪淺。課設(shè)中我們一起討論學(xué)習(xí)，使我明白了團(tuán)隊的重要性。最后我由衷的感謝老師在課設(shè)中悉心的指導(dǎo)和鼓勵。參考文獻(xiàn)《PLC電氣控制技術(shù)》，漆漢宏主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年《FX系列PLC編程及應(yīng)用》，寥常初主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年其他資料燕山大學(xué)課程設(shè)計