SBR法污水处理实验装置PLC控制系统设计.docx

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1、电专工程设讨报告SBR法污水处理试验装置PLC限制系统设计班级：电气优创0801姓名：李良友郝齐心学号：0814010708140103书目一、任务说明11.1 工艺简介11.2 设计内容：2二、设计方案22.1 硬件选择32.1.1 工艺分析32.1.2 CPU与扩展模块的选择32.2 的I/O端口安排32.3 3电机主电路42.3.1电机接线图42.3.2PLC接线图52.4 下位机编程62.4.1 下位机编程（手动部分）62.4.2 2下位机编程（自动部分）72.4.3 模拟量输入102.5 上位机编程122. 5.1主画面1225.2参数设定12三、自我评定13参考资料13一、任务说明

2、1.1工艺简介SBR是序列间歇式活性污泥法（SeqUenCingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR法污水处理试验装置如下图所示，1、5、12均为水箱，2为水泵，3、11为电磁阀，4为水流量计（用于检测注水流量状况，产生模拟量电流信号），6为搅拌电机，7为曝气头（有三个），8为充气泵，9为气体流量计（用于检测充气流量状况，产生模拟量电流信号），10为排水斗。主要工艺过程简介如下：1、注水。此时3打开，2工作，将1内的污水泵入5（内有活性污泥），4可以检测水流量，其余装置均处于

3、不工作状态，注水过程持续肯定时间（预先设定好或由人实时限制）后结束，3闭合，2停止工作。下面进入曝气阶段。2、曝气。此时8工作，通过7将空气泵入5,9可以检测空气流量，其余装置均处于不工作状态，曝气过程持续肯定时间（预先设定好或由人实时限制）后结束，8停止工作。下面进入搅拌阶段。3、搅拌。此时6工作对5中物质进行搅拌，其余装置均处于不工作状态，搅拌过程持续肯定时间（预先设定好或由人实时限制）后结束，6停止工作。下面进入沉淀阶段。4、沉淀。此时全部装置均处于不工作状态，让5水中的杂质沉淀，沉淀过程持续肯定时间（预先设定好或由人实时限制）后结束。下面进入排水阶段。5、排水。此时11打开，5上部的清

4、水可由10排入12,然后再排向别处,其余装置均处于不工作状态，排水过程持续肯定时间（预先设定好或由人实时限制）后结束，11闭合。下面又进入注水阶段，起先新的循环。1、运用可编程限制器（选用西门子S7-300）作下位限制站/下位机，运用微计算机（PC）作上位限制站/上位机，组成限制系统，实现对SBR法污水处理试验装置运行的限制。2、运用step7编程软件对下位机编程，使下位机能够依据对外界输入信息及来自上位机的指令的处理结果（本设计中主要是通过上位机的指令）来对试验装置进行限制；运用WinCC组态软件对上位机编程，编制监控画面实现对下位机及试验装置的监控。3、下位机PLC输入信号及输出信号：输入

5、信号有水流量计的420mA模拟量电流信号和气体流量计的420mA模拟量电流信号（其余限制信号均由上位机给出，不需通过PLC输入端子输入）；输出信号有：电磁阀3限制信号、电磁阀11限制信号（均为数字量信号，经PLC输出端子输出限制相应装置）；泵2限制信号、搅拌电动机6限制信号、泵8限制信号（既有数字量信号又有模拟量信号,均经PLC输出端子输入变频器，数字量信号限制起停，模拟量信号限制变频器输出，进而限制相应装置电机转速）。4、限制要求：要实现自动限制与手动限制两种限制方式。a、自动限制方式下，在上位机监控界面上按下起动按钮后（预先在上位机设定好时间参数），试验装置即按上述工艺流程自动循环，无须人

6、为干预，但在上位机监控界面上能对其进行监测（比如可随时变更每一不活动工艺阶段的时间设置），并可随时按下停止按钮停止试验装置的运行。b、手动限制方式下，在上位机监控界面上监测试验装置工艺流程，并可人为实时的限制工艺流程各个阶段的运行与停止（即可以随意限制试验装置中泵、电动机、电磁阀的工作状态,但要有必要的联锁）。c、手动限制方式与自动限制方式之间须存在互锁关系，即在一种限制方式处于工作状态下时，另一种限制方式被屏蔽。d、对水流量计与气体流量计发出模拟量电流信号的处理：由下位机采集（此时硬件须加入模拟量输入模块），在下位机内通过程序将其转换为实际的物理量值，并在上位机监控画面中显示出来。e、变频器

7、输出频率的限制信号（即电机的转速限制信号）在上位机上输入（预先设定好或由人实时输入），下位机据此通过模拟量模块输出模拟量信号（运用电压或电流模拟量信号均可）限制变频器输出频率。二、设计方案本次设计是以SBR法污水处理试验装置的自动限制为基础，设计限制程序和上位机程序。设计方案的得出依照以下步骤进行：1、硬件选择状况；2、I/O安排;3、电动机主电路；4、下位机编程；5、上位机编程。工艺分析本次设计要求实现三台电机和两个电磁阀的基本依次限制，并能采集两个流量计的流量信号。对于电机的启停信号可以使五路数字量输出信号；对于流量信号则为两路模拟量输入信号。限制参量列表如下：类型数量备注DO5启动输出A

8、I2采样流量信号2.1.2CPU与扩展模块的选择考虑到本次设计点数很少及选材的便利。本次设计采纳CPU226模块本机集成24输入/16输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PlD限制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPl通讯协议和自由方式通讯实力。I/O端子排可很简单地整体拆卸。是具有较强限制实力的限制器电源模块:PS307PLC机型选择：西门子S7200系列PLC下位机编程软件：V4.0STEP7-Micro

9、WIN硬件组态：组态王但由于CPU自身不含有模拟量处理模块，需另外选择扩展模块，两路AL考虑到冗余，选用一块EM235模块；两个EM232模块。2.2的I/O端口安排类型名称类型名称类型名称MLO电磁阀3的开关M1.7充气泵Q0.0水泵Ml.1电磁阀11的开关M2.0沉淀开关Q().1搅拌电机M1.2启动M2.1排水阀开关Q0.2充气泵M1.3停止M1.6搅拌电机开关Q0.3电磁阀3M1.4自动M1.5手动Q0.4电磁阀11电机接线图1）主回路中沟通接触器KM1、KM2、KM3分别限制1#清水泵Ml、2#清水泵M2、曝气风机M3；沟通接触器KM4、KM5限制电动阀电动机M4,通过正、反转完成开

10、起阀门和关闭阀门的功能。2）电动机Ml、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载爱护。电动阀电动机M4限制器内还装有常闭热爱护开关，对阀门电动机M4实现双重爱护O3）QF为电源总开关，既可完成主电路的短路爱护，又起到分断三相沟通电源的作用，运用和修理便利。4）熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别实现各负载回路的短路爱护。FU5、FU6分别完成沟通限制回路和PLC限制回路的短路爱护。L5一-220VN-HLKMl-Iu1L*1KM2-1uriL.电源指示KM3-1KA2-1KA3-1HL4-x-YAl-B-HL5x-YA2FR2trFR3vXFR4trKAlnj罗茨风

11、机上水电磁阀上水阀指示排空电磁阀1#泵提示（潜水）隔离变压器2#泵提示（清水）114-IJL:下4漉可、PLC注：表示采用第三种电动机过载保护接地万式。下位机编程（手动部分）下位机编程（自动部分）Network I IT 39M0.3 l;)M0.4l S)1Network 8M0.4T 40-IN TON-PTIQQmsNetwork9T40M0.4IICR)M0.5S)1模拟量输入Netwoik13NetworkTitle模拟量辎入与转换.输入物理范围OJOOOrWm；主画面参数设定三、自我评定课程设计是培育学生综合运用所学学问，发觉,提出，分析和解决实际问题，熬炼实践实力的重要环节,是对

12、学生实际工作实力的详细训练和考察过程。因此作为二十一世纪的高校来说驾驭计算机开发技术是非常重要的。在本次课程设计中，我们的感想如下：首先，感谢徐老师在设计过程中给与的帮助，他给了我这样的一个将四年来所学的学问汇总的机会，让我相识到了自身的不足，将来努力的方向；老师严谨的治学作风、实事求是的工作看法和平易近人的处事风格，都给我留下了深刻的印象，让我受益匪浅、终身难忘论文设计过程中，参阅了大量文献、资料，在此对原作者一并致谢。在本次的课程设计中，熬炼了我查阅资料和分析选取有用资料的实力，让我从对调速一窍不通到心中己有清楚的限制系统的结构框图；从立足茫茫书海而无从下手到目标明确，思路缜密的分析问题、

13、解决问题；从只会发问到先思索、再分析、最终再探讨。可以说，这是一个成长的过程。经过这一个多月的努力，最终的成果让我欣喜，更加坚决了我要接着走电气自动化专业发展方向的决心！本文对电机的工业限制作了初步设计，主要在系统的软件设计方面作了大量的工作，并取得了肯定的成果。1) 通过对系统各个模块的探讨、设计，基本上驾驭了以S7-200为核心的限制方法。2) 了解了异步电动机限制系统的工作原理。3) 熟识了组态软件的基本运用方法。4) 提高了网上查找资料的实力。参考资料1王淑英.s7200西门子PLC基础教程.北京：机械工业出版社，19992姚立波.工业限制技术及应用.北京：机械工业出版社，19993昊作明.工控组态软件PLC应用技术.北京：北京航天高校出版社，2023