污水處理廠行車、提升泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 文 摘 要目前許多缺水城市和地區(qū)無(wú)新的水源可開發(fā)利用，污水的回收和再用已成為解決水資源短缺的有效措施之一。而PLC控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、擴(kuò)展方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。由此，做一個(gè)基于PLC的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有很深的現(xiàn)實(shí)意義。基于PLC的污水處理廠行車、提升泵系統(tǒng)，主要目的是實(shí)現(xiàn)污水處理廠的提升泵房提升泵的手動(dòng)和自動(dòng)控制，瀑氣池回流泵的行車控制。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了四臺(tái)水泵，三臺(tái)工作，一臺(tái)備用，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)、遠(yuǎn)程液位啟停和控制。潛污泵可按照集水井內(nèi)液位高度進(jìn)行啟停，液位高度由液位傳感器檢測(cè)，進(jìn)而控制水泵電機(jī)的啟停。同時(shí)也通過(guò)PH計(jì)對(duì)污水PH值的檢測(cè)來(lái)控制P

2、H過(guò)低或者過(guò)高時(shí)的提升泵的停止，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)程中與PH值的聯(lián)動(dòng)。關(guān)鍵詞 污水處理 提升泵 PLC畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 摘 要Title Design of driving and lifting pump system in sewage treatment plant AbstractAt present, many water-scarce cities and regions have no new sources of water available for exploitation. The recovery and reuse of sewage has become one of

3、 the effective measures to solve water shortages. The PLC controller is widely used in industrial control due to its mature technology, good versatility, high reliability, and convenient expansion. Therefore, the design of a PLC-based sewage treatment system has a profound practical significance. Th

4、e main purpose of the PLC-based sewage treatment plant driving and lifting pump system is to realize the manual and automatic control of the lifting pump of the pumping station in the sewage treatment plant, and the driving control of the backflow pump of the waterfall pool. The system has designed

5、four pumps, three work, and one standby, which can realize remote manual, remote liquid level start and stop and control. The submersible sewage pump can start and stop according to the height of the liquid level in the water collection well. The height of the liquid level is detected by the liquid

6、level sensor to control the start and stop of the pump motor. At the same time, the PH meter of the sewage is measured by the PH meter to control the stoppage of the lift pump when the PH is too low or too high, and the linkage with the PH value in the automatic process is realized.Keywords sewage t

7、reatment Lifting pump PLC目 錄1 緒論11.1 課題的背景及意義11.2 國(guó)內(nèi)外污水處理發(fā)展現(xiàn)狀12 污水處理廠行車、提升泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案32.1 課題主要實(shí)現(xiàn)的功能32.2 系統(tǒng)工作流程32.3 系統(tǒng)框圖33 污水處理廠行車、提升泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)及選型53.1 主電路的設(shè)計(jì)53.2 潛污泵選型63.3 低壓斷路器選型73.4 熔斷器選型83.5 熱繼電器選型103.6 接觸器選型103.7 液位開關(guān)選型123.8 限位開關(guān)選型133.9 觸摸屏選型143.10 報(bào)警指示燈選型153.11 控制電路的設(shè)計(jì)153.12 PLC及其擴(kuò)展模塊的選型164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2

8、14.1 主程序214.2 子程序23結(jié) 論30致 謝31參 考 文 獻(xiàn)32附錄A 硬件接線圖34附錄B 梯形圖程序351 緒論1.1 課題的背景及意義隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的快速增長(zhǎng)，綜合國(guó)力日益增強(qiáng)，工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)迅速發(fā)展，與此同時(shí)，帶來(lái)的工業(yè)污染問(wèn)題非常嚴(yán)重，出現(xiàn)了大量的工業(yè)污水無(wú)法處理的問(wèn)題，與此同時(shí)，人民生活水平日益提高，生活污染問(wèn)題也隨之出現(xiàn)。污水問(wèn)題曾在上個(gè)世紀(jì)對(duì)一些發(fā)達(dá)國(guó)家造成很大困擾，但是近些年來(lái)，這些國(guó)家對(duì)此類問(wèn)題已經(jīng)有了相對(duì)較好的解決方式，城市生活污水處理在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的市場(chǎng)，而我國(guó)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的意識(shí)還比較薄弱，直到近些年來(lái)，國(guó)家才開始重視污水治理的問(wèn)題，甚至出

9、臺(tái)了一些法律法規(guī)來(lái)協(xié)助解決此類問(wèn)題。污水處理問(wèn)題對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生活的提高有著重要的作用，因此中國(guó)迫切需要加快污水處理的發(fā)展進(jìn)程1，而此課題的研究正好有利于解決工業(yè)和城市生活污水問(wèn)題，同時(shí)響應(yīng)了國(guó)家的號(hào)召，具有非常深遠(yuǎn)的理論意義與實(shí)際意義。中國(guó)的污水凈化的效率和強(qiáng)度不斷增加，對(duì)于改善人們的環(huán)境質(zhì)量和人居環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。而成熟，多功能，高可靠性，安裝靈活，擴(kuò)展簡(jiǎn)單，性價(jià)比高的PLC控制器技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。因此，設(shè)計(jì)一套結(jié)合科學(xué)理論和實(shí)際解決問(wèn)題的基于PLC的廢水處理系統(tǒng)就顯得非常重要2。1.2 國(guó)內(nèi)外污水處理發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外污水處理發(fā)展現(xiàn)狀早在上世紀(jì)五六

10、十年代，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)對(duì)水資源短缺及水污染問(wèn)題給予了高度重視3，興建了許多污水處理廠，不管污水處理廠的規(guī)模如何，或大或小，但是自控系統(tǒng)于其的作用都無(wú)可替代。到了上世紀(jì)七十年代，美國(guó)許多污水處理廠的控制系統(tǒng)中已經(jīng)開始使用自控技術(shù)，迄今為止，大部分都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基于某個(gè)控制參數(shù)的自動(dòng)控制，控制效果更加穩(wěn)定，出水水質(zhì)更加優(yōu)良。隨著時(shí)間的不斷推移，科技水平也在不斷的進(jìn)步，歐美國(guó)家愈加關(guān)注水污染問(wèn)題，對(duì)于污水處理過(guò)程中自控的研究也愈加深入，開發(fā)出各種新的控制理論、工藝以及先進(jìn)的自動(dòng)設(shè)備，使其自動(dòng)化水平越來(lái)越高，控制效果也越來(lái)越理想，節(jié)省了大量的人力物力財(cái)力。總的來(lái)說(shuō)，國(guó)外污水廠的自控系統(tǒng)具有如下特征：污

11、水處理越來(lái)越智能化，其工藝參數(shù)隨水質(zhì)的變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。而PLC在污水處理系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相對(duì)于傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)，PLC可靠性更高，出水水質(zhì)也更好。控制系統(tǒng)采用分布式控制，污水處理流程監(jiān)測(cè)和控制已比較完善，許多先進(jìn)的污水處理廠的自動(dòng)化程度很高，甚至已經(jīng)不需要工作人員操作，可以自動(dòng)生產(chǎn)，極大的節(jié)省了人力物力。污水許多過(guò)程控制需要達(dá)到高精度的要求，例如曝氣量、加藥量等，同時(shí)通過(guò)采用先進(jìn)的在線檢測(cè)儀表檢測(cè)到的各種數(shù)據(jù)可以更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。1.2.2 國(guó)內(nèi)污水處理發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外污水處理行業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)候，我國(guó)的污水處理行業(yè)才剛剛開始出現(xiàn)苗頭，許多理論、技術(shù)都不成熟，需要學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，

12、經(jīng)歷了不斷地探索與研究，我國(guó)的污水處理事業(yè)終于慢慢走上了正軌，大約上世紀(jì)90年代，我國(guó)污水處理才開始應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，開始出現(xiàn)儀表檢測(cè)、單回路智能控制、分布式控制等控制系統(tǒng)，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的自控技術(shù)越來(lái)越完善，如現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的SCADA系統(tǒng)，不僅節(jié)省了人力物力，而且極大提升了生產(chǎn)效率，但是由于各方面原因，還是有許多中小型污水處理廠自控水平很低，導(dǎo)致運(yùn)行效果不佳?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：自動(dòng)控制與手動(dòng)控制并存。雖然許多新建污水處理廠已經(jīng)應(yīng)用了DCS控制系統(tǒng)，但是還是存在許多污水廠依靠手動(dòng)操作來(lái)進(jìn)行控制。許多檢測(cè)儀表依然依賴于進(jìn)口。許多新的污水處理工藝、控制理論以

13、及先進(jìn)的設(shè)備應(yīng)用于污水處理中，使其污水處理的效果越來(lái)越好，運(yùn)行越來(lái)越穩(wěn)定，甚至可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，自動(dòng)運(yùn)行。污水處理廠的控制系統(tǒng)使用的軟件大部分都是國(guó)外進(jìn)口的，成本較高，國(guó)產(chǎn)相關(guān)軟件占有的份額較小。2 污水處理廠行車、提升泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案2.1 課題主要實(shí)現(xiàn)的功能（1）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離手動(dòng)實(shí)現(xiàn)、遠(yuǎn)程液位啟動(dòng)與停止。潛污泵按照集水井液位高度進(jìn)行啟動(dòng)和停止（三用一備），低水位停止?jié)撐郾玫墓ぷ鳌⒅兴粏?dòng)1臺(tái)水泵、次高水位時(shí)啟動(dòng)第二臺(tái)，液位繼續(xù)升高到高位時(shí)啟動(dòng)第三臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備累計(jì)記時(shí)，等時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示并連續(xù)記錄各臺(tái)泵的電流。系統(tǒng)在過(guò)載的情況下會(huì)出現(xiàn)報(bào)警并使機(jī)器停止運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)和PH值聯(lián)動(dòng)

14、，PH過(guò)酸（小于6）和過(guò)堿（大于9）停止運(yùn)行潛污泵。（2）行車控制流程：一沉池、桁架吸泥機(jī)：可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的手動(dòng)啟動(dòng)與停止和遠(yuǎn)距離自動(dòng)啟動(dòng)和停止。根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間參數(shù)控制橋架的反正向行走啟停，橋架行走到沉淀池兩端時(shí)，行走部分必須停留1分鐘以上的緩沖時(shí)間，能設(shè)定單邊軸流泵或雙邊軸流泵運(yùn)行，能間歇運(yùn)轉(zhuǎn)或連續(xù)運(yùn)行，能顯示污泥回流泵瞬時(shí)流量。發(fā)生過(guò)載故障時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警即自動(dòng)停機(jī)。2.2 系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)采用西門子S7-200系列的CPU-224PLC，與外部進(jìn)行通信。有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種控制方式，手動(dòng)與自動(dòng)的轉(zhuǎn)換由控制屏上的手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換，手動(dòng)方式直接由按鈕手動(dòng)操作，自動(dòng)方式由PLC可編

15、程控制器進(jìn)行控制，通過(guò)編程達(dá)到控制目的，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)通過(guò)液位傳感器檢測(cè)液位高低，進(jìn)而控制各泵的啟停4。集水池內(nèi)安裝有PH傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廢水的酸堿值，當(dāng)PH過(guò)酸或者過(guò)堿時(shí)，能夠自動(dòng)斷開水泵開關(guān)，達(dá)到自動(dòng)運(yùn)行與PH值聯(lián)動(dòng)的目的。行車部分采用電機(jī)正反轉(zhuǎn)的方式，使行車電機(jī)能夠往返動(dòng)作。2.3 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖如下圖2.1 系統(tǒng)框圖3 污水處理廠行車、提升泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)及選型本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括器件選型、主電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、PLC外圍接線圖以及I/O分配表。3.1 主電路的設(shè)計(jì)主電路如圖3.1所示圖3.1 主電路電路圖 在主電路中，QA10、QA20、QA30、QA40、QA50和QA60分別

16、對(duì)應(yīng)變頻器、4臺(tái)潛污泵和行車電機(jī)的總開關(guān)，這個(gè)電路可以既實(shí)現(xiàn)手動(dòng)工頻啟動(dòng)電機(jī)，完成設(shè)備的自檢或其他調(diào)試任務(wù)，也可以在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)通過(guò)變頻器軟啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)等時(shí)運(yùn)行，達(dá)到控制要求。接觸器QA1、QA3、QA5、QA7分別控制電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4的正常運(yùn)行；接觸器QA2、QA4、QA6、QA8分別控制電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4的在變頻器的帶動(dòng)下運(yùn)行；水泵M1、M2、M3、M4和行車電機(jī)M5由熱繼電器BB1、BB2、BB3、BB4、BB5實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，防止發(fā)生故障。QA0為電源總隔離開關(guān)，控制系統(tǒng)全部設(shè)備的通斷。熔斷器FA可實(shí)現(xiàn)電路的短路保護(hù)。3.2 潛污泵選型3.2.1 潛污泵的介紹潛污泵是能

17、在水下進(jìn)行工作的泵與電機(jī)連接體，潛污泵開泵前，液體達(dá)到吸入管和泵內(nèi)的極限。潛污泵開泵后，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪的旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生極大的離心力，液體旋轉(zhuǎn)出葉輪，潛污泵內(nèi)的液體在水泵內(nèi)的速度會(huì)降低，但由于不斷地充入液體，泵內(nèi)的水壓不斷提升會(huì)把水從水泵的排水口排出，進(jìn)入接好的管道。此時(shí)，潛污泵在葉輪中心位置的液體都會(huì)被排放到四面八方使壓力降低到0左右，水池中的水由于壓力差異會(huì)流入水泵，這樣就可以實(shí)現(xiàn)從水池中把水排放到其余的合適的位置。3.2.2 潛污泵的選型在污水處理中，整個(gè)污水處理的過(guò)程中，潛污泵起著不可忽略的地位，肩負(fù)著把水排放到合適位置的任務(wù)，污泥的回流作用，污泥的排放和外排污水的作用，對(duì)于污水潛污泵的

18、選擇有一些規(guī)則：（1）潛污泵應(yīng)該達(dá)到揚(yáng)程和流量的方法規(guī)定，并且運(yùn)行工作點(diǎn)必須達(dá)到效率不能低于最低效率。（2）規(guī)定要求的揚(yáng)程是，潛污泵功效一定要達(dá)到高水平，運(yùn)行維修費(fèi)用一定要低。（3）在最高揚(yáng)程的情況下潛污泵必須達(dá)到最高效率的運(yùn)行。在本設(shè)計(jì)中選擇每小時(shí)抽水600m的抽水泵4臺(tái)（三用一備），功率55kW。若三臺(tái)水泵連續(xù)工作24小時(shí)，日抽水量是4.32萬(wàn)噸，考慮到實(shí)際工作情況，則需要按照0.8倍工作效率來(lái)計(jì)算，即實(shí)際日抽水量為3.4萬(wàn)噸，可滿足中小型污水處理廠的日抽水量要求。綜上，選用型號(hào)為JPWQ250-600-20-3500-55的潛污泵。表3.1選用的潛污泵的參數(shù)型號(hào) 排出口徑（mm）流量（m

19、3/h）揚(yáng)程（m）攪勻直徑（mm）轉(zhuǎn)速（r/min）功率（KW）效率（%）250-600-20-3500-55250600203500145055783.3 低壓斷路器選型3.3.1 低壓斷路器的簡(jiǎn)介低壓斷路器，在很多地方也被稱作是自動(dòng)開關(guān)或空氣開關(guān)，它們?cè)诘蛪号潆娋W(wǎng)絡(luò)和電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中起到非常重要的保護(hù)作用，是一個(gè)電路中十分重要的開關(guān)和保護(hù)裝置5。它們結(jié)合了各種控制和安全功能。此外，該電路可以防止短路，嚴(yán)重過(guò)載，電路或電氣設(shè)備欠壓。它也能夠用來(lái)不頻繁的啟動(dòng)電機(jī)。在保護(hù)功能方面，它還可以與泄漏、測(cè)量、遠(yuǎn)程操作等模塊化單元一起使用，以完成更先進(jìn)的保護(hù)和控制。3.3.2 低壓斷路器的原理低壓斷路器的

20、選擇（1）額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。（2）熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制負(fù)載的額定電流一致。（3）欠壓脫扣器的額定電流等于線路的額定負(fù)載。（4）過(guò)電流脫扣器的額定電流IZ大于或等于線路的最大負(fù)載電流。低壓斷路器由三個(gè)基本部件組成：觸點(diǎn)、滅弧系統(tǒng)和各種跳閘單元，釋放包括過(guò)電流釋放、電壓損失（欠電壓）釋放、熱釋放、分流釋放和自由釋放6。開關(guān)由操作機(jī)構(gòu)手動(dòng)或電氣閉合。在閉合接觸之后，自由釋放機(jī)構(gòu)將觸點(diǎn)鎖定在閉合位置。當(dāng)電路出現(xiàn)故障的時(shí)候，由相應(yīng)的跳閘單元驅(qū)動(dòng)自由跳閘機(jī)構(gòu)，自動(dòng)跳閘實(shí)現(xiàn)保護(hù)。3.3.3 低壓斷路器的選型對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，可按下式計(jì)算 IZkIq

21、式中,k為安全系數(shù)，可取1.51.7; Iq為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。 對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，可按下式計(jì)算 IZKIq.max+Ier 式中，K也可取1.51.7；Iq.max為最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流； Ier為其他電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。 本設(shè)計(jì)中，選用的水泵的功率為55kW級(jí)別，通過(guò)查閱資料可知，帶動(dòng)水泵工作的電動(dòng)機(jī)功率要按水泵功率的1.25倍計(jì)算，即68kW，選擇75kW級(jí)別的電動(dòng)機(jī)，即電動(dòng)機(jī)額定功率PN=75kW。本設(shè)計(jì)中的電動(dòng)機(jī)采用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，定子線路接線方法選擇角接，功率因數(shù)角cos=0.8，則電動(dòng)機(jī)額定電流IN=PN（1.732Ucos）142A，選擇導(dǎo)線時(shí)考慮到安全問(wèn)題應(yīng)按其1

22、.5倍余量來(lái)計(jì)算，即213A。脫扣電流IZ1.6142227A，根據(jù)網(wǎng)上查到的正泰常用低壓斷路器型號(hào)可知，在本設(shè)計(jì)中選擇NM1系列塑料外殼式斷路器，具體型號(hào)為NM1-400S/3300或者NM1-400H/3300或者NM1-400S/4300。3.4 熔斷器選型3.4.1 熔斷器的介紹熔斷器是根據(jù)當(dāng)前熱效應(yīng)的原理和加熱元件的熱熔原理設(shè)計(jì)的。它具有一定的瞬態(tài)特性，用于短路保護(hù)和電路的嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)。該結(jié)構(gòu)主要由保險(xiǎn)絲（或蓋、座），熔體和導(dǎo)電部件組成。當(dāng)使用保險(xiǎn)絲時(shí)，保險(xiǎn)絲連接到保護(hù)電路。當(dāng)電路出現(xiàn)短路故障時(shí)，熔斷器中的熔體斷開以斷開電路并起到保護(hù)作用。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，使用維護(hù)方便，分?jǐn)嗄芰?/p>

23、高，限流性能好，價(jià)格低廉的特點(diǎn)。3.4.2 熔斷器的選擇在熔斷器的選擇中，包含了熔斷器類型的選擇和熔體額定電流的選擇。 （1）熔斷器類型的選擇在選擇熔斷器的類型的時(shí)候，主要的選擇原則是根據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小7。在這個(gè)時(shí)候，較為理想的情況下，熔絲的熔化系數(shù)要適當(dāng)?shù)男?。因此，?duì)于容量較小容量的照明電路和電機(jī)，應(yīng)使用鉛鋅合金熔斷器，除了要考慮對(duì)電路的過(guò)載保護(hù)作用，對(duì)于高容量的照明電路和電機(jī)，還必須要考慮到它對(duì)短路電流的阻斷功能。如果短路電流小，則熔斷器可以是錫或熔化的鋅熔絲。在低壓線路車間使用的保護(hù)熔斷器，一般在短路的時(shí)候要考慮手指識(shí)別，當(dāng)短路時(shí)的電流較高時(shí)，一定要使用分?jǐn)嚯娏髂芰Ρ容^高

24、的熔斷器，當(dāng)短路電流很大的話，一般建議使用具備限制電流能力的熔斷器。（2）熔體額定電流的選擇由于負(fù)載的電流相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，用來(lái)保護(hù)照明或者電加熱設(shè)備的熔斷器，通常的情況下要等于或者略大于負(fù)載的額定電流8，即IreIe 式中，Ire為熔體的額定電流，Ie為負(fù)載的額定電流。 在考慮電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)，因?yàn)橐话闱闆r下，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流會(huì)比較大，所以為了保護(hù)單個(gè)的長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作而使用的電動(dòng)機(jī)（即供電支線）的熔斷器在這個(gè)時(shí)候不應(yīng)該熔斷，即Ire（1.52.5）Ie 當(dāng)輕載啟動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)間比較短時(shí)，該系數(shù)可以近似為1.5。在帶有很大的負(fù)載啟動(dòng)或啟動(dòng)所需的時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，該系數(shù)可以是大約2.5。考慮電機(jī)頻繁啟動(dòng)時(shí)

25、發(fā)熱時(shí)，用于保護(hù)頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(即供電支線)的熔斷器也不應(yīng)熔斷，即Ire33.5Ie 式中，Ire為熔體的額定電流，Ie為電動(dòng)機(jī)的額定電流。 當(dāng)電流的瞬時(shí)值很大時(shí)，用于保護(hù)多個(gè)電機(jī)（即供電干線）的熔斷器不應(yīng)熔斷。通常，最大容量的一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)，其他電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的電流作為峰值電流。為此，熔體的額定電流應(yīng)該滿足以下關(guān)系Ire1.52.5Ie.max+Ie 式中:Ie.max為多臺(tái)電動(dòng)機(jī)中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流， Ie為其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和。 上下級(jí)（即干線和支線）熔斷器之間應(yīng)該有很好的互相協(xié)調(diào)的能力，以防止電路的熔斷器發(fā)生跳躍熔斷。為了避免此現(xiàn)象的發(fā)生，上級(jí)（電路干線）熔斷器的熔斷器額

26、定電流要比下一級(jí)熔斷器的額定電流（支路）大1至2個(gè)級(jí)差。 選擇熔斷器時(shí)，熔斷器的額定電壓要等于或略大于熔斷器所在電路的額定電壓。在本設(shè)計(jì)中，所選用的熔斷器是用來(lái)保護(hù)單臺(tái)長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)的，即Ire（1.52.5）Ie，系數(shù)可取2.5， Ire（1.52.5）142=213A355A；熔斷器額定電壓應(yīng)大于或等于380V。上網(wǎng)查閱相關(guān)資料可知，選擇型號(hào)為QX374-RN2的熔斷器即可。3.5 熱繼電器選型3.5.1 熱繼電器的作用在電力驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)中，當(dāng)三相交流電機(jī)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)載欠壓運(yùn)行、長(zhǎng)期超載運(yùn)行或者長(zhǎng)期單相運(yùn)行等異常的狀況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)嚴(yán)重的過(guò)熱甚至?xí)龤щ姍C(jī)繞組。為了最大限度地提高發(fā)動(dòng)

27、機(jī)的超負(fù)荷的能力，發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行是有可能的，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)荷，電路就可以自動(dòng)關(guān)閉，就會(huì)有一個(gè)電器可以根據(jù)過(guò)載程度改變動(dòng)作，即熱繼電器。熱繼電器是來(lái)實(shí)現(xiàn)三相交流電機(jī)的過(guò)載保護(hù)的一種裝置，它的原理主要是利用電流的熱效應(yīng)原理和加熱元件的熱膨脹原理。3.5.2 熱繼電器的選擇熱繼電器的選型是否是合理的，這個(gè)結(jié)果將直接影響到其對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)的可靠性高低，一般的情況下，選則熱繼電器的時(shí)候，應(yīng)該按照電動(dòng)機(jī)的形式、工作環(huán)境是什么樣的、啟動(dòng)情況及所帶的負(fù)荷大小等幾方面綜合進(jìn)行考慮9 。（1）在原則上，對(duì)熱繼電器的電流的選擇必須建立在電機(jī)額定電流的基礎(chǔ)上，通常選擇的熱繼電器的額定電流（用于選擇加熱元件的電

28、流）為60 80%的電動(dòng)機(jī)的額定電流。（2）當(dāng)電機(jī)不是很頻繁的啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)電機(jī)的啟動(dòng)電流為額定電流的6倍時(shí)，為了確保電機(jī)啟動(dòng)時(shí)熱繼電器故障不會(huì)發(fā)生，當(dāng)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間小于6秒時(shí)，可以根據(jù)電機(jī)的額定電流來(lái)選擇熱繼電器的類型。（3）對(duì)于需要可逆運(yùn)轉(zhuǎn)或者在電路中頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。在本設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)反向運(yùn)轉(zhuǎn)的情況且不會(huì)頻繁啟停，所以可以在電動(dòng)機(jī)主電路中加入熱繼電器以實(shí)現(xiàn)電路的過(guò)載保護(hù)。根據(jù)以上原則，選取的熱繼電器的額定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的60%80%，即142（60%80%）86A114A。3.6 接觸器選型3.6.1 接觸器的簡(jiǎn)介接觸器分為交流接觸器和直流接觸器兩

29、種類型，分別用于交流電壓和直流電壓中，適用于電力，配電和電力應(yīng)用?？刂齐娐愤B接或釋放電機(jī)主電路或其他負(fù)載電路，實(shí)現(xiàn)頻繁的自動(dòng)控制。由于體積小，價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)，維修方便，因此用途廣泛。在電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中，常見的接觸器使用類別及其典型用途如表3.2所示。表3.2 常見接觸器使用類別及其典型用途 電流種類使用類別典型用途交流（AC） AC1 無(wú)感或微感負(fù)載、電阻爐 AC2 繞線式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和分?jǐn)?AC3 籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和分?jǐn)?AC4 籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和點(diǎn)動(dòng) 直流（DC） DC1 無(wú)感或微感負(fù)載、電阻爐 DC3 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和點(diǎn)動(dòng) DC5 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟

30、動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和點(diǎn)動(dòng) （1）AC1和DC1類允許接通和分?jǐn)囝~定電流。（2）AC2、DC3和DC5類允許接通和分?jǐn)?倍的額定電流。（3）AC3類允許接通6倍的額定電流和分?jǐn)囝~定電流。（4）AC4類允許接通和分?jǐn)?倍的額定電流。接觸器的使用類別代號(hào)通常被標(biāo)注在產(chǎn)品的銘牌上。表3.2中要求接觸器主觸點(diǎn)達(dá)到的接通和分?jǐn)嗄芰Ψ謩e為：3.6.2 接觸器的工作原理接觸器可以描述如下：電接觸線圈的工作原理，由于電磁線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)效應(yīng)，靜態(tài)磁芯產(chǎn)生由于磁場(chǎng)的電磁吸引力，吸引可動(dòng)鐵芯，驅(qū)動(dòng)交流開關(guān)的常閉觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)閉合，兩個(gè)觸點(diǎn)連接。當(dāng)線圈停止時(shí)，電磁吸引力消失，電樞由釋放彈簧釋放，接觸點(diǎn)返回到原來(lái)的位

31、置。常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合10。3.6.3 接觸器的選擇在本設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)在交流電壓380V的工作條件下，接觸器的類型應(yīng)選為交流（AC）種類，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況和用途，選定接觸器使用類別為AC4類，典型用途為籠型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、反接制動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)等。電動(dòng)機(jī)功率為75kW，其控制接觸器的額定電流約為113A150A，額定電壓380V。3.7 液位開關(guān)選型3.7.1 液位開關(guān)的簡(jiǎn)介液位開關(guān)，也稱水位開關(guān)，液位傳感器，看名稱就可以知道，就是用來(lái)控制或者檢測(cè)液位的開關(guān)，從接觸形式上主要分為接觸式的和非接觸式的11。常用的非接觸式的開關(guān)有電容式液位開關(guān)，在接觸式的開關(guān)中，使用最為寬泛的是浮球式的液位開

32、關(guān)。電容式液位開關(guān)常用于檢測(cè)液位的變動(dòng)引起的小容量的變化（通常狀況下為PF的變化），用于控制電子設(shè)備的專用設(shè)備，特殊的Ada容量檢測(cè)芯片執(zhí)行信號(hào)處理（可以執(zhí)行各種信號(hào)的通信協(xié)議，如：IO，BCD，PWM，UART，IIC等等.）檢測(cè)水位，并且能夠?qū)z測(cè)到的信號(hào)輸出到輸出端。3.7.2 液位開關(guān)的類型及原理（1）電容式液位開關(guān)電容式液位檢測(cè)相比于其他類型的液位檢測(cè)方法，最大的長(zhǎng)處在于它可以隔著任何的介質(zhì)檢測(cè)到容器內(nèi)的水位或液體高度的變動(dòng)，因此大大擴(kuò)展了實(shí)際的應(yīng)用范疇，同時(shí)也有效避免了傳統(tǒng)的液位檢測(cè)方式的穩(wěn)定性低、可靠性差的不足之處12。在一些不容易用普通的方式檢測(cè)的特殊的地方，電容式液位開關(guān)卻可

33、以發(fā)揮作用，內(nèi)置MCU的雙核Ada電容檢測(cè)芯片的電容式液位開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)許多特殊的控制功能。在如太陽(yáng)能熱水器等不通電的設(shè)備中，電容式液位開關(guān)也可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出水位的高低。在液位開關(guān)中，電容水平檢測(cè)是最有利的檢測(cè)方法。（2）浮球式液位開關(guān)浮動(dòng)水位開關(guān)是一種微控制開關(guān)，當(dāng)水平面上的角度大于28度時(shí)，浮動(dòng)開關(guān)上的球?qū)⑶袚Q到微控制器開關(guān)，這樣開關(guān)就會(huì)打開或關(guān)閉。使用微動(dòng)開關(guān)做接點(diǎn)輸出，接點(diǎn)容量10A/250VAC可直接啟動(dòng)電機(jī)設(shè)備。耐候性好，價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)。構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)需保養(yǎng)，污水凈水皆可使用。電纜線小于20米的長(zhǎng)度皆可定制。其主要特點(diǎn)：3.7.3 液位開關(guān)的選型此系統(tǒng)所使用的是測(cè)量不同的液位來(lái)控

34、制水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，而且是在污水中，根據(jù)性價(jià)比的優(yōu)點(diǎn)，因此在本系統(tǒng)中，選用電容式的液位開關(guān)。3.8 限位開關(guān)選型3.8.1 限位開關(guān)的簡(jiǎn)介限位開關(guān)是一種常用的小電流主令電器13。工作方法是利用生產(chǎn)機(jī)器的可移動(dòng)部分的碰撞，機(jī)器的可移動(dòng)部分的接觸移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉控制電路并且可以實(shí)現(xiàn)特定的控制目標(biāo)。通常，限位開關(guān)的作用是用于限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，以便操作機(jī)器根據(jù)特定位置或行程自動(dòng)停止、反轉(zhuǎn)、移位或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)14。在電氣控制系統(tǒng)中，限位開關(guān)的作用主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的順序控制，定位控制和位置狀態(tài)檢測(cè)，它用于限制機(jī)械裝置的移動(dòng)并限制保護(hù)。限位開關(guān)在實(shí)際的生產(chǎn)中一般都安裝在預(yù)先已經(jīng)安排好的位置。當(dāng)安裝在生產(chǎn)機(jī)

35、器的可移動(dòng)部件上的模塊碰到限位開關(guān)的時(shí)候，就可以通過(guò)限位開關(guān)的接觸作用來(lái)切換電路，達(dá)到開啟或關(guān)閉的作用，因此，行程開關(guān)是根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程的位置來(lái)切換電路的電器，它的工作原理與按鈕的工作原理相似15。3.8.2 限位開關(guān)的工作原理限位開關(guān)在一些地方也被叫做行程限位開關(guān)，是對(duì)有行走能力的設(shè)備或設(shè)施的外圍行走位置不得超過(guò)最遠(yuǎn)地方的保護(hù)裝置。在實(shí)際生產(chǎn)中，限制開關(guān)通常放在行車過(guò)程中的設(shè)定最遠(yuǎn)端點(diǎn)，當(dāng)機(jī)械行車到預(yù)定位置時(shí)，行車上的部分會(huì)接觸到行程開關(guān)促使行程開關(guān)的換向選通動(dòng)作，用于切換電路。所以依靠可動(dòng)部件的行走達(dá)到的位置來(lái)選擇接通電路通斷的器件，其工作方式與按鈕通斷電路的方式一模一樣。限位開關(guān)通常會(huì)

36、安裝在具有行走功能的各種街機(jī)械設(shè)備上進(jìn)行行走限制，端子保護(hù)限制。在生活中最常見的就是電梯門的和不同的樓層之間的斷電限制。限位開關(guān)是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)限位裝置的一類原件，這種類型的開關(guān)有靠接觸才能起限制作用的接觸式的傳感器和不需直接接觸只需感應(yīng)到位置就可以工作的非接觸式的傳感器。接觸直接安裝在需要限位的部分，限制部件的越位行走，安裝在所述止動(dòng)器的極限位置上的固定點(diǎn)的相對(duì)移動(dòng)的安裝位置是接觸式限位開關(guān)。機(jī)械限位端觸點(diǎn)放置在控制電路，進(jìn)行機(jī)械鎖定操作或變換運(yùn)行方式。由于運(yùn)動(dòng)的是具有慣性的，質(zhì)量越大慣性越大，所以一般的設(shè)備都具有強(qiáng)大的慣性，限位開關(guān)應(yīng)與器件之間有一定可以提供慣性運(yùn)動(dòng)的距離，以防止限位開關(guān)出現(xiàn)外

37、力損壞。3.8.3 限位開關(guān)的選型限位開關(guān)型號(hào)的觸點(diǎn)部件：由于不同的環(huán)境中需要不同的限位傳感器，有的需要快速的反映有的需要緩慢的反映，因此限位開關(guān)也產(chǎn)生了慢速運(yùn)動(dòng)動(dòng)觸頭或快速運(yùn)動(dòng)觸頭兩種不同的形式，按照不同的環(huán)境要求選用適合環(huán)境斷開效果，而且在不同的工作環(huán)境中需要的觸點(diǎn)數(shù)也不同所以也需要對(duì)觸點(diǎn)數(shù)進(jìn)行選擇。限位開關(guān)的材料：由于不同材料的在不同的環(huán)境中行走部分對(duì)限位開關(guān)的壓力或者防止損壞方面也有不同的要求，所以需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境進(jìn)行選擇合適的外殼，例如室內(nèi)等不容易受外力破壞的地方可以選擇塑料制品的限位開關(guān)，而在一些重型的行走部分和外力破壞嚴(yán)重的地方應(yīng)該選用金屬材料制成的限位開關(guān)。因?yàn)榇诵谐涕_關(guān)

38、應(yīng)用于污水處理廠的行車部分屬于重型限位開關(guān)，而且所處環(huán)境比較不好，并且一定要選用電氣絕緣與VDE標(biāo)準(zhǔn)相符合的，考慮到觸點(diǎn)，外殼材料和接線部件等一系列的問(wèn)題，采用施耐德S2系列的限位開關(guān)，因?yàn)槭┠偷耂2系列開關(guān)負(fù)載能力強(qiáng)，因其外殼為結(jié)實(shí)的鑄鐵而對(duì)銹蝕有很好的防護(hù)措施，且臟物和污泥的濺落的影響可容易忽略不計(jì)，動(dòng)作方式為快速運(yùn)動(dòng)開關(guān)中的迅速跳動(dòng)系統(tǒng)和開關(guān)系統(tǒng)相互隔離。當(dāng)限位開關(guān)受到不良天氣的影響時(shí)，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)軸增加開關(guān)的安全性。施耐德S2系列的限位開關(guān)性價(jià)比很高，所以選擇此限位開關(guān)。3.9 觸摸屏選型3.9.1 觸摸屏的簡(jiǎn)單介紹觸控屏(Touch panel)，又被叫做觸控面板，當(dāng)上面的感應(yīng)液晶顯

39、示裝置通過(guò)接收輸入信號(hào)比方說(shuō)觸點(diǎn)，以及當(dāng)人體某個(gè)部位接觸到顯示屏上面的圖像開關(guān)時(shí)，可以通過(guò)屏幕上的觸控設(shè)備檢測(cè)到所需的操作信號(hào)，根據(jù)準(zhǔn)備好的方法來(lái)完成操作的輸出部分，可用來(lái)?yè)Q掉機(jī)械式的按開關(guān)鍵盤，使屏幕內(nèi)容會(huì)出現(xiàn)立體的反映16。3.9.2 觸摸屏的選型選型原則：能在環(huán)境不好的地方運(yùn)行，例如有土灰，水汽，贓物的濺落。有的系統(tǒng)要求比較高的反應(yīng)速度，安裝在屏幕前面要求有足夠快的反映速度防止反映過(guò)慢影響到后續(xù)的機(jī)器動(dòng)作，因此選用西門子的SMART700的比較符合污水處理廠的環(huán)境和工藝要求。3.10 報(bào)警指示燈選型報(bào)應(yīng)指示燈需要可以在環(huán)境比較差的地方使用，比如強(qiáng)光,霾等，保證良好的散光性能，抗干擾能力較

40、強(qiáng)，并且要求節(jié)約能源，所以要求低功耗，使用壽命長(zhǎng)，在市場(chǎng)上的各類指示燈施耐德XB5具有高壽命，發(fā)光效果好，磨砂設(shè)計(jì)杜絕噪光污染等優(yōu)點(diǎn)，并且維修方便，因此選用XB5指示燈。3.11 控制電路的設(shè)計(jì)控制電路如圖3.2所示控制電路中，Q0.0控制1號(hào)泵正常運(yùn)行時(shí)的接觸器和指示燈，Q0.1控制1號(hào)泵變頻運(yùn)行接觸器和指示燈，Q0.2控制2號(hào)泵正常運(yùn)行時(shí)的接觸器和指示燈，Q0.3控制2號(hào)泵變頻運(yùn)行接觸器和指示燈，Q0.4控制3號(hào)泵正常運(yùn)行時(shí)的接觸器和指示燈，Q0.5控制3號(hào)泵變頻運(yùn)行接觸器和指示燈，Q0.6控制4號(hào)泵正常運(yùn)行時(shí)的接觸器和指示燈，Q0.7控制4號(hào)泵變頻運(yùn)行接觸器和指示燈，可實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行與工頻

41、啟動(dòng)的互鎖。Q1.0控制行車電機(jī)正傳接觸器和指示燈，Q1.1控制行車電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器和指示燈。Q2.0Q2.4分別對(duì)應(yīng)4臺(tái)水泵和行車電機(jī)的過(guò)載故障報(bào)警。圖3.2 控制電路圖3.12 PLC及其擴(kuò)展模塊的選型3.12.1 PLC的介紹PLC的全稱是可編程邏輯控制器，實(shí)際上，它是為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制而設(shè)計(jì)出來(lái)的一種計(jì)算機(jī)，微機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與PLC的硬件結(jié)構(gòu)基本相同，PLC的硬件主要由以下的幾個(gè)部分組成：（1）電源可編程邏輯控制器的電源在系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用，如果沒有相關(guān)的電源系統(tǒng)的話，可編程邏輯控制器就無(wú)法正常的工作運(yùn)行?？删幊炭刂破鞯脑O(shè)計(jì)非常地嚴(yán)格，能夠?qū)⒔涣麟妷旱淖儎?dòng)控制在10%到+15%的范圍

42、內(nèi)，因此可以直接連接PLC到交流電網(wǎng)，而不需要采取其他的措施來(lái)保護(hù)PLC17。（2）CPU（中央處理單元）中央處理單元（CPU）是PLC的控制中心。這里就好像人類的大腦一樣，是可編程邏輯控制器系統(tǒng)的核心的部分，該程序可以接收和存儲(chǔ)來(lái)自程序員的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源，存儲(chǔ)器，I / O的安全性和可靠性，并提出改善錯(cuò)誤地點(diǎn)的方法。當(dāng)可編程邏輯控制器執(zhí)行操作時(shí)，通過(guò)掃描設(shè)備從字段中接收來(lái)自輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)，并將其放置在I/O的圖像區(qū)域，從用戶的程序存儲(chǔ)器中讀取用戶程序，然后執(zhí)行命令解釋程序。編譯后的邏輯被發(fā)送到I / O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器。執(zhí)行程序時(shí)，I / O映射區(qū)域中的輸出數(shù)據(jù)將傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)奈恢?/p>

43、。為了提高控制器的安全性，大型PLC使用雙重系統(tǒng)或三種CPU投票系統(tǒng)方法，如果CPU停止工作，整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)崩潰而并停止。（3）內(nèi)存存儲(chǔ)器被分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分，系統(tǒng)軟件一般存放在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，而我們平時(shí)用的各種應(yīng)用軟件則儲(chǔ)存在程序用戶存儲(chǔ)器的里面。（4）輸入和輸出接口電路現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出接口電路與輸出數(shù)據(jù)寄存器，門控電路和中斷請(qǐng)求電路集成在一起，可編程邏輯控制器通過(guò)PLC的輸出接口電路將相應(yīng)的控制信號(hào)輸出到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部分18。（5）功能模塊如計(jì)數(shù)器、定位器等各種功能模塊。3.12.2 PLC的特點(diǎn)可編程邏輯控制器具有以下很多的優(yōu)點(diǎn)。（1）較高的可靠性，不容易被外界因素影響，很

44、好的抗干擾19。（2）適用性很高，程序可以根據(jù)自己的需要自己編寫，使用起來(lái)非常的簡(jiǎn)單 20。（3）功能強(qiáng)大，在很多的場(chǎng)合都能應(yīng)用。（4）程序編寫起來(lái)簡(jiǎn)單方便，大多數(shù)人都能輕松掌握。（5）PLC的體積小、很輕便、容易攜帶搬運(yùn)，而且功耗很低，省電，因?yàn)槠浔旧淼奶匦?，維修起來(lái)也很方便。3.12.3 PLC的工作原理PLC工作時(shí)采用順序掃描和連續(xù)循環(huán)的方式，即當(dāng)PLC在運(yùn)行的時(shí)候，CPU根據(jù)用戶的控制需要，編寫存儲(chǔ)在用戶存儲(chǔ)器中的程序，并使用序列號(hào)（或地址號(hào)）作為周期性、循環(huán)掃描，假如沒有收到跳轉(zhuǎn)指令的話，PLC則從第一條指令中逐個(gè)執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后再返回到第一條指令，開始下一個(gè)周期的新

45、的掃描21。在每個(gè)掃描的過(guò)程中，輸入信號(hào)的采樣和輸出狀態(tài)的刷新也一起完成。3.12.4 I/O地址分配根據(jù)上述系統(tǒng)架構(gòu)及系統(tǒng)工作原理，可確定系統(tǒng)I/O分配表，如表3.3表3.3 輸入/輸出信號(hào)的名稱地址編號(hào)輸入 名稱 功能 輸出 名稱 功能 I0.0 BG1 高液位傳感器 Q0.0 QA1,PG1 1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 I0.1 BG2 次高液位傳感器 Q0.1 QA2,PG2 1#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 IO.2 BG3 中液位傳感器 Q0.2 QA3,PG3 2#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 I0.3 BG4 低液位傳感器 Q0.3 QA4,PG4 2#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 I0

46、.4 BG5 PH傳感器 Q0.4 QA5,PG5 3#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 I0.5 BG6 電流檢測(cè)器 Q0.5 QA6,PG6 3#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 I0.6 BB1 1#水泵過(guò)載保護(hù) Q0.6 QA7,PG7 4#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 I0.7 BB2 2#水泵過(guò)載保護(hù) Q0.7 QA8,PG8 4#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 I1.0 BB3 3#水泵過(guò)載保護(hù) Q1.0 QA9,PG9 行車電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器及指示燈 I1.1 BB4 4#水泵過(guò)載保護(hù) Q1.1 QA10,PG10 行車電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器及指示燈 I1.2 BB5 行車電機(jī)過(guò)載保護(hù) Q2.0 PB1 1#泵過(guò)載

47、故障報(bào)警 I1.3 SF1 1#水泵啟動(dòng)按鈕 Q2.1 PB2 2#泵過(guò)載故障報(bào)警 I1.4 SF2 1#水泵停止按鈕 Q2.2 PB3 3#泵過(guò)載故障報(bào)警 I1.5 SF3 2#水泵啟動(dòng)按鈕 Q2.3 PB4 4#泵過(guò)載故障報(bào)警 I2.0 SF4 2#水泵停止按鈕 Q2.4 PB5 行車電機(jī)過(guò)載故障報(bào)警 I2.1 SF5 3#水泵啟動(dòng)按鈕 I2.2 SF6 3#水泵停止按鈕 I2.3 SF7 4#水泵啟動(dòng)按鈕 I2.4 SF8 4#水泵停止按鈕 I2.5 SF9 行車電機(jī)停止按鈕 I2.6 SF10 行車電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕 I2.7 SF11 行車電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕 AIW0 TF1 PH變送器 AIW

48、4 TF2 電流變送器 本系統(tǒng)中共有22個(gè)數(shù)字量輸入，2個(gè)模擬量入，15個(gè)數(shù)字量輸入。根據(jù)I/O特點(diǎn)，可選用西門子PLC的200系列，具體型號(hào)為CPU224，CPU224是西門子公司推出的實(shí)用型的PLC，它集成了共24個(gè)數(shù)字量的I/O點(diǎn)，14個(gè)輸入/10個(gè)輸出，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，數(shù)字量的I/O點(diǎn)最大可擴(kuò)展168個(gè)，模擬量的I/O點(diǎn)最大可擴(kuò)展35個(gè)。它包含了13K字節(jié)的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30kHz的高速計(jì)數(shù)器，2個(gè)獨(dú)立的20kHz的高速脈沖輸出，具備PID控制器，是一個(gè)具有強(qiáng)大的控制功能的控制器。3.12.5 PLC的選擇圖3.3為PLC輸入接線圖圖3.3 PLC外圍接線圖 在選用

49、CPU224的情況下，CPU的I/O不足以滿足系統(tǒng)需求，所以需要外接擴(kuò)展模塊，根據(jù)剩余I/O，可擴(kuò)展一個(gè)數(shù)字量模塊EM223，8輸入8輸出，以滿足數(shù)字開關(guān)量的不足和一個(gè)模擬量模塊EM235。圖3.4、3.5為EM223和EM235接線圖圖3.4 模擬量模塊EM223接線圖 圖3.5 模擬量模塊EM235接線圖 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序主程序流程圖如圖4.1所示圖4.1 主程序流程圖 主程序梯形圖 主程序首先進(jìn)行上電初始化，調(diào)初始化子程序。然后對(duì)變頻器帶動(dòng)的潛污泵泵號(hào)進(jìn)行復(fù)位，再對(duì)集水池液位進(jìn)行給定值設(shè)置。4.2 子程序4.2.1 開泵監(jiān)控程序圖4.2 開泵監(jiān)控程序開泵監(jiān)控程序梯形圖當(dāng)滿足

50、水泵啟動(dòng)條件時(shí)，檢測(cè)水泵的啟動(dòng)情況，若不啟動(dòng)，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。4.2.2 比較程序圖4.3 比較程序比較程序梯形圖通過(guò)計(jì)數(shù)器設(shè)定三臺(tái)水泵的延時(shí)時(shí)間，啟動(dòng)時(shí)選擇延時(shí)時(shí)間短的水泵啟動(dòng)。4.2.3 泵機(jī)啟動(dòng)程序圖4.4 泵機(jī)啟動(dòng)程序泵機(jī)啟動(dòng)程序梯形圖根據(jù)液位傳感器檢測(cè)到的水位的不同，通過(guò)比較程序決定啟動(dòng)水泵的臺(tái)數(shù)。4.2.4 電機(jī)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)程序電機(jī)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)程序梯形圖結(jié) 論本設(shè)計(jì)主要完成了污水處理廠的行車、提升泵的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)污水池水位的測(cè)量來(lái)開啟和停止提升泵。同時(shí)也通過(guò)PH計(jì)對(duì)污水PH值的檢測(cè)來(lái)控制PH過(guò)低或者過(guò)高時(shí)的提升泵的停止，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)過(guò)程中與PH值的聯(lián)動(dòng)。在液位控制中采用了延時(shí)多測(cè)位的

51、方法來(lái)降低誤差，使水位的控制達(dá)到最佳，減少了偶然因素對(duì)系統(tǒng)的干擾。在行車過(guò)程中，利用回流比來(lái)控制行車速度，控制行車采用了變頻器控制電機(jī)速度的方法來(lái)降低誤差，減少偶然因素的干擾。并且能實(shí)現(xiàn)行走部分行走到兩端時(shí)停留時(shí)間超過(guò)1分鐘的緩沖時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)啟停和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能夠顯示回流泵瞬時(shí)流量。本系統(tǒng)最終達(dá)到了任務(wù)設(shè)計(jì)的要求，提升泵的液位控制誤差在3厘米以內(nèi)，PH值控制達(dá)到0.05誤差以內(nèi)，行車速度控制也達(dá)到了要求，并且保證了系統(tǒng)的安全可靠。致 謝在這里我要特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師趙英寶老師！在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間我的指導(dǎo)老師給了我許多建議和指導(dǎo)，在平常的課程學(xué)習(xí)中也給了我很多幫助。趙老師學(xué)識(shí)淵博，對(duì)待同學(xué)平易近人，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)