《基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)》6800字

基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u5315基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)綜述 1220421.1PLC選型 1304491.1.1EM223拓展模塊 2293211.1.2EM235拓展模塊 232599圖3-1EM235模塊接線圖 3195461.2其他資源配置 3298201.2.1接觸器選型 3210551.2.2變頻器選型 3275031.2.3電動(dòng)機(jī)的選型 5106671.2.4液位差計(jì)選型 6117761.2.5溶解氧儀器選型 737281.2.6PH檢測(cè)器的選擇 8256361.2.7格柵機(jī)安裝 9322091.3I/O分配表設(shè)計(jì) 984461.4污水處理控制系統(tǒng)的電路 11267621.4.1污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖。 11147531.4.2污水處理系統(tǒng)主電路 131.1PLC選型根據(jù)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，選擇西門子S7—200系列PLC作為污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。由于工業(yè)污水處理電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控制過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，因此采用CPU226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。CPU226在污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都比較多，因此除了PLC主機(jī)自帶的I/O外，還需要擴(kuò)展一定數(shù)量的I/O擴(kuò)展模塊。在此采用EM223輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊。8點(diǎn)DC輸入8點(diǎn)輸出型。正好可以滿足控制系統(tǒng)的I/O需求。在該系統(tǒng)中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊。西門子公司專門為S7—200系列PLC配置了模擬量輸入輸出模塊EM235，該模塊具有較高的分辨率和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力，可滿足控制系統(tǒng)的功能要求。1.1.1EM223拓展模塊西門子EM223模塊的輸入數(shù)為4，輸入類型為24VDC,輸入電壓為30V，輸入電流為0.75A。繼電器輸入電流為2A。漏型/源型為x/x。輸入量如果為8，則每組的輸入數(shù)為4個(gè)。輸出數(shù)為4，輸出類型為24VDC，輸出電流為0.75A，電壓為20.4-28.8V。繼電器輸出電流為2A，電壓為5-30V。輸出數(shù)為8的的每組輸出數(shù)為4個(gè)。1.1.2EM235拓展模塊西門子EM235模塊實(shí)現(xiàn)了4路模擬量的輸入和一路模擬量的輸出。EM235模塊接線圖如圖3-1所示，演示了模擬量的接線方法，將RX和X+接入電流輸入信號(hào)的+極，未連接傳感器的將X+和X-短接。對(duì)于某一模塊，只能將輸入端設(shè)置為一種量程和格式，就是相同的輸入量和分辨率。EM235的輸入點(diǎn)數(shù)為4，輸入單極電壓為0-10V，雙極電壓為+-10V。電流為0-20mA，分辨率為12位A/D轉(zhuǎn)換器。輸出點(diǎn)數(shù)為1，輸出電壓為+-10V,電流為0-20mA。圖3-1EM235模塊接線圖1.2其他資源配置要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要PLC主機(jī)及其擴(kuò)展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。1.2.1接觸器選型在控制系統(tǒng)中，所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來(lái)控制所有設(shè)備的啟停，在此用到了大量接觸器，為此該系統(tǒng)選用施耐德LC1-D0901M5C交流接觸器，其額定電壓220V,額定電流9A。施耐德LC1-D0901M5C交流接觸器實(shí)體如圖3-2所示。圖3-2施耐德LC1-D0901M5C交流接觸器這個(gè)接觸器有一個(gè)主觸頭和輔助觸頭，主觸頭是和用電器接在主回路上，輔助觸頭是接在控制回路上用來(lái)控制主回路，一般根據(jù)具體情況來(lái)選擇是接常開還是常閉觸點(diǎn)，接在電路中，按一下輔助觸頭如果發(fā)出聲音則是常開，否則就是常閉。1.2.2變頻器選型該系統(tǒng)選用的變頻器是西門子MM430變頻器，具有多個(gè)繼電器輸出，具有多個(gè)模擬量輸出（0~20mA），2個(gè)模擬輸入：AIN1：0~10V，0~20mA和–10至+10V；AIN2：0~10V，0~20mA，6個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為NPN/PNP接線。它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。西門子變頻器mm430是L1，L2，L3接進(jìn)線，U,V,W接到電機(jī)。給定信號(hào)應(yīng)該是頻率給定，一般是模擬量電流輸入，430上對(duì)應(yīng)的是端子3,4.有正負(fù)。運(yùn)行，復(fù)位是開關(guān)量輸入。430對(duì)應(yīng)的是5.9和7.9也就是5,9接通變頻器啟動(dòng)。7,9接通故障復(fù)位。故障輸出和運(yùn)行輸出應(yīng)該是開關(guān)量輸出，430對(duì)應(yīng)的是18,19,20和21,22.要設(shè)置參數(shù)731和732，也要注意常開和常閉。頻率輸出應(yīng)該是模擬量輸出。430對(duì)應(yīng)的是12,13.需要設(shè)置776.還有注意IO板上撥碼開關(guān)要撥到電流位置，同時(shí)要對(duì)模擬量輸入，輸出進(jìn)行標(biāo)定，需設(shè)置參數(shù)。西門子MM430變頻器接線圖如圖3-3所示。圖3-3西門子MM430變頻器接線圖西門子MM430變頻器的外形如圖3-4所示。圖3-4西門子MM430變頻器外形西門子MM430變頻器的參數(shù)設(shè)置如表3-5所示。表3-5西門子MM430變頻器參數(shù)設(shè)置表1.2.3電動(dòng)機(jī)的選型在該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中需要用到許多電機(jī)，Y2系列三相異步電機(jī)具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。主要性能有：絕緣等級(jí)：F；防護(hù)等級(jí)：IP54或IP55；電壓：380V或415V；頻率：50Hz或60Hz；冷卻方式：IC411。選用Y2-200L2-6E電動(dòng)機(jī)，在輕載時(shí)有較高效率，在實(shí)際運(yùn)行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩滿載時(shí)有較高效率，更適用于長(zhǎng)期運(yùn)行和負(fù)載率較高的使用場(chǎng)合，此設(shè)計(jì)稱為Y2-E系列，中心高80～280mm，功率從0.55～90kW?！癥2”表示異步電動(dòng)機(jī)第二次改型設(shè)計(jì)，“200”表示中心高，“L”表示機(jī)座長(zhǎng)短號(hào)，“2”表示鐵心長(zhǎng)度序號(hào)，“6”表示極數(shù)，“E”表示第二種設(shè)計(jì)。Y2-200L2-6E電動(dòng)機(jī)實(shí)體如圖3-6所示。圖3-6Y2-200L2-6E電動(dòng)機(jī)Y2-200L2-6E電動(dòng)機(jī)接線如圖3-7所示，在電動(dòng)機(jī)上面接一組具有延時(shí)作用的限流保護(hù)器FR，來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)不會(huì)過(guò)載運(yùn)行，主回路的UVW依次接入電動(dòng)機(jī)，根據(jù)plc輸出的數(shù)字信號(hào)來(lái)運(yùn)行。PE接地。圖3-7Y2-200L2-6E電動(dòng)機(jī)接線圖1.2.4液位差計(jì)選型對(duì)格柵機(jī)的清污機(jī)進(jìn)行控制，需要監(jiān)測(cè)格柵機(jī)兩側(cè)的液面差，在該系統(tǒng)中利用液位差計(jì)，該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計(jì)型號(hào)：XL60-YI4000。粗格柵、細(xì)格柵各安裝了一臺(tái)超聲波液位差計(jì)，通過(guò)格柵機(jī)前后的液位差來(lái)反映格柵機(jī)阻塞程度，并傳輸數(shù)字量信號(hào)到PLC控制器，進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)液位差超過(guò)預(yù)設(shè)值后，系統(tǒng)控制清污機(jī)運(yùn)行，清除大顆粒的污染物質(zhì)，保障污水流動(dòng)暢通；在液位差未超過(guò)設(shè)定值時(shí)，清污機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可以大大減少設(shè)備損耗。XL60-YI4000實(shí)體如圖3-8。圖3-8XL60-YI4000液位差計(jì)實(shí)體在連接液位差計(jì)的時(shí)候，必須斷電，其電纜一般采用橫截面為圓形的電纜，直徑為5-9mm，諾要使用其他規(guī)格的電纜，要使用配套的電纜入口螺栓，并注意入口的密封性，四線制液位計(jì)，它的電源和信號(hào)輸出是分開的。供電電源一般接一對(duì)端子，4-20ma信號(hào)輸出接一對(duì)端子。液位差計(jì)接線圖如圖3-9所示。圖3-9液位差計(jì)接線圖1.2.5溶解氧儀器選型選用溶解氧測(cè)量?jī)x型號(hào):SA29-MP525。其特點(diǎn)是高精度的pH+溶解氧雙參數(shù)儀表?？稍O(shè)定高純水和加氨純水二種特殊的pH測(cè)量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。新型的溶氧電極有鹽度測(cè)試功能，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鹽度補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償；儀器內(nèi)置氣壓傳感器，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)氣壓補(bǔ)償。極譜型溶氧電極，極化時(shí)間短，響應(yīng)快，測(cè)量準(zhǔn)確。打開儀表蓋子，找到儀表電源輸入端子，直流儀表都是會(huì)標(biāo)識(shí)，DC24V+和GND或V-這樣的端子接入儀表電源。有報(bào)警燈的，鏈接到報(bào)警燈接口端。接下來(lái)需要固定儀表位置，這就要看是測(cè)試哪里的氣體，測(cè)試空氣環(huán)境中的話，直接固定安裝在離地面1.2-1.6米高度就好了，如果是檢測(cè)管道內(nèi)的氧氣，那你就要考慮管道內(nèi)的壓力，濕度，溫度，來(lái)選擇螺紋，還是抽氣采樣管路。至于遠(yuǎn)程氧氣濃度檢測(cè)儀控制對(duì)接，固定安裝好位置后，我們就需要準(zhǔn)備與現(xiàn)場(chǎng)氧氣濃度檢測(cè)儀直接的電纜，使用的模擬量主機(jī)，你需要每個(gè)探測(cè)器與主機(jī)直接各自都拉一條屏蔽3芯電纜。1.2.6PH檢測(cè)器的選擇在對(duì)污水進(jìn)行再生水的處理時(shí)，首先要經(jīng)過(guò)初沉池和曝氣池的回收水，再進(jìn)行二沉池的回收水，再將廢水送到氯氣池中進(jìn)行殺菌，在氯氣池中加入中和藥劑，中和廢水中的酸堿度，中和藥劑的用量不能隨意規(guī)定，所以必須使用PH檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)PH值。選用PH/溶解氧測(cè)量?jī)x型號(hào):SA29-MP525。測(cè)量范圍：pH：（-1.999~19.999）pHmV：±1999.9mV，溶解氧：（0~40.00）mg/L(ppm)；（0~200.0）%溫度：（-10~110）℃精確度：pH：±0.002pHmV：±0.03%FS溶解氧：±0.10mg/L溫度：±0.4℃，自動(dòng)溫度補(bǔ)償：pH：（0~100）℃溶解氧：（0~45）℃，其他參數(shù)：數(shù)據(jù)儲(chǔ)存：900組，通訊接口：RS232，電源：DC9V/300mA。其特點(diǎn)是高精度的pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。一般在來(lái)水渠選擇有PH調(diào)節(jié)余地的位置搭建一個(gè)安裝操作平臺(tái)，一般離閘板500m左右，在平臺(tái)中間開一個(gè)DN100口徑的孔，取一根DN100的不銹鋼保護(hù)管，在下端1m處打上多個(gè)直徑2cm的花眼，從平臺(tái)的開孔處將管子伸入水里，有花眼處浸入水中，根據(jù)水渠的深度調(diào)整管子插入的深度，管底要離開渠底200mm～300mm，以免渠底積泥堵塞管子，管子的上端在平臺(tái)上固定。將傳感器與連接桿安裝好后插入保護(hù)管中，插入深度要高于管下端100mm，以免傳感器玻璃泡露出保護(hù)管受損。傳感器電纜從連接桿穿出，按圖接入轉(zhuǎn)換器接線盒，完成安裝。注意，在安裝pH電極時(shí)，也只有在確保電極能夠時(shí)刻接觸到水，才可以將電極上的保護(hù)帽摘下。水處理新視野，否則電極會(huì)脫水失效。1.2.7格柵機(jī)安裝將鋼絲繩穿過(guò)吊耳，調(diào)節(jié)好鋼絲繩長(zhǎng)度，將設(shè)備整體起吊，安放入池中。在吊車配合下，調(diào)整格柵角度位置，正確定位后將焊接螺栓焊接于預(yù)埋鋼板上，并與格柵底腳連接緊固。3，調(diào)整格柵兩側(cè)軸承座上的拉桿、螺母，使傳動(dòng)不銹鋼鏈條張緊合適。向減速機(jī)內(nèi)加入合適機(jī)油，軸承座等處用油槍添加鈣基潤(rùn)滑脂。外觀仔細(xì)檢查格柵各部位無(wú)碰擦歪扭現(xiàn)象后，將電機(jī)選擇開關(guān)扳至手動(dòng)擋，點(diǎn)動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)，調(diào)正耙齒與柵條齒合位置，將固定鏈條與齒板的螺栓逐一檢查擰緊。進(jìn)行上述調(diào)整時(shí)，人下至格柵井底，面對(duì)格柵，注意觀察耙齒與柵條有無(wú)干擾、碰擦，有情況時(shí)，立即停機(jī)，松開固定鏈條與耙板的螺栓，調(diào)整耙板后緊固螺栓。U、V、W為主電源線，正常連接控制柜主電源接線板；011和012為防堵塞保護(hù)線，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)為常閉合狀態(tài)。正常工作狀態(tài)下，當(dāng)電流下降后瞬間恢復(fù)正轉(zhuǎn)，如果30秒內(nèi)反轉(zhuǎn)三次，電機(jī)仍然處于堵塞過(guò)載狀態(tài)，控制柜應(yīng)自動(dòng)斷開電源并報(bào)警，并應(yīng)在控制柜內(nèi)面板提示格柵堵塞。031和032是泄漏保護(hù)，常開，電機(jī)使用過(guò)程中發(fā)生電機(jī)進(jìn)水接通后，控制柜應(yīng)自動(dòng)斷開電源并報(bào)警，并應(yīng)在控制柜內(nèi)面板提示格柵電機(jī)漏水。032同時(shí)也是接地線。1.3I/O分配表設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行配置輸入分配，PLC數(shù)字輸入量地址分配如3-10表。表3-10PLC數(shù)字輸入量地址分配PLC數(shù)字量輸出部分如表3-11所示。表3-11plc數(shù)字輸出量地址分配由于需要采集一個(gè)溶氧儀所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴(kuò)展了一個(gè)模擬量輸入輸出模塊，模擬量輸入地址分配如表3-12所示。表3-12模擬量輸入地址分配在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來(lái)的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過(guò)模擬輸出口對(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，模擬量輸出地址分配如表3-13所示。表3-13模擬量輸出地址分配1.4污水處理控制系統(tǒng)的電路1.4.1污水處理控制系統(tǒng)的硬件連線圖。污水處理控制系統(tǒng)的PLC硬件連線圖如圖3-14所示。圖3-14污水處理系統(tǒng)PLC硬件接線圖按鈕輸入檢測(cè)。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測(cè)，主要有自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、格柵機(jī)啟動(dòng)按鈕、清污機(jī)啟動(dòng)按鈕、潛水泵啟動(dòng)按鈕、潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機(jī)工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。液位差輸入檢測(cè)。檢測(cè)粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差，用來(lái)控制清污機(jī)的啟動(dòng)與停止。液位高低輸入檢測(cè)。檢測(cè)進(jìn)水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來(lái)控制潛水泵或污泥回流泵的啟動(dòng)和停止，以及投入運(yùn)行的潛水泵的數(shù)量。含氧量輸入檢測(cè)。以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。曝氣過(guò)程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，必須檢測(cè)污水中的含氧量，并通過(guò)曝氣機(jī)增加或減少其含氧量。通過(guò)將