工业污水处理的PLC控制

燕山大学电气控制与PLC课程设计第一章绪论中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制，创建合理的污水处理收费体系，扶植国内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国将在“十一五”期间投资3000亿元以推进城市污水处理和利用，中国污水处理行业由此迎来高速发展期。第二章系统的总体设计本污水处理控制系统采用的可编程控制器为三菱FX2N型。运用可编程控制器来控制污水处理过程中污水的流量控制、PH值的调节、温度处理、水位控制。启动开始按钮后，搅拌机开始搅拌同时进水阀开始进水，池内检测到污水酸碱度，开始中和，同时如果因中和反应是温度过高，会使加水阀开启，降低温度。根据液位的变化来调节排出口的大小来调节池内水位。控制系统的结构框图见下图控制系统结构图第三章软件介绍3.1PLC的概述3.1.1PLC的定义PLC可编程序控制器：PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。3.1.2PLC的基本组成及各部分作用PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的1/0扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，1/0单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能1/0单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU单元的底板称为CPU底板，其它称为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接，距离一般不超过10m.无论哪种结构类型的PLC，都可以根据需要进行配置与组合。3.2三菱PLC编程软件GXDeveloper的简介GXDeveloper是一个功能强大的PLC开发软件，具有程序开发、监视、仿真调试以及对可编程控制器CPU的读写等功能。第四章设计任务4.1任务描述随着经济的发展特别是我国工业的迅速膨胀对工业污水的处理已成为社会普遍关注的问题。为保证工业污水处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性提高污水处理厂的自动化水平本课题的任务是运用可编程控制器来控制污水处理过程中污水的流量控制、PH值的调节、温度处理、水位控制。4.2控制要求说明控制要求如下(1)流量控制，由流量计计量流量，并由进水阀调整流量。1)当流量计测到水的流速过慢时，其过慢触点(X2)接通，进水阀门开大(Y0有输出)，使水的流速加快。2)当流量计检测到水的流速过快时，其过速触点(X0)接通，进水阀门关小(Y1有输出)，使水的流速减慢。3)当流量计检测到水的流速适中时，其适中触点(X1)接通，进水阀门不动作(Y0、Y1无输出)。(2)中和处理，由PH值量计，测量污水的酸碱值，控制加酸阀、进水阀进行中和作业。1）若为强酸时，PH值量计强酸触点(X12)接通，报警器发出警报(Y4有输出)，加碱阀门打开(Y2有输出)2)若为强碱时，PH值量计强碱触点(X7)接通，报警器发出警报(Y4有输出)，加酸阀门打开(Y3有输出)。3)若酸碱适中时，PH值触点(X14)接通，加碱阀的加酸阀门关闭，报警器不报警。(3)温度处理，由温度计计量，若水温过高，加水降温。1）若水温过高，温度计触点(X10)接通，加水阀门打开(Y5有输出)。2）若水温适中，温度计触点(X6)接通，加水阀门关闭(Y5无输出)。(4)水位控制，由水位控制器控制处理池水位，并由排水阀门调整水位。1）若处理池水位过高时，水位控制器触点(X3)接通，排水阀门开大(Y7有输出)。2）若处理池水位过低，水位控制器触点(X5)断开，排水阀门关小(Y10有输出)。3）若处理池水位适中，水位控制器触点(X4)接通，排水落石出阀门不动作(Y7、Y10无输出)。(5)按下起动按钮(X11)，该不处理系统投入运行，在整个运行过程中搅拌器一直搅拌(Y6有输出)。按下停止按钮(X13)，该水处理系统停止工作。4.3、电气原理图如下图所示4.4程序流程图4.5元件注释4.6梯形图4.7指令表第五章调试结果与说明打开启动按钮X011，搅拌电机输出，主控电路得电。按下停止按钮X013，搅拌电机停止，主控电路断电当流量计检测到水的流速过快时，其过速触点(X0)接通，进水阀门关小(Y1有输出)，使水的流速减慢。当流量计测到水的流速过慢时，其过慢触点(X2)接通，进水阀门开大(Y0有输出)，使水的流速加快当流量计检测到水的流速适中时，其适中触点(X1)接通，进水阀门不动作(Y0、Y1无输出)若为强酸时，PH值量计强酸触点(X12)接通，报警器发出警报(Y4有输出)，加碱阀门打开(Y2有输出)若为强碱时，PH值量计强碱触点(X7)接通，报警器发出警报(Y4有输出)，加酸阀门打开(Y3有输出)若酸碱适中时，PH值触点(X14)接通，加碱阀的加酸阀门关闭，报警器不报警。若水温过高，温度计触点(X10)接通，加水阀门打开(Y5有输出)。若处理池水位过高时，水位控制器触点(X3)接通，排水阀门开大(Y7有输出)若处理池水位过低，水位控制器触点(X5)断开，排水阀门关小(Y10有输出)若处理池水位适中，水位控制器触点(X4)接通，排水阀门不动作(Y7、Y10无输出)第六章学习心得通过一周的课程设计基本完成了工业污水处理系统的PLC控制，达到了预期目标。在这个过程中我学到了很多知识，学习了GX软件和visio软件，第一次接触的visio软件，发现其在制作电气原理图和流程图方面功能非常强大。这次课设使我对三菱PLC的特点有了进一步的了解，同时也展示了PLC在工业控制方面强大的功能。这次课设的题目相对比较简单，但也遇到了一些问题。在最开始软件安装时就遇到了困难，经过同学的帮助解决了这一问题。在开始时对于题目的理解也产生了分歧，经过讨论和请教老师得到了解决。本次课程设计也是团队合作模式,团队的力量让我们可以事半功倍，又一次感受到团队力量的强大总之，经过这次课程设计，使我收获颇多。不仅巩固了理论知识，更增强了自主学习能力，使我受益匪浅。课设中我们一起讨论学习，使我明白了团队的重要性。最后我由衷的感谢老师在课设中悉心的指导和鼓励。参考文献《PLC电气控制技术》，漆汉宏主编，机械工业出版社，2006年《FX系列PLC编程及应用》，寥常初主编，机械工业出版社，2004年其他资料燕山大学课程设计