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1、摘 要 课题重要通过PLC程序仿真对制药废水解决自动化控制，程序具有手动/自动控制功能，实现对提高泵，风机房空压机的变频工频控制，对加药泵，污泥回流泵的智能控制，自动控制过程中，重要是采集DO仪检测仪变送回开关量信号，液位仪变送回开关量信号，PH检测仪开关量信号，实现对空压机、提高泵、加药泵（NaOH）自动控制、空压机运营过程中，通过PLC时间控制程序实现对空压机时间的切换。 设计中完毕了配电系统设计，PLC控制电路的设计，PLC控制程序的设计，并进行了程序仿真，通过仿真实现了预期的控制规定。 PLC提高了自动控制的可靠性,不仅减轻了工人的劳动强度,并且提高了制药污水解决的运营效率,实
2、现了污水厂生产管理的科学性。不仅使制药公司的污水得到了达标排放，并且一部分污水能得到了循环运用。 关键词: 废水解决；自动化控制；PLC控制 Abstract The topic mainly uses PLC simulation procedure to automatic control pharmaceutical wastewater treatment, procedures have manual / automatic control functions, to achieve lift pump, air compressor in ventilat
3、or room frequency conversion and power frequency control, intelligent control the dosing pump and return sludge pump. In the process of automatic control, is mainly to collect DO Meter Tester turned back to the switch signal, liquid level instrument variable back to the switch signal, switch signal
4、of the PH tester , for air compressor, lift pump, dosing pump ( NaOH ) automatic control. In the operation of air compressor, by the PLC time control program to switch air compressor time. Topic design power distribution system , PLC control circuit, PLC program, and carried out the process simulat
5、ion, by the simulation to achieve the expected control requirements. PLC improves the reliability of automatic control, not only reduces the labor intensity of workers, and improve the pharmaceutical wastewater treatment efficiency, realized sewage factory production management. Not only make the p
6、harmaceutical company's sewage is discharged, and a part of the sewage can be recycled.. Key words: Waste water treatment; automatic control; PLC control 目录 第1章 绪论 1 1.1制药污水解决的必要性 1 1.2制药污水治理的现状 1 1.3本课题的研究背景及意义 1 1.4 课题设计的方案及技术路线 3 第2章 硬件选择及控制电路图设计 6 2.1污水管线控制工艺流
7、程图 6 2.2污泥管线控制工艺流程图 7 2.3药剂管线控制工艺流程图 8 2.4 硬件选择 8 2.4.1 PLC的选择 8 2.4.2扩展模块的选择 10 2.4.3中间继电器的选择 11 2.4.4变频器的选择 12 2.4.5电动机的选择 13 2.4.6电机保护器的选用 13 2.5控制电路的设计 15 2.5.1故障切换电路的设计 15 2.5.2配电系统设计 17 第3章 PLC控制电路程序 19 3.1 PLC编程流程图的设计 19 3.1.1总体流程设计 19 3.1.2 污水提高泵的PLC编程流程图 19 3.1.3接触氧化池系统工作流程
8、图 21 3.1.4污泥回流系统流程图 22 3.2 PLC继电器端子接线及端子功能 23 3.3 PLC控制程序 26 第4章 结论 37 致谢 38 参考文献 39 第1章 绪论 1.1制药污水解决的必要性 近几年随着工业的飞速发展，各种大型制药厂越来越多。制药公司制造的药物对人类带来了巨大的益处，药物能治疗各种疾病，给人们的身体健康带来了裨益。然而另一方面，制药公司在生产产品的同时也带来了巨大的水污染。 制药污水中具有大量的有害物质，对自然水环境产生了巨大的破坏，对人类的生存空间产生巨大的影响。这些废水假如排放前不解决，将严重污染环境,如何解决该类废水是当今环
9、境保护的一个非常大的难题。本课题重要是针对广州环球制药有限公司清洗废水治理工程而设计。水是生命之源，养育了人类，人离不开水，保护水资源刻不容缓。现阶段人们对环境保护的意识也越来越强。 在我国水资源危机不仅会长期存在，并且有迅速加剧的趋势。水资源短缺和水环境污染导致的水危机已经成为我国社会经济发展的重要制约因素。所以对水污染解决刻不容缓，制药公司对污水解决也十分必要。现阶段各大制药公司都有自己的污水解决设备，通过污水解决的流程工艺解决使废水达成达标排放，甚至能使废水能进行循环运用。运用人类与自然兼容协调，创作良好的水环境，促进人类可连续发展。 1.2制药污水治理的现状 制药废水传统的解决方
10、法有很多种，例如：运用水解决剂，微电解法，反渗透系统，微生物絮凝剂法，活性炭吸附，臭氧氧化和超滤法等等。但是往往基建费、运营费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；工艺设备不能满足高效低耗的规定。因此，如何使制药废水解决工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现解决水回用等可连续的方向发展。已成为目前水解决技术研究和应用领域共同关注的问题。 1.3本课题的研究背景及意义 经济发展推动了社会进步、促进工农业生产能力，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程序的环境污染。污水是导致环境污染的来源之一。世界各国都对污水解决高度重视。 现阶段污水解决技术得到了迅
11、速发展。在国外，在制药污水解决上自动化限度高，污水解决技术也臻于完善。而在我国制药污水解决起步较晚，由于传统的污水解决设备运营自动化限度低、效率低、故障率高，使其推广受到限制。因此，有必要开发可靠性好、自动化限度高、功能全成本低的污水解决。 PLC在污水解决方面带来了杰出的效果，由于其通用性好、可靠性高、自动化限度高、功能、全成本低，在污水解决方面运用也越来越多。PLC污水解决自动控制系统对减少污水解决成本、改善环境、建立可连续发展社会，保持我国经济高速发展具有重要意义。 设计通过西门子S7-200 PLC设计了制药公司的污水解决控制系统，重要编写了系统配电控制图，和PLC系统控制程序，通
12、过PLC控制整个工艺流程，从而达成了制药污水解决的自动化控制。 1.4 课题设计的方案及技术路线 课题设计的工艺流程控制如图1-1所示： 空压机 污水提高泵 加药泵 生产 达标 中沉池 接触氧化池 二沉池 UASB反映 初沉池 集水池 格栅井 废
13、水 污泥杆泵 压滤机 污泥池 泥饼 外运
14、 图1-1 工艺流程控制图 废水的解决，一方面需要出去废水中的粗垃圾、沙粒和悬浮物等，这种解决称为一级解决。一级解决经常采用的方法有截留、沉沙、沉淀。 一级解决，重要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理解决法大部分只能完毕一级解决的规定。通过一级解决的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级解决属于二级解决的预解决。 二级解决，重要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达成
15、排放标准。 三级解决，进一步解决难降解的有机物、氮和磷等可以导致水体富营养化的可溶性无机物等。重要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子互换法和电渗分析法等。[1] 本设计的污水解决的流程介绍： 一方面整个过程为通过粗格栅的原污水通过污水提高泵提高后，通过格栅井，之后进入集水池，通过砂水分离的污水进入初沉池，以上为一级解决(即物理解决)，初沉池的出水进入生物解决设备加药泵，（根据PH值调整加药量，若大于9则停NaOH泵，若小于6，则启动泵）。生物解决设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水通过消毒排放或者进入三级解决：二沉池的污泥一部分回流至初沉池，一部分污泥再通过污
16、泥池、污泥杆泵、压滤机，所获得的泥饼外运，滤液再流到集水池。[6] （1）污水提高泵用于将污水提高，里面的粗格栅用于除掉污水中大块杂物和污物。 （2）集水池1的细格栅用于除去污水中的小块杂物，吸砂桥除砂和漂浮油脂，尚有砂解决和浮砂油脂解决设备。 （3）初沉池初步除掉水中污泥，用刮泥机收集污泥至初沉池泥泵房。 （4）接触氧化池为生化解决区，通过投放回流活性污泥搅拌和曝气供氧，培养微生物大量繁殖，形成更多活性污泥。 （5）二沉池彻底清污水，使泥水分离。 重要设备的组成及控制方式如表1-1所示 表1-1重要设备的组成及控制方式 序号 设备名称 数量 技术参数 1 污水提高
17、泵 2 P=4.0KW,I=8A 2 加药泵 4 P=0.55KW,I=1.5A 3 空压机 2 P=7.5KW,I=15A 4 污泥回流泵 1 P=0.37KW,I=1.0A 5 污泥螺杆泵 1 P=3.0KW,I=6A 6 压滤机 1 P=1.5KW,I=3A 7 电动排泥阀 9 P=0.1KW,I=1A 8 超声波流量计 1 OUT:4~20mA 污水解决厂的设备均采用三级控制方式，即现场控制方式、MCC控制方式和微机控制方式。目前，以MCC控制为基础，PLC控制为主导的控制方式始终处在工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的
18、自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其重要因素，在于它可认为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前污水解决厂对自动化的需要。 课题设计的系统控制方框图如1-2所示： 警报装置 P L C 废水系统 液位开关 执行机构 测量仪表 用电设备 保护装置 开关 状态指示灯 开关量信号 变送器 图1-2为系统控制方图 控制系统是用PLC来控制执行机构，通过液位开关、测量仪表、保护装置、开关量信号、报警装置、用电设备、状态指示灯来显示废水控制系统的状态。 之所以PLC的类型选择S7-
19、200系列是由于S7-200系列这一类可编程逻辑控制器可以满足多种多样的自动化控制需要。由于具有紧凑的设计、良好的扩展、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美的满足小规模的控制规定。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决工业自动化问题时，具有很强的适应性。设计给出了系统方案图重要是通过PC监控计算机连接到PLC，PLC来控制各个电机设备。 设计的系统方案如图1-3所示 PC 监控计算机 PLC 设备1 控制器 设备n 控制器 设备2、…n-1
20、 图1-3 系统方案 第2章 硬件选择及控制电路图设计 2.1污水管线控制工艺流程图 反映池1 初沉池 污水提高泵1 集水池1 格栅井 生产排水 接触氧化池1 UASB厌氧反映器 污水提高泵2 调节池2 二沉池 反映池2 中沉池 接触氧化池2 达标排放 图2-1污水管线控制工艺流程图 格栅井重要是去除污
21、水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理解决法大部分只能完毕一级解决的规定。通过一级解决的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放的标准。 UASB厌氧反映器即上流式厌氧污泥床反映器，反映器工作时，污水通过均匀布水进入反映器底部，颗粒污泥（污泥絮体）在上升的水流和气泡作用下处在悬浮状态。反映器下部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较低的悬浮污泥层，有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。在反映器的上部有三相分离器，沼气与水。污泥进入三相分离区分离，污泥回流入污泥区，沼气收集运用，水溢流外排。UASB的COD负荷较高，反映器中污泥浓度高达100-150g/L，因此COD去除效率比普通的厌氧反映器高三倍
22、可达80%~95%。其重要设备：三相分离器材质：工程塑料反射室分两层，带集气室和出水堰及沼气管出水管等。 其特点：具有分离效果好，并考虑到泡沫和浮渣的影响及清除，模块式组装结构，便于安装，施工工期短。采用工程塑料，防腐性能好，使用寿命长。 接触氧化池是浸没在污水中的生物滤池，池内装有软性填料以有助于微生物的附着栖息，空气以气泡形式从底部进入池中的曝气头，和废水及填料充足接触，在这个过程中，有机物质被微生物所溶解。[5] 2.2污泥管线控制工艺流程图 中沉池 初沉池 UASB厌氧反映器 接触氧化池1 二沉池
23、反映池1 污泥回流 污泥回流泵 压滤机 污泥螺杆泵 污泥池 泥饼外运 另设电控箱，独立控制，设于脱水机房，用电控箱按钮控制 图2-2污泥管线控制工艺流程图 净水的污泥回流：预沉—澄清工艺段的架桥过滤和碰撞混凝——由于泥渣中具有较多的矾花，该矾花在形成过程中构成许多网眼，这时的泥渣层好象是一层过滤网，可以阻留微小悬浮物和沉聚物的通过，从而产生了架桥过滤作用。[5] 其目的有以下几点： 1、 一方面明确活性污泥法与生物膜法的区别，生物膜法是靠填料作为生物载体的，而活性污泥法是靠活性污
24、泥胶团作为生物载体的。生物膜法由于有固定的填料作为生物载体，生物菌不易流失。而活性污泥法生物菌较易流失，所以必须要回流部分污泥继续担当载体的作用，另一方面也可以找回部分流失出去的活性污泥菌落，补充失去的碳源，多余的污泥可以排掉。 2、 污泥的泥龄并不是20天，也有很短或者很长的，尽管泥龄有的较短，已经编程泥渣，但并不影响泥渣继续担当载体并补充失去的碳源作用。 3、 对活性污泥法而言，适本地保持一定的污泥量，是相称的重要，由于它能保正生物菌着床的条件。也可根据池水中足量污泥成絮的形状，观测判断装置运营状态。 4、 生物膜法一般是不需要作污泥回流的，由于生物菌有一个稳定的着床条件，活性污泥不
25、易流失。但也有例外，一旦因操作不妥，发生着床的生物菌意外脱落，就必须要进行污泥回流，也可以此外重新投加外援的活性污泥。 5、 污泥回流尚有更重要的一点，就是对氨氮的去除，有着不可小觑的作用。 之所以加了一个污泥回流泵是由于：污泥回流可以促进澄清作用，重要体现在二个方面：反映工艺段的接触絮凝——污泥中的矾花颗粒是一种吸附剂、可以吸附水中的悬浮物和反映生成的沉淀物，使其与水分离。同时，反映生成的沉淀物又起着结晶核心作用，促使沉聚物逐渐长大，加速沉降分离。[7] 2.3药剂管线控制工艺流程图 NACLO 加药 泵 PAM加药 泵 PAC加药 泵 NaOH 加药
26、 泵 PH 集水池1 反映池2 反映池1 图2-3药剂管线控制工艺流程图 加药泵（NaOH）自动控制时要根据集水池PH检测仪开关量信号实现对加药泵（NaOH）的自动化控制。 2.4 硬件选择 2.4.1 PLC的选择 PLC是可编程控制器的简称，在本系统中PLC代替了原先的硬接线的控制逻辑电路，实现了生产的自动控制。 由于设计的污水解决控制系统是应用在制药的污水解决，本系统选用西门子小型PLC S7-200系列，主机型号为CPU 224 XP，具有14个数字输入点和10个数字输出点，具有2个模拟输
27、入点和1个模拟输出点。可以用于代替继电器的简朴控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充足的发挥其作用。S7-200系列PLC在下列领域已经得到了广泛的应用：机床电气、食品工业、化学工业、陶瓷工业、电力自动化设备、实验室设备、电梯、中央空调、真空装置、恒压供水和化工系统中各种泵和电磁阀的控制等。SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它合用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运营，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本
28、型号与8种CPU可供选择使用。S7-200系列PLC在污水解决控制系统中的应用，属于在该系列PLC的典型应用。[2] PLC较原先的继电器控制有下列优点: (1)控制程序可改变 在污水厂生产工艺或流程改变的情况下，不必改变PLC的硬件设备，只要改变相应的程序就可满足用户的规定。 (2)合用于工业环境，具有高可靠性 PLC产品的平均无端障时间达5年以上，因而它是一种高可靠的产品，大大地提高了生产设备的工作效率。 (3)PLC功能齐全 一般PLC具有开关量及模拟量输人/输出、定期、计数、逻辑和算术运算，顺序控制，PID调节，通信等功能。除了应用于开关量控制系统外，也可
29、用于连续的流程控制系统，从而使污水解决设备的控制水平大大提高。 （4)易掌握，便于维护 使用人员只需掌握工程上通用的梯形图语言就可进行用户程序的编程和调试。因此，即使不懂计算机的人，也能掌握PLC。又由于PLC具有自诊断功能，因而较容易进行维护，查找出故障因素。由于PLC自身的高可靠性，也使其故障率几乎降至于零。正是PLC具有这么多的优点，才使越来越多的PLC应用到污水解决厂中[7]。 PLC的基本结构为：西门子PLC重要由以下几部分组成：CPU运算和控制中心、存储器、输入/输出接口、电源、编程器。 本课题选用PLC作为设计运营的主控制器，由它来发出控制信号催动其他机构运营。在市场
30、上，有两种型号的PLC控制器为公司所常用----三菱和西门子。 总体的来说，西门子PLC和三菱PLC的重要区别就是，西门子一直主张使用结构化编程，就是一台设备的程序由若干个子程序组成，每个子程序负责一个功能，需要的时候再通过主程序调用，这样有很多好处，比如查找故障，调试等都非常方便，而三菱的所有的程序都在一个主程序里，假如程序较长，调试起来很麻烦，模拟量解决方面，西门子的也比三菱的方便。 通过各方面的比较之后，本课题选用西门子系列的S7-200型号的PLC作为本次设计的主控制器。 S7-200系列小型PLC。S7-200产品系列设计更加小巧、指令执行更加快速、功能性更加提高，它可以应用于
31、各种自动化系统。由于结构紧凑，低成本以及功能强大的指令集，使得S7-200控制器是各种小型控制任务抱负的解决方案。多种多样的CPU尺寸及电压范围以及Windows基于的编程工具，使人们更加灵活方便的解决自动化任务。本课题设计选用的是西门子S7-200系列中的一种，介于本次设计所需用的输入和输出口不是比较多，所以选用的PLC为西门子S7-200系列中的CPU 224 AC/DC/继电器 6ES7 214-2BD23-0XB8。该型号的西门子PLC的具体参数如下： 本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I
32、/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。 2.4.2扩展模块的选择 1.EM221/222/223数字输入/输出模块，可以简朴的扩展 S7-200系列CPU所带的 数字量输入/输出点。图2-4扩展模块 2.使PLC具有灵活的扩展能力，从而更好适应各种不
33、同的实际应用需求。 3.通过扩展模块可以方便的根据实际情况来升级和更新控制系统. 本设计采用的扩展模块为：EM 223 24V DC输入/继电器输出6ES7 223-1PL22-0XA0，其性能参数如表2-1所示： 表2-1 6ES7 223-1PL22-0XA0性能参数表 型号 西门子S7-200 CPU 224 AC/DC/继电器 6ES7 223-1PL22-0XA0 尺寸 (W x H X D) 重量 功耗 137.7 x 80 x 62 mm 400 g 6 W 输入点数 16输入 输入类型 漏型/源型 (IEC 类型1) 额定值
34、24V DC，4mA，(通常) 逻辑1信号 (最小) 15V DC，2.5mA，(最大) 逻辑0信号 (最大) 5V DC，1mA，(最大) 光隔离 500V AC，1分钟 隔离组数 8点 最大 4.5 ms 最大 1mA，最大 非屏蔽 300 米 屏蔽 500 米 40℃ 16 本机集成输出点数 16 输出 输出类型 继电器 允许范围 5－30V DC或5－250V AC 额定值 － 最大电流时逻辑1信号 － 10 kW负载时逻辑0信号 － 逻辑1信号 2.00A 输出组数
35、 4 输出接通点数 (最大) 16 每组－水平安装 (最大) 4 每组－垂直安装 (最大) 4 每组最大电流 8A 灯负载 30W DC/200W AC 接通状态阻抗 (接触阻抗) 0.2Ω，最大 续表2-1 6ES7 223-1PL22-0XA0性能参数表 每点漏电流 - 浪涌电流 7A，触点闭合时 过载保护 无 光隔离 - 隔离阻抗 100MΩ，最小 隔离线圈与触点之间 1500V AC，1 分钟 触点打开时 750V AC，1 分钟 每组点数 4点 Off 到 On -
36、 On 到 Off - 开关延迟 10 ms，最大 机械寿命 10,000,000开关周期 额定负载时触点寿命 100,000开关周期 非屏蔽 150 米 屏蔽 500 米 ＋5V DC (从I/O总线) 150 mA L+ 接通时每个输出9mA L+ 线圈电压范围 20.4－28.8V DC 2.4.3中间继电器的选择 中间继电器(intermediate relay)：用于继电保护与自动控制系统中，以增长触点的数量及容量。 它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的重要区别在于：接触器的主触头可
37、以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。 它一般是没有主触点的，由于过载能力比较小。所以它用的所有都是辅助触头，数量比较多。一般是直流电源供电，少数使用交流供电。其结构示意如图2-4所示： 图2-4 中间继电器结构示意图 中间继电器的选型要素 1．地理位置气候作用要素； 2．机械作用要素； 3．激励线圈输入参量要素； 4．触点输出(换接电路)参量要素； 任何自动化设备都必须切实认定实际所需要的负载性质、负载量值的大小，选用合适的继电器产品尤为重要。继电器的失效或可靠不可靠，重要指触点能否完毕所规定的切换
38、电路功能。如切换的实际负载与所选用继电器规定的切换负载不一致，可靠性将无从谈起。 设计所选用的中间继电器是欧姆龙系列的型号为MY4N-J 220/240VAC，其实物图如图2-5所示： 图2-5 中间继电器实物图 其性能参数如表2-2所示： 表2-2 中间继电器MY4N-J 220/240VAC参数 选型系列 MYJ4N 安装方式 插拔式 触点 四开四闭 触点电流 3 品牌 欧姆龙 是否带指示灯 是 线圈电压 AC 220/240V 2.4.4变频器的选择 变频器的选择一方面要按照生产工作的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的规定，然后决定选用那
39、种控制方式的变频器最合适。所谓合适是既要好用，又要经济，以满足工艺和生产的基本条件和规定为前提。 变频器的V/F控制方式，V/F控制时输出电压与运营频率之比为一定值：即U/F=K(K为常数)。V/f控制是为了得到抱负的转矩-速度特性，基于在改变电源频率举行调速的同时，又要保证马达的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都接纳这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简朴，可是这种变频器接纳开环控制方式，不能达成较高的控制机能，并且，在低频时，必须举行转矩补偿，以改变低频转矩特性。 设计选用的变频器都为施耐德变频器，其中对空压机控制使用的是施耐德ATV302HU75N4变频器，而对污水提水
40、泵控制则使用的是ATV302HU40N4变频器。变频器的保护作用有缺相保护，过流保护，过载保护，短路保护，三相不平衡保护。[6] 2.4.5电动机的选择 在该制药污水解决系统中需要用到许多电机，Y2系列三相异步电机是专为欧洲市场设计的三相异步电动机、电机出线盒置于电机机壳顶部、整机结构紧凑、外形美观大方，安装尺寸符合IEC标准，具有高效、节能、起动转矩大，使用维护方便等特点。重要性能有：绝缘等级：F；防护等级：IP54或IP55；电压：380V或415V；频率：50Hz或60Hz；冷却方式：IC411。 Y2系列电动机有两种设计，一种是合用于一般机械配套和出口需要，在轻载时有较高效率，在
41、实际运营中有较佳节能效果，且具有较高堵转转矩，此设计称为Y2-Y系列。中心高63～355mm，功率从0.12~315kW。电动机符合JB/T8680.1-1998 Y2系列(1P54)三相异步电动机（机座号63～355）技术条件。 型号含义：如Y2-200L1-2Y：“Y2”表达异步电动机第二次改型设计，“200”表达中心高，“L”表达机座长短号，“1”表达铁心长度序号，“2”表达极数，“Y”表达第一种设计（可省略）。 第2种设计是满载时有较高效率，更合用于长期运营和负载率较高的使用场合，如水泵、风机配套，此设计称为Y2-E系列，中心高80～280mm，功率从0.55～90kW。电动机符合JB
42、/T8680.2-1998 Y2系列(1P54)三相异步电动机（机座号80～280）技术条件。 型号含义：如Y2-200L2-6E：“Y2”表达异步电动机第二次改型设计，“200”表达中心高，“L”表达机座长短号，“2”表达铁心长度序号，“6”表达极数，“E”表达第二种设计。 根据上述分析，设计选择Y2-200L2-6E即可满足规定。 2.4.6电机保护器的选用 设计中选用JL-200数字穿心式100A电机保护器。 JL-200系列穿心式电动机保护器是以微电脑控制器（MCU）为核心元件，通过高精度CT检测电流，电动机保护器具有自动线性修正功能，在宽电流范围内仍具有较高的测量精度，对过载
43、短路、堵转、欠载、缺相、三相电流不平衡、过压、欠压、相序等具有可靠的保护作用；并可实现报警和事件记录。本产品具有性价比高、功能齐全工作稳定可靠、精度高、保护动作准确、安装、参数设定简朴方便等特点。可广泛合用于机械、冶金、建材、化工、纺织行业等工业三相电动机及其它电器的保护与监测。电流规格： 100A(20A～100A) 其实物图如图2-6所示： 图2-6 JL-200数字穿心式电动机保护器 JL-200系列穿心式电动机保护器的规格和参数如表2-3所示： 表2-3 JL-200穿心式电动机保护器规格和参数表 功能 缺省值 项目 内容 起动超时保护 智能设定 保护方式
44、 脱扣 短路保护 0.1s 整定值范围动作时间保护方式 ≥10Ie 0.1s 脱扣 堵转保护 智能设定 整定值范围 保护方式 500%Ie 反时限脱扣 过载保护 智能设定 整定值范围保护方式 20-100%θb 脱扣 不平衡保护 智能设定 整定值范围动作时间保护方式 20%-60% 1-40s 反时限脱扣 缺相保护 ＜1S 动作时间保护方式 ＜1S 脱扣 相序保护 OFF 动作时间保护方式 ＜0.1S 脱扣 欠压保护 OFF 整定值范围动作时间保护方式 OFF-220V-150V 10s 脱扣 过压保护 OFF 整定值范围动作时间保
45、护方式 OFF-220V-300V 10s 脱扣 2.5控制电路的设计 2.5.1故障切换电路的设计 1.控制电路的基本规定 （1）运营方式的切换。操作人员既可以切换为变频运营，也可以切换为工频运营。 （2）故障切换。在变频运营的过程中，一旦变频器发生故障，应能自动的切换成工频运营，并进行声光报警。 2.控制电路 满足上述规定的切换控制电路如图所示，运营方式由三位开关SA进行选择。其继电器控制的切换电路如图2-7所示，变频器接线图如图2-8所示： 图2-7 空压机继电器控制电路图 图2-8变频器电路设计图 QF0小型断路器，其主触点是靠手动
46、操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。当电路发生短路或严重过载时，主触点断开主电路。KA0是中间继电器的常闭触点、KM2为电机的线圈，当时KM2得电，此时开关KM2闭合，形成自锁，电路系统自/手动转换，相应于远程/就地。并且使用变频器实现对污水提高泵的变频/工频切换控制。提水泵即继电器控制电路图如图2-9所示 图2-9 污水提高泵继电器控制电路图 2.5.2配电系统设计 制药污水解决现场配电控制系统见图2-10，该系统是比较简朴的强电系统。图中使用的是三相线，各个Y2电动机连接在三条火线R、S、T上，中间接有低压断路器QF和常开主触头KM、热继电器以及变
47、频器。根据现场铭牌所注，配电图上标明了各电动机的各种参数。系统配电图如2-10所示： 图2-10系统配电图 图中RM表达动力控制系统，RO为控制回路电源，PLC为PLC电源，PH为仪表电源，最后为备用电源。 配电系统中三相线上的火线上设有一个150A的主开关，其中低压断路器具有过流保护和短路保护；增长欠压线圈即可具有欠电压保护；增长漏电模块可具有漏电保护；一般不具有过压保护，需要过压保护需要另配过电压继电器。 泵的电机和空压机配电系统如图2-11所示，图中从左往右依次是污水提高泵1，污水提高泵2，加药泵1、加药泵2、加药泵3、加药泵4，空压机1以及污泥回流泵。电路中间接有QF低压断路器
48、KM常开主触头和变频器或者是智能保护仪。变频器和JL-200数字穿心式电动机保护器实现对电路的保护。 电机配电图如图2-11所示： 图2-11 各电机的配电图 第3章 PLC控制电路程序 3.1 PLC编程流程图的设计 3.1.1总体流程设计 根据系统的控制规定，控制过程可以分为手动控制功能和自动运营功能。在手动控制模式下，每个设备可以单独运营，以测试设备的性能，如图3-1所示： 图3-1模式选择流程图 在手动模式下，可单独调试每个设备的运营，在此模式下，可以通过按钮对空压机以及各类泵进行控制，对于空压机的控制，可以通过按钮增大或减小变频器的频率来改变其速
49、度，以检测调试性能。 处在自动方式时，系统上电后，按下自动启动确认后系统运营，系统开始工作。 3.1.2 污水提高泵的PLC编程流程图 污水提高泵手动状态时一方面通过定期器T33来完毕它的变频与工频的转换当变频器出现故障时反馈开关量信号，启动配用泵。 设计的污水提高泵PLC编程流程图如图3-2所示： 图3-2 污水提高泵PLC编程流程图 3.1.3接触氧化池系统工作流程图 接触氧化池的自动控制要通过外界的反馈的信息来做出反映，通过DO仪检测污水中的含氧量来变送回开关量信号，实线对空压机的自动控制。由于空压机不也许一直处在工作状态，所以程序设定空压机30分钟的时间间
50、隔，从而达成更好的效果。 接触氧化池系统工作流程图如图3-3所示： 图3-3 接触氧化池系统工作流程图 3.1.4污泥回流系统流程图 污泥回流系统程序重要控制污泥回流泵的运营和停止，其工作过程涉及以下几个方面。 （1）自动过程开始一方面检测液面高低，若处在高位，启动污泥回流泵。 （2）若液面处在低位则停止回流泵运营。 （3）手动控制部分通过污泥回流泵反馈干接点，从而来对污泥回流泵进行故障反馈报警 污泥回流系统工作流程图如图3-4所示： 图3-4污泥回流系统工作流程图 3.2 PLC继电器端子接线及端子功能 根据编程的实际规定，设计了PLC继
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