PLC在污水处理系统中的应用 西门子 课程设计.doc

福建电力职业技术学院——PLC课程设计

福建电力职业技术学院

课 程 设 计

题目： PLC在污水处理系统中的应用

专业班次： 10（三）电气1班
姓 名： 何学贤
学 号： 2010033113
指导教师： 陈丽君
学 期： 2012-2013学年第一学期
日 期： 2012年9月17日-9月28日

目录
1课题背景及意义······································3
1.1背景及意义············································3
1.2 课题控制要求·········································3
2设计的主要方案······································4
3 PLC及其周边硬件选型··································4
4系统I/O点配置及接线图······························5
5软件设计············································7
5.1状态转移图············································7
5.2梯形图················································8
5.3指令表················································9
6调试···············································10
7总结···············································10
【参考文献】

1课题背景及意义
1.1背景及意义
污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。有人调查100多座大处理厂，一半晒太阳呢，还有资金不足\成本高\效率低的，普遍效率不足70%，低的只有40%,。在这个背景下急切寻求一种新的污水工艺自动化新路子。PLC可利用计算机作为其上位机，通过网络连接PLC，对污水处理过程进行实时监控，实现少人化生产，其运行的高可靠性，易改装性有利于降低污水处理的成本，提高其生产效率。
关键词：污水处理、PLC、西门子
1.2 课题控制要求
根据污水的程度分有轻度和重度两种（可设置一个选择按钮），按下启动按钮，启动污水泵，污水到位后，关闭污水泵，启动1号除污剂泵，剂量到位后关闭1号除污剂泵。如果是轻度污水，启动搅拌泵；如果是重度污水，启动2号除污剂泵，2号除污剂量到位后，启动搅拌泵，搅拌10s，关闭搅拌泵，启动放水泵，污水放出后，延时2s，开启罐底阀门，污物自动落下，计数器自动累加1次，延时5s关闭阀门，当计数器不到3次时，延时1s，继续第二次排污工艺。当计数器累加到3次时，延时1s，计数器自动清零，小车启动，把废料运走，延时6s后，继续排污工艺。如果在排污过程中按下停止按钮，则在此次排污关闭罐底阀门后，延时1s，整个工艺停止。

图1-1 工艺流程图

2方案设想
水处理工业较多的是过程控制系统，涉及的水质在线分析仪、超声波液位传感器、加药计量泵都为标准的模拟量，一般过程控制涉及的仪表较多，为了简化处理，将所有的检测信号均用开关量表示。
图2-1 系统框图
3 PLC及其周边硬件选型
PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。本次课设内容属开关量控制为主的工程项目，控制速度要求不高，宜选用低档的小型PLC。
·I/O点数计算，本设计内容需要10点以下输入8点以下输出。
·输出型选择电压范围广适用于低频、交流控制系统的继电器输出型。
·具有通信功能，便于PLC网络系统的构成。
·品牌产品多样，易于检修、易于更换、互为备用。
综合上述选择西门子S7-224XP CN。
西门子PLC产品主要有LOGO!、S7-200CN、S7-300、S7-400等系列，其中本次应用的S7-224XP CN属于整体式PLC，有14点数字量输入点，10点数字量输出点，最多可扩展7个模块，本体集成模拟量通道2输入1输出，可作为今后变频等方面的控制，2个RS-485通信/编程口可同时进行两种通信方式。支持10种通信协议。

图3-1西门子S7-224xp CN
K-TP 178micro触摸屏是专为SIMATIC S7-200系列PLC应用而设计的，它们为小型机器和设备提供了操作和监视功能。K-TP 178micro具有5.7 英寸STN液晶显示，采用 32 位 ARM7 处理器，性能优异，由24VDC供电电源，支持现有的公司协议，更高的可靠性，防冲击和震动，并能防水耐脏。
低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器，用于对保护PLC。
表3-1正泰DZ47LE-63/2-10断路器参数
型号
额定电压
额定电流
DZ47LE-63/2-10
220V
10A
按钮是一种人工控制的主令电器。主要用来发布操作命令，接通或开断控制电路，控制机械与电气设备的运行。
表3-2施耐德XB2BA系列按钮参数
型号
颜色
操作方式
触头结构
工作电压
额定电流
XB2BA31C
绿色
开启式
1常开
220V
5A
XB2BA42C
红色
开启式
1常闭
220V
5A
接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。用于本项目中搅拌机及泵（假设功率都在10kW以下）的启/停控制。
表3-3正泰CJX8-25接触器参数
型号
额定电压
额定电流
额定控制功率
线圈电压
CJX8-25
380V
25A
11kW
220V
限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体上或者运动的物体上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路。
表3-4施耐德YBLX-ME/8108限位开关参数
型号
额定电压
操作频率
接触电阻
YBLX-ME/8108
380V
120/min
≤15mΩ
4系统I/O点配置及接线图
考虑到日后生产的发展和工艺的改进，在对系统第一次设计时应有一个输入信号就设一个输入点，而不采取节省节点的方法设计。
表3-5系统I/O点配置

输入

输出

序号
电气元件
PLC软元件
电气元件
PLC软元件
1
启动按钮
I0.0
进水泵接触器
Q0.0
2
停止按钮
I0.1
1#计量泵接触器
Q0.1
3
液位上限
I0.2
2#计量泵接触器
Q0.2
4
1#除污剂到位
I0.3
搅拌电机接触器
Q0.3
5
2#除污剂到位
I0.4
出水泵接触器
Q0.4
6
液位下限
I0.5
排污阀门接触器
Q05
7
污水程度开关
I0.6
小车电机接触器
Q0.6
8
小车到位传感器
I0.7

PLC外部线路采用0.5mm-1.5mm的导线进行连接，空气开关QF保护CPU的电源和I/O电路，所有地线端子连接到一起后接地，L+和M分别是模块提供的DC24V电源的正极和负极，用作输入电路的电源，输入部分的电源也可由外部电源提供， PLC的交流电源接在L1（相线）和N（零线）端。

图3-2 PLC外部接线图

图3-3主电路接线图
5软件设计
5.1状态转移图

5.2梯形图

6调试
把在STEP-Micro/WIN32中编辑的程序下载到S7-224XP CPU中，将S7-224XP CPU上的状态开关拨到RUN（运行）位置，黄灯灭，绿灯亮，用装在PLC上的模拟开关模拟输入信号的状态，用输出点的指示灯模拟被控对象，检查程序无误后便把PLC接到系统中去，然后对PLC外部接线作仔细检查，外部接线一定要准确、无误再接主电路，直到各部分的功能正常，并能协调一致成为一个完整的整体控制。
7总结
经过这次课程设计，让我对PLC的控制原理有了更深一步的了解，同时也发现自己在PLC方面还欠缺很多东西。初期天马行空的方案设想让我对过程控制系统和PLC的结合有了初步的了解，同时也趁课设的机会对西门子的编程方式进行了一次学习实践，对于三菱PLC我抱着学而不用的态度。最后由于所学知识和时间的局限，未能完成切实可行的完整系统。
【参考文献】
[1] 廖常初. PLC编程及应用 [M]. 3版. 北京：机械工业出版社，2009
[2] 高安邦，田敏，俞宁. 西门子S7-200PLC工程应用设计. 1版. 北京：机械工业出版社，2011
[3] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团. 深入浅出西门子S7-200PLC. 北京：北京航空航天大学出版社，2003
[4] 张杰，刘喜光，张大群，戴振生，邢德新. 水工业工程设计手册. 北京. 中国建筑工业出版社.，2000
[5] 西门子产品样本，2008
附录
LD I0.0
S M1.0
LD I0.1
R M1.0

LD M0.8
A T40
A M1.0
O SM0.1
O M0.0
AN M.01
= M0.0

LD M0.0
A I0.0
O M0.8
A T40
AN C0
O M0.9
A T41
O M0.1
AN M0.2
= M0.1
= Q0.0

LD M0.1
A I0.2
O M0.2
AN M0.3
AN M0.4
= M0.2
= Q0.1

LD M0.2
A I0.3
AN I0.6
O M0.3
AN M0.4
= M0.3
= Q0.2

LD M0.2
A I0.3
接下列
AN I0.6
O M0.3
A I0.4
O M0.4
AN M0.5
= M0.4
= Q0.3
TON T37,100

LD M0.4
A T37
O M0.5
AN M0.6
= M0.5
= Q0.4

LD M0.5
A I0.5
O M0.6
AN M0.7
= M0.6
TON T38,20

LD M0.6
A T38
O M0.7
AN M0.8
= M0.7
= Q0.5
TON T39,50
LD M0.9
CTU C0,3

LD M0.7
A T39
O M0.8
AN M0.0
AN M0.1
AN M0.9
= M0.8
TON T40,10

LD M0.8
接下列
A T40
A M1.0
A C0
A I0.7
O M0.9
AN M0.1
= M0.9
= Q0.6
TON T41,60

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