机 电 传 动 课 程 设 计
题 目:污水净化处理系统的PLC控制
姓 名 刘念 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机自081 学 号 200800314105 指导教师 靳继勇
完成日期 2011-12-23
目 录
第一章 引言………………………………………………………………………… 1 1.1课题背景……………………………………………………………………… 1 1.2设计目的………………………………………………………………………… 1 1.3设计任务及分析………………………………………………………………… 1
1.3.1任务及要求………………………………………………………………… 1 1.3.2任务分析…………………………………………………………………… 1 第二章 污水净化处理系统设计方案选择…………………………………………… 3 2.1物理法处理技术方案选择……………………………………………………… 3 2.2各污水处理方案的分析和比较………………………………………………… 4 2.3方案的确定……………………………………………………………………… 4 2.4方案三的具体实施……………………………………………………………… 5 2.4.1系统的组成介绍…………………………………………………………… 5 2.4.2工艺流程…………………………………………………………………… 5 2.4.3系统布局…………………………………………………………………… 6 第三章 I/O分配表…………………………………………………………………… 7 3.1硬件的设计……………………………………………………………………… 7 3.1.1确定PLC的CPU型号和扩展模块型号…………………………………… 7 3.1.2压差检测仪表的选择……………………………………………………… 7
3.1.3其它的输入和输出元件的选择…………………………………………… 7 3.2软件的设计……………………………………………………………………… 8 3.2.1主程序的设计……………………………………………………………… 8 3.2.2输出故障检测和报警……………………………………………………… 8
3.2.3软件设计的可行性………………………………………………………… 9 第四章 PLC硬件接线图……………………………………………………………… 10 第五章 系统控制流程图……………………………………………………………… 11 第六章 编程过程说明………………………………………………………………… 12 第七章 调试说明……………………………………………………………………… 13 7.1系统调试………………………………………………………………………… 14 7.2系统可行性阐述………………………………………………………………… 15 结束语………………………………………………………………………………… 16 参考文献………………………………………………………………………………… 17 附录……………………………………………………………………………………… 18 附录1：系统主程序………………………………………………………………… 18 附录2：故障诊断子程序…………………………………………………………… 24
第一章 引言
1.1课题背景
可编程控制器即PLC是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型的、通用的自动控制装置。现在可编程控制器已经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适应工业环境等一系列优点。为了提高污水处理厂的运行管理水平， PLC也成为了该系统的重要组成单元之一，在该系统中各单元按一定拓扑结构互相连接构成污水处理厂的控制系统。?
1.2设计目的
在冶金企业中，有大量的工业用水用于冷却，为此每天消耗大量的水资源，由于用过的冷却水含有氧化铁杂质，不宜多次循环使用。为保护环境、节约用水，需要对含有氧化铁杂质的污水进行净化处理。
1.3设计任务及分析
1.3.1任务及要求
（1）两台机组的滤水工序可单独进行，也可同时进行。而反洗工序只允许单台机组进行工作，一台机组反洗时，另一台必须等待。两台机组同时要求反洗时，1号机组优先。
（2）为保证滤水工艺的正常进行，在每台机组的管道上均安装了压差检测仪表，只要出现了“管压差高”信号，则应立即停止滤水工序，自动进入反洗工序。 （3）为增强系统的可靠性，将每台机组的磁滤器及各个电磁阀线圈的接通信号反馈到PLC输入端，一旦某一输出信号不正常，要立即停止系统工作，这样可避免发生事故。
（4）接触器输出故障检测报警。 1.3.2任务分析
(1) 两台机组的滤水工序可单独进行，要求有独立的启动/停止按钮。
(2) “管压差高”检测和反洗铃在每台机组上均单独配置。压力传感器监测到的压力值直接关系到整个控制系统的可行性，在选择差压变送器的精度要他到±3％RH的以上的精度，使得差压传感器在工作的时候能够准确的接收和发送出准确的信号。
用一个PLC模拟量输入模块和一个输出模块。让差压传感器接收的信号传送到PLC的模拟量的输入模块使模拟量转换成数字量，为了使防止在输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号，在输入电路中设置RC滤波电路，可以增加可靠性。
CPU模块的内部的工作电压一般是DC 5V，输出信号电压一般较高，一般是DC
24V和AC 220V。采用DC 0～10V，模拟量输出模块用于控制电动出水阀、进水阀、水泵等执行器。
(3) 所谓将每台机组的磁滤器及各个电磁阀线圈的接通信号反馈到PLC的输入端，如图1-1所示。考虑到由接触器控制这些线圈，当接触器线圈通电时，其动合触点应当闭合，动断触点应当断开；反之亦然，如果接触线圈通电时，其动合触点不能闭合或者动断触点不能闭合，或动断触点不能断开，可能发生事故。
图1-1输出反馈信号接线图
第二章 污水净化处理系统设计方案选择
污水处理的基本原理是利用物理法、化学法和生物法三大类。而在冶金业中污水的处理方案，就有它的独特的处理方案。对冶金业中所产生的污水中含有大量的固体渣滓污染物，对于固体渣滓污染物的处理方法一般采用物理法，物理法的基本原理是利用物理作用是悬浮状态的污染物质与水分离，在处理过程中污染物质的性质不发生变化，而在物理法的处理方法中又有以下多种处理方法。
2.1 物理法处理技术方案选择
方案一: 截留法
通常都以格栅或筛网作为污水处理厂的第一个处理工序，其主要作用是去除废水中粗大的悬浮物质，以保护后续的处理设备如污水泵，并防止管道堵塞。
格栅由一组平行的金属栅条构成，其截留悬浮物质的效率决定于栅条间隙的宽度。当格栅设在污水泵站前时，缝隙宽常大于50mm，当设在沉沙池前时，一般采用15～40mm。通过格栅的水流速度应保持在0.6～1.0m/s之间。当通过格栅的水头损失超过10cm时，应清除格栅前的污物，以免涌水现象。大型处理厂应采用机械清除格栅。格栅截留的污物被清除后，应妥善处理，方法有填埋、焚烧、堆肥或与其它污泥混合后进行消化处理，也可以将污染物粉碎后送进污水厂进口。 方案二: 膜分离的电渗析法
利用过滤性膜选择透过性对水中杂质进行浓缩、分离的方法，统称为膜分离。根据膜孔隙的大小及过滤是的动力，膜分离可分为微过滤、超过滤、纳米过滤、电渗析反渗透等。对于冶金工业废水的处理一般采用电渗析处理方法。
电渗析：电渗析是在电场作用下使溶液中离子通过膜进行传递的过程，所应用的膜为离子交换膜。阳离子交换膜只允许阳离子透过，阴离子交换膜则只允许阴离子通过。在电渗析设备中，阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列于正负两个电极之间，并用特别的隔板将其隔开，形成脱盐水和浓缩水两个系统。在直流电场作用下，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，由于离子交换膜的选择透过性，淡室中的盐水逐渐淡化，浓室中的盐水被浓缩，以此实现脱盐的目的。
电渗析用于重金属工业的废水处理。 方案三: 磁力分离法
磁力分离是利用磁场力截留和分离废水中污染物质的方法。主要应用于去除废水中