3) 电动阀上驱动电动机，其内部设有过载保护开关，为常闭触点，作为电动阀过载保护信号，PLC控制电路考虑该信号逻辑关系。
4) 1#清水泵、2#清水泵、罗茨风机电动机、电动阀电动机分别采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点通过中间继电器转换后，作为PLC的输入信号，用以完成各个电动机系统的过载保护。
5) 罗茨风机的控制要求在无负载条件下起动或停机，需要在曝气管路上设置排空电磁阀。 6) 主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器，实现短路保护。 7) 电控箱设置在控制室内。控制面板与电控箱内的电器板用BVR型铜导线连接，电控箱与执行装置之间采用端子板连接。
8) PLC选用继电器输出型。
9) PLC自身配有24V直流电源，外接负载时考虑其供电容量。PLC接地端采用第三种接地方式，提高抗干扰能力。
2．SBR废水处理电气控制原理图设计
(1) 主电路设计 SBR废水处理电气控制系统主电路如图11-2所示。
QFRSTNFU5FU6FU1FU2FU3FU4KM1KM2KM3KM4KM5NL5L63FR13FR23 M3~FR33M4~FR4阀门电动机M2M1~~1#泵（污水）2＃泵（清水）风机
图11-2 SBR废水处理电气控制系统主电路
1) 主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝气风机M3；交流接触器KM4、KM5控制电动阀电动机M4，通过正、反转完成开起阀门和关闭阀门的功能。
2) 电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。电动阀电动机M4控制器内还装有常闭热保护开关，对阀门电动机M4实现双重保护。
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3) QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。
4) 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别实现各负载回路的短路保护。FU5、FU6分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。
(2) 交流控制电路设计 SBR废水处理系统交流控制电路如图11-3所示。
L5~220VNHL1KM1-1HL2电源指示1#泵提示(潜水)2#泵提示(清水)罗茨风机上水电磁阀KM2-1HL3KM3-1HL4KA2-1KA2-2KA3-1FR1FR2FR3FR4KA1YA1HL5YA2TC220 ~ N隔离变压器1:1 LDCCOMPLC+24V上水阀指示排空电磁阀注:电动机过载保护表示采用第三种接地方式。
图11-3 SBR废水处理系统交流控制电路
1) 控制电路有电源指示HL。PLC供电回路采用隔离变压器TC，以防止电源干扰。
2) 隔离变压器TC的选用根据PLC耗电量配置，可以配置标准型、变比1：1、容量100VA隔离变压器。
3) 1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝气风机M3分别有运行指示灯HL1、HL2、HL3，由KM1、KM2、KM3接触器常开辅助触点控制。
4) 4台电动机M1、M2、M3、M4的过载保护，分别由4个热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现，将其常闭触点并联后与中间继电器KA1连接构成过载保护信号，KA1还起到电压转换的作用，将220V交流信号转换成直流24V信号送入PLC完成过载保护控制功能。
5) 上水电磁阀YA1和指示灯HL1、排空电磁阀YA2，分别由中间继电器KA2和KA3触点控制。
(3) 主要参数计算
1) 断路器QF脱扣电流。断路器为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电
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动机，断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。SBR废水处理系统有3kW负载电动机一台，起动电流较大，其余三台为1.1kW以下，起动电流较小，而且工艺要求4台电动机单独起动运行，因此可根据3kW电动机选择自动开关QF脱扣电流IQF：
IQF＝1.7IN=1.7×6A＝10.2A≈10A，选用IQF＝10A的断路器。
2) 熔断器FU熔体额定电流IFU。以曝气风机为例，IFU≥2IN＝2×2.5A＝5A，选用5A的熔体。其余熔体额定电流的选择，按上述方法选配。控制回路熔体额定电流选用2A。
3) 热继电器的选择请参考有关技术手册，自行计算参数。
(4) PLC控制电路设计 包括PLC硬件结构配置及PLC控制原理电路设计。
1) 硬件结构设计。了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质等；分析对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量；确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构配置。
2) 根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路原理图，绘制PLC控制电路，编制I/O接口功能表。图11-4为SBR废水处理系统PLC控制电路原理图，L6作为PLC输出回路的电源，分别向输出回路的负载供电，输出回路所有COM端短接后接入电源N端。
HL8HL7KM2KM1HL14HL10HL12HL9HL13HL11KM5-1KM4-1L6NKM4KM5HL6KM3KA3KA2NLAC100~224VCOM1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 COM2Y10Y11Y12Y13Y14COM3Y16Y15COM4Y17输出端FX2N-48MRDC24V24+COMX0X1X2X3X4X5X6X7X10X12X11X14X16X13X15X17X20X22X21X24X26输入端X23X25X27SQ1SQ2SB1SB3-1SB3-2SB5H1L1H2L2H3L3SB2SB4SB7电动阀控制器0.7FR0SB6KA1-1SB8 图11-4 SBR废水处理系统PLC控制电路原理图
3) KM4和KM5接触器线圈支路，设计了互锁电路，以防止误操作故障。
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4) PLC输入回路中，信号电源由PLC本身的24V直流电源提供，所有输入COM端短接后接入PLC电源DC24V的（＋）端。输入口如果有有源信号装置，需要考虑信号装置的电源等级和容量，最好不要使用PLC自身的24V直流电源，以防止电源过载损坏或影响其他输入口的信号质量。
5) PLC采用继电器输出，每个输出点额定控制容量为AC250V，2A。 表11-1和表11-2分别为SBR废水处理系统PLC输入和输出接口功能表。
表11-1 SBR废水处理系统PLC输入接口功能表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
表11-2 SBR废水处理系统PLC输出接口功能表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 工位名称 1#清水泵接触器 2#清水泵接触器 污水池高水位红色指示灯 污水池低水位绿色指示灯 清水池高水位红色指示灯 清水池低水位绿色指示灯 中水箱高水位红色指示灯 中水箱低水位绿色指示灯 9
文字符号 KM1 KM2 HL7 HL8 HL9 HL10 HL11 HL12 输入口 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 工位名称 污水池高水位开关信号 污水池低水位开关信号 清水池高水位开关信号 清水池低水位开关信号 中水箱高水位开关信号 中水箱低水位开关信号 起动按钮（绿色） 停止按钮（红色） 旋钮开关（自动） 旋钮开关（手动） 手动开电动阀旋钮开关 手动关电动阀旋钮开关 1#清水泵手动旋钮开关 2#清水泵手动旋钮开关 电动阀门开起限位开关 电动阀门关闭限位开关 电动阀电动机故障报警 电动机热保护器报警 曝气风机手动旋钮开关 输入点备用 文字符号 H1 L1 H2 L2 H3 L3 SB1 SB2 SB3-1 SB3-2 SB4 SB5 SB6 SB7 SQ1 SQ2 FR0 KA1 SB8 输入口 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 X017 X020 X021 X022 X023～X027 （续） 序号 9 10 11 12 13 14 15 16 17 工位名称 电动阀门开起绿色指示灯 电动阀门关闭黄色指示灯 开电动阀门接触器 关电动阀门接触器 电动机热保护器报警红色指示灯 罗茨风机（曝气风机）接触器 排空电磁阀继电器 上水电磁阀继电器 输出口备用 文字符号 HL13 HL14 KM4 KM5 HL6 KM3 KA3 KA2 输入口 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017 Y020～Y027 6) 根据上述设计，对照主回路检查交流控制回路、PLC控制回路、各种保护联锁电路、PLC控制程序等，全部符合设计要求后，绘制出最终的电气原理图。
7) 根据设计方案选择的电气元件，编制原理图的元器件目录表，如表11-3所示。
表11-3 SBR废水处理系统元器件目录表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 文字符号 M1～M4 FR1～FR4 FU1～FU4 FU5、FU6 QF TC SB1 SB2 SB3 SB4～SB8 KM1～KM4 KA1～KA3 HL1～HL15 YA1 YA2 YA3 PLC 名 称 电动机 热继电器 熔断器 熔断器 断路器 隔离变压器 起动按钮 停止按钮 转换开关 手动开关 交流接触器 中间继电器 指示灯 电磁阀 电磁阀 电动阀门装置 可编程序控制器 数量 4 4 12 2 1 1 1 1 1 5 4 3 15 1 1 1 1 规格型号 Y系列 JR16B-20/3 RL1-15 RT16-32X C45AD BK-100 LAY37 LAY37 LAY37-D2 LAY37-D2 DJX-9 HH52P AD16-22 ZCT-50A ZCT-15A LQA20-1 FX2N-48MR 备 注 三相交流异步电动机 参照电动机整定电流 熔体2～10A 熔体2A 脱扣电流10A 变比1：1，AC220V 绿色 红色 手动/自动转换 黑色 线圈电压：AC220V 线圈电压：AC220V LED显示，AC220V 线圈电压：AC220V 线圈电压：AC220V AC380，60W 继电器输出
(5) PLC控制程序设计
1) 程序设计。根据控制要求，建立SBR废水处理系统控制流程图，如图11-5所示，表达出各控制对象的动作顺序，相互间的制约关系。在明确PLC寄存器空间分配，确定专用寄存器的基础上，进行控制系统的程序设计，包括主程序编制、各功能子程序编制、其他辅助程序的编制等。
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