基于PLC的城市污水处理控制系统设计（开环） - 图文(4)

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3.1.3 PLC I/O口分配

在此控制系统中，共用到14个输入和22个输出。其具体的输入输出如表3-1。

端口地址 自动开关 集水池高水位信号 SBR1池高水位信号 SBR1池低水位信号 SBR2池高水位信号 SBR2池低水位信号 SBR池手动进水开关 集水池低水位信号

紧急停车 启动鼓风机 启动进泥泵 手动/自动开关 启动滗水器 启动排泥泵 关闭排泥泵 手动开关 进水泵 粗/细格栅机 排污传送带 集水池进水泵 SBR池进水泵 SBR1池进水阀 SBR2池进水阀

滗水器 SBR1池鼓风机 SBR2池鼓风机 SBR2池出水阀 SBR1池出水阀

进泥泵

表3-1 I/O口分配

元件 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I2.0 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4

表3-1续 I/O口分配

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说明 SB0 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 SB12 SB13 SB14 SB15 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14

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端口地址 SBR1池进泥阀 SBR2池进泥阀

排泥泵 集水池高水位 集水池低水位 SBR1高水位 SBR1低水位 SBR2高水位 SBR2低水位

元件 Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5

说明 Q15 Q16 Q17 Q20 Q21 Q22 Q23 Q24 Q25

根据系统功能要求，合理分配PLC各I/O口。

3.2 SBR法的总体设计

3.2.1 方案设计

1．SBR废水处理系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制。 2．粗/细格栅除污池、集水池、SBR反应池、储泥池等的液位传感器，在选型时考虑抗干扰性能，选用电极考虑耐腐蚀性。

3．粗/细格栅除污机、各个水泵、鼓风机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。

4．鼓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空气阀。

5．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。

6．PLC选用继电器输出型。自身配有24V直流电源，外接负载时考虑其供电容量[9]。

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3.2.2 硬件电路设计

1．主电路设计

SBR污水处理电气控制系统主电路如图3-3所示。

图3-3 SBR污水处理电气控制系统主电路

主回路中交流接触器KM0、KM1、KM2、KM3、KM4、KM7、KM10、KM11、KM14、KM17分别控制进水泵M0、粗/细格栅机M1、排污传送机M2、集水池进水泵M3、SBR池进水泵M4、滗水器M7、SBR1鼓风机M10、SBR2鼓风机M11、污泥泵M14和排泥泵M17。

泵体电机分别通过热继电器FR0、FR1、FR2、FR3、FR4、FR7、FR10、FR11、FR14、FR17实现过载保护。QF为电源总开关，熔断器FU0、FU1、FU2、FU3、FU4、FU7、FU10、FU11、FU14、FU17分别实现各负载回路的短路保护。

2．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。

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。

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3-4为SBR污水处理系统PLC控制外部接线图。

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图3-4 SBR污水处理系统PLC控制外部接线图 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

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

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防止电源过载损坏或影响其他输入口的信号质量 [10]。

3.3 其他资源配置

要完成系统的控制功能除了需要PLC主机及其扩展模块之外，还需要各种传感器、接触器和变频器等仪器设备。

3.3.1 接触器选型

在控制系统中，所有设备是根据控制面板上的按钮情况或者根据传感器的反馈值进行动作的，因此需要PLC根据当前的工作情况，以及按钮的情况来控制所有设备的启停，在此用到了大量接触器：如格栅机接触器、鼓风机接触器、各种泵接触器、电磁阀接触器等。在选择接触器方面，要选选择使用寿命长，适应性强，通用性强的，从而能够适用于较恶劣的污水处理环境[11]。

3.3.2 液位计选型

液位计分为两类：一类为接触式液位计，如单法兰静压/双法兰差压液位计，浮球式液位计，磁性液位计，投入式液位计，电动内浮球液位计等。第二类为非接触式液位计，主要分为超声波液位计，雷达液位计等。

投入式液位计应用十分广泛，在石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等行业中都有应用。再加之其结构精巧，调校简单和安装方式灵活，用户能够轻松地使用。其有3种标准信号输出方式分别为4～20mA、 0～5v、 0～10mA，用户可根据需要任意选则。图3-5所示为一种投入式液位计。

图3-5 投入式液位计

投入式液位计利用流体静力学原理测量液位，其中间带有通气导管电缆及专门的密封技术，既保证了传感器的水密性，又使得参考压力腔与环境压力相通，从而保证了测量的高精度和高稳定性。因此，本设计选用投入式液位传感器[12]。

3.3.3 滗水器选型

SBR法由于是周期排水，排水时池内水位是变化的，进水时水位由最低升至最高，出水时水位由最高降至最低，故SBR反应池出水管位置必须设在最低

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