2014年5月
小型废水处理控制系统设计
摘要
本文通过对传统污水处理技术及工艺分析并阐述其生产工艺，以住宅小区、校园生活污水处理为背景，确定SBR工艺为系统的总体方案，PLC为控制核心,完成控制系统的主电路、控制电路。同时，进行系统硬件和软件设计，确定系统电气设计。
关键词: 生活污水 PLC SBR 污水处理控制系统
i
小型废水处理控制系统设计
Abstract
Through conventional sewage treatment technology and process analysis in this paper and its production process, on the background of residential quarters, schoolyard domestic sewage treatment, determine the overall programmer of SBR process for the system, PLC for control of the core, complete control systems for main circuit and control circuit. At the same time, the system hardware and software design, determine the electrical design of the system.
Keywords：Domestic sewage
PLC
SBR
The control system of sewage treatment
ii
小型废水处理控制系统设计
目录
绪论 .................................................................... 1 第一章 小型废水处理控制系统工程概述 ..................................... 3
1.1 废水处理系统工艺的选用原则 ....................................... 3 1.2 小型废水处理系统工艺选择 ......................................... 3 1.3 小型废水处理控制系统设计任务 ..................................... 6
1.3.1 SBR废水处理系统系统组成 .................................... 7 1.3.2 SBR废水处理系统动力设备 .................................... 7 1.3.3 SBR污水处理系统工艺流程 .................................... 7 1.3.4 小型废水处理控制系统设计要求 ............................... 9
第二章 PLC控制技术简介 ................................................. 10
2.1 PLC性能简介 .................................................... 10
2.1.1 PLC定义 ................................................... 10 2.1.2 PLC特点 ................................................... 10 2.1.3 PLC的主要功能 ............................................. 12 2.1.4 PLC的应用领域 ............................................. 13 2.2 PLC的基本结构与工作原理 ........................................ 13
2.2.1 PLC的硬件系统 ............................................. 13 2.2.2 PLC的软件系统 ............................................. 16 2.2.3 PLC工作原理 ............................................... 16 2.3 PLC 控制系统设计原则与步骤 ...................................... 18
2.3.1 PLC控制系统设计原则 ....................................... 18 2.3.2 PLC控制系统设计步骤 ....................................... 18 2.4 PLC控制系统硬件选择 ............................................ 19
2.4.1 PLC选择 ................................................... 19 2.4.2 I/O模块选择 ............................................... 21 2.4.3 电源模块以及其他外设选择 .................................. 22
第三章 小型废水处理控制系统硬件设计 .................................... 23
3.1 总体方案说明 .................................................... 23 3.2 小型废水处理控制系统电气设计 .................................... 23
3.2.1 主电路设计 ................................................ 23 3.2.2 交流控制电路设计 .......................................... 24 3.2.3 PLC控制电路设计 ........................................... 25 3.2.4 电气控制柜元件布置 ........................................ 29 3.2.5 电气控制屏元件布置 ........................................ 29 3.3 主要参数计算 .................................................... 30 3.4 硬件选择 ........................................................ 31 第四章 小型废水处理控制系统软件设计 .................................... 33
4.1 小型废水处理控制系统控制流程 .................................... 33 4.2 PLC程序设计 .................................................... 34 4.3 小型废水处理控制系统PLC梯形图程序及指令表 ...................... 37 4.4系统调试 ........................................................ 46
4.4.1 模拟调试 .................................................. 46 4.4.2 现场调试 .................................................. 51
I
小型废水处理控制系统设计
第五章 设计总结和展望 .................................................. 52
5.1 设计总结 ........................................................ 52 5.2 展望 ............................................................ 52 参考文献 ............................................................... 53 附录 ................................................................... 54
附录一：电气主接线图 ................................................ 54 附录二：交流控制电路 ................................................ 55 附录三：PLC外部接线图 .............................................. 56 附录四：控制柜电气平面布置图 ........................................ 57 附录五：控制面板平面图 .............................................. 58 附录六: I/O分配表 .................................................. 59 附录七：小型废水处理控制系统PLC梯形图及指令表 ...................... 62 附录八：元件清单 .................................................... 71 谢辞 ................................................................... 72
II
小型废水处理控制系统设计
绪论
水资源是人类生产生活中最关键的资源，现在人类面临水危机已是不争的事实。截至2011年底，我国水资源总量约为2.4万亿立方米，约占全球水资源总量的7%，居世界第六位。但由于我国人口占世界比重的20%，人均水资源仅占世界平均水平的四分之一，世界排名第88位，被列为世界人均水资源贫乏国家之一。我国660多个城市中，缺水城市有400多个，其中严重缺水城市 114个。即便在多水的长江流域也有缺水城市59个，缺水县城155个。其中不少缺水城市为水质型缺水城市。我国缺水城市数量的增幅大致与城市化进程保持一致。我国水资源短缺、水污染严重 、水循环利用率较低，水土流失严重、水资源浪费严重。因此如何有效的进行水资源的循环利用成为了一个重要问题。
2010年全国污水排放总量610万吨，同比增长3.4%，自“十一五”以来，我国污水排放总量增速放缓，由“十五”期间的8%左右降到2010年的3%左右。我国城镇污水处理能力在“十一五”时期获得极大提升，近两年又持续保持增速。截至2011年底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3135座，污水处理能力达到1.36亿立方米/日。全国正在建设的城镇污水处理项目达1360个，总设计能力约2900万立方米/日。
从城市化程度方面来看，中国城市化发展进程已经进入了国际公认的加速发展时期，2010年，中国城市化水平已接近50%；预计2020年，城市化发展将达到58%左右。通过对城市用水和建设用地保障程度变化机理与规律的分析发现，过去30年全国城市化水平每提高1%需新增城市用水17亿立方米，其中需增城市生活用水9.4亿立方米，需增城市工业用水7.6亿立方米，随着城市化程度加快，用水量增加，同时排水量增长，污水处理需求也随之加大，再生水的利用也成为缓解水资源压力的有效途径。
许多发达国家的用水理念是尽量减少洁净水的使用，减少污水的排放，实现水资源的循环利用。再生水利用的历史也比较久远，早在19世纪，伦敦、波士顿、巴黎等城市就有关于合法使用再生水的法案出台。随着污水再生利用技术的不断提高，再生水在工业、农业、市政生活等方面都得到了越来越广泛的应用。另外，再生水作为一种重要的水资源在世界其他许多发展中国家也得到越来越广泛的应用。例如墨西哥、阿根廷、巴西等国都开始利用再生水，其中用于农业灌溉的比例最大。再生水和海水
1
小型废水处理控制系统设计
淡化、跨流域调水相比，其成本低，也助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。无论是从技术、经济还是途径方面来看都是缓解水危机的最佳方式之一。
近年来，我国的污水处理产业得以较快发展，但与国外发达国家相比，我国的污水处理效率、成本都有较大的差距。其中城市生活污水处理效率远远低于国外发达国家，国外的城市污水处理已成为稳定的市场。不断加强我国的污水处理效率和力度，对改善环境质量和人民生活环境，促进可持续发展有着重大的意义。
2
小型废水处理控制系统设计
第一章 小型废水处理控制系统工程概述
废水处理：为使废水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程。
废（污）水处理厂：从污染源排出的废（污）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所，又称污水处理站。
根据日处理污水量将污水厂分为大、中和小型污水处理厂：日处理量大于10万立方米的称为大型污水处理厂，日处理在1万立方米至10万立方米的称为中型污水处理厂，日处理小于1万立方米的称为小型污水处理厂。由于经济条件的限制，小型污水处理厂将会越来越多，最终小型污水厂的数量将超过大中型污水厂。
1.1 废水处理系统工艺的选用原则
在废水处理系统的设计中，方案的选择具有极其重要的地位。一般来说，废水处
理工艺的选择有以下几个原则：
1. 技术合理。重视工艺所具备的的技术指标的先进性，同时必须充分考虑适合当前的实际情况和工程性质。工艺的选择更注重成熟性和可靠性，以降低技术风险，保证其长远的经济效益。
2. 经济节能。节省工程的投资时废水处理厂建设的重要前提。合理确定处理标准，选择简洁紧凑的处理工艺，尽可能减少占地，同时，必须充分考虑节省资源。
3. 易于管理。必须考虑当前现有的运行管理水平，尽可能做到设备简单，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特别注重工艺本身对水质的变化的适应性及处理出水的稳定性。
任何一种工艺都有利弊，关键在于适应性。在工程实践中应具体情况具体分析、因地制宜、综合比较，做出优化选择。
1.2 小型废水处理系统工艺选择
1. A/O工艺
3
小型废水处理控制系统设计
20世纪60年代，Ludzack和Ettinger首次提出了前置反硝化工艺，即Ludzack-Ettinger脱氮工艺，将反硝化段设置在系统的前端，直接利用污水中的有机物作为反硝化的碳源，解决了碳源不足的问题。但好氧池的硝酸氮也会被携带至沉淀池，影响沉淀池水质。20世纪70年代，Barnard又提出改良型Ludzack-Ettinger脱氮工艺，即广泛应用的A/O工艺。A/O工艺中，好氧池的混合液和沉淀后的污泥同时回流到缺氧池，这样，回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后，反硝化菌以原废水中的有机碳为碳源，不需要外加碳源，使反硝化脱氮得以充分进行。
A/O法的基本原理是：在常规活性污泥法基本流程的基础上，为了除磷或脱氮，将厌氧状态组合到活性污泥法中，即在生化反应池中隔开一段作为厌氧段，其他部分仍然保留好氧状态;或使生化反应池反复周期性的实现厌氧、好氧状态。A/O法有以脱氮为主的缺氧/好氧(A1/O)工艺和以除磷为主的厌氧/好氧(A2/O)工艺。
2. A2/O工艺
A2/O工艺是在20世纪70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺(A2/O工艺)的基础上开发出来的，同时具有脱氮除磷的功能。此工艺在A2/O工艺的基础上增设一个缺氧池，为达到硝化脱氮的目的，将好氧池流出的部分混合液回流至缺氧池前端。A2/O工艺的特点是将脱氮、除磷和降解有机物三个生化过程巧妙地结合起来，在厌氧和缺氧段提供不同的反应条件完成除磷脱氮，在最后的好氧段为三个指标的处理提供了共同的反应条件，能够用简单的流程，尽量少的构筑物完成复杂的处理过程，给工程实施创造方便条件。
3. 氧化沟工艺。氧化沟内分为厌氧、兼氧、缺氧段，采用A2/O原理。该工艺将好氧段的泥水混合液大部分回流至厌氧段，以达到脱氮的目的。一体化氧化沟工艺可以完成有机污染物的去除、硝化反硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能。
氧化沟工艺的特点：在去除有机污染物的同时可达到除磷脱氮目的；工艺简单、水力停留时间较短；在厌氧-缺氧-好氧条件下交替运行，不易引发污泥膨胀。
氧化沟工艺其运行方式灵活多变、处理功能综合稳定，不仅在国际上得到广泛的应用，在我国废水生物处理中也是一种较为重要的主体工艺。
4. AB工艺法。AB法是吸附—生物降解工艺（Adsorption Biodegradation）的简称。该工艺将曝气池分为高、低负荷两端，个具有独立的沉淀和污泥回流系统。A段（高负荷段）停留时间为20~40 min，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，去除生物化学需氧量（BOD）达50%以上。B段（低负荷段）与常规活性污泥
4
小型废水处理控制系统设计
法相似，负荷低，泥龄较长。
但AB法污泥产量较大，A段污泥有机物含量极高，污泥后续稳定化处理时会增加一定的投资和费用。此外，由于A段去除了较多的BOD，可能会造成碳源不足，难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低的场合，B段运行较为困难，页难以发挥优势。
5. SBR 工艺
SBR是序批式活性污泥法(Sequence Batch Reactor)的简称(间歇式活性污泥法)，SBR法早在1914年即已开发，20世纪70年代初出现于美国，SBR工艺去除有机污染物与传统活性污泥工艺完全一致，只是运行方式不同，他的主体构筑物是SBR反应池，污水依次完成曝气、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序。可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，简化了工艺流程，省去了初次沉淀池和二次沉淀池，节省土地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，实现除磷脱氮的目的。
相比较国内传统污水处理流程工艺SBR工艺具有一些优于传统活性污泥法的特征：
（1）SBR工艺运行简单，基本实现无需搬运操作，进水、曝气、沉淀、排水、闲置五道程序可由一台小型的PLC实现程序控制，运行的程序也可根据水质变化情况重新编排。使本来十分繁琐的操作变成全自动运行；
（2）造价低，占地少，不设置一沉池、二沉池，没有污泥回流系统，多数情况下也可不设调节池，因此可减少占地，降低造价；
（3）耐冲击负荷。污水逐渐进入池内，被池内的水缓慢稀释，污水与原池内的水的比例是逐渐提高的，所以耐水质变化的冲击；
（4）出水水质好。池内水沉淀时是在水平流速为零的理想静止状态下沉淀，沉淀效果好。池内溶解氧值交替变化。沉淀排水时，溶解氧接近零，抑制了丝状菌的生长，污泥沉淀性能好；
（5）能耗低。由于池内溶解氧的交替变化，使溶解氧浓度梯度大，提高了氧的利用率。没有污泥回流系统，节省了能耗，降低了运行费用；
（6）除磷脱氮。一个运行周期内，厌氧、兼氧、好氧交替变化，在一个池内实现了除磷脱氮。
SBR工艺有很多种类型，除了常规SBR工艺之外，还有一些变型，如循环活性污泥CAST及CASS工艺、改良式序列间歇反应器MSBR工艺、间歇循环延时曝气系统ICEAS工艺、交替运行一体化UNITANK工艺等。
5
小型废水处理控制系统设计
CAST工艺是序批式活性污泥法SBR工艺的改良型工艺，一般分为三个反应区：一区为生物选择区，二区 为缺氧区，三区为好氧区。CAST反应池由选择器和反应池组成，CAST在沉淀期和滗水期不进水并具有污泥回流系统。运行操作过程为：进水阶段搅拌(在厌氧状态下释放磷)→反应阶段(在好氧状态下降解有机物、硝化和磷吸收)→沉淀排水排泥阶段(通过排泥除磷、利用沉淀过程中的缺氧条件进行反硝化脱氮)→闲置阶段(再生污泥，准备进入下一个运行周期)。
MSBR的工艺流程和结构形式综合了Bardenpho、A2/O、氧化沟、CAST等脱氮除磷工艺的优点，为各种微生物生存创造了最佳的环境条件和水力条件，使有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化、磷的释放和吸收等生化过程一直处于高效反应状态，提高了反应效率，整个系统采用组合式联体结构，减少了占地面积，
降低了运行费用。对传统SBR法进行了改进，开发了连续流序批式活性污泥法新工艺(简称MSBR)，该工艺能够保证连续进出水及保持固定水位，同时又省却了初沉池和二沉池。系统综合了以往其它除磷脱氮工艺的优点，去除有机污染物效率更高，除磷脱氮效果更好，运行更稳定。
本项目主要处理生活污水，其污染较轻、污泥量少，拟采用SBR工艺，其处理水质好，系统效率高、占地省、自控运行，特别适用于中小污水处理厂。近年来，由于自动控制技术、检测技术的发展，PLC在自动化方面广泛应用以及水质检测仪表的普及，SBR工艺以其独特的有时在近年来得以迅速推广，称为世界污水处理技术中应用最为广泛的工艺技术。
生活污水进过粗格栅，去除污水中较大的垃圾、漂浮物；再通过细格栅，将较小的漂浮物去除；在调节池中进行初沉淀；然后进入曝气池进行厌氧、好氧处理，沉淀后，上层清液作为净化后的清洁用水排放到1#清水池蓄水；然后供给利用。
1.3 小型废水处理控制系统设计任务
SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对生活污水
进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
SBR废水处理系统方案要充分考虑现实生活中生活区较为狭小的特点，力求达到设备体积小，性能稳定，工程投资少的目的。废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响废水处理效果，因此采用地埋式砖混结构处理池以降低温度对处理
6
小型废水处理控制系统设计
效果的影响。同时，SBR废水处理技术工艺参数变化大，硬件设计选型与设备调试比较复杂，采用先进的PLC控制技术可以提高SBR废水处理的效率。 1.3.1 SBR废水处理系统系统组成
SBR污水处理系统分别由曝气池、清水池、中水水箱、电控箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等部分组成， 在曝气池、清水池、中水水箱中分别设置液位开关， 用以检测水池与水箱中的水位。SBR污水处理系统示意图如图1-1所示。
图1-1 SBR废水处理系统示意图
1.3.2 SBR废水处理系统动力设备
该小型废水处理系统中所使用的动力设备（电动阀、水泵、罗茨风机），均采用三相交流异步电动机，电动机和电磁阀选配防水防潮型。
电动阀：阀体D97A 1X5-10ZB-125mm，电动装置LQ20-1，AC380V，60W。 曝气罗茨风机：TSA-40，0.7m3/min，1.1KW。
1#清水泵：立式离心泵LS50-10-A，扬程10m，流量29m3/h，1KW。 2#潜水泵：立式离心泵LS40-32.1，扬程30m，流量16m3/h，3KW。 1.3.3 SBR污水处理系统工艺流程
第一阶段： 当曝气池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀会自动开起纳入
7
小型废水处理控制系统设计
污水。当曝气池纳入的污水至正常高水位时，电动阀自动关闭，曝气池中污水呈微氧和厌氧状态。
第二阶段：采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、除臭、平衡菌群的pH 值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。整个好氧( 曝气) 时间一般需要6~ 8 h。在曝气管路上安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开启，罗茨风机延时空载启动，然后排空电磁阀关闭，曝气池开始曝气。
第三阶段：当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开启，罗茨风机空载停机，然后排空电磁阀延时关闭。曝气风机在无负荷条件下启动和停止，能起到保护电动机和风机的作用。进入沉淀阶段。
第四阶段：经过0. 5 h的水质沉淀，PLC下达启动1#清水泵指令，将沉淀后的水泵入到清水池。当清水池中的水位升至正常高水位时，1#清水泵自动停止运行。这时2#清水泵自动启动向中水箱泵水，当水箱内达到正常高水位时， 2#清水泵自动停止运行，这时中水箱内的水全部完成处理过程。
如图1-1所示，当中水箱内水位降至低水位时， 2#清水泵又自动启动向中水箱泵水。当污水池中的水位降至低水位时，电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。
SBR废水处理系统一个工作周期共有五个阶段：进水、曝气、沉淀、出水、闲置。如图1-2所示：
SBR污水处理技术针对污水水质不同选用生物菌群不同， 工艺要求有所不同，电气控制系统应具备参数可修正功能，以满足污水处理的要求。
图 1-2 SBR工艺反应流程图
8
小型废水处理控制系统设计
1.3.4 小型废水处理控制系统设计要求
1. 控制装置选用PLC作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配PLC机型和
I/O接口。
2. 可执行手动/自动两种方式，应能按照工艺要求编辑程序并可实时整定参数。 3. 电动阀上驱动电动机为正、反转双向运行，因此要在PLC控制回路加互锁功能。 4. PLC的接地应按手册中的要求设计，并在图中表示或说明。
5. 为了设备安全运行，考虑必要的保护措施，入如电动机过热保护、控制系统短路保护等。
6. 绘制电气原理图：包括主电路、控制电路、PLC硬件电路，编制PLC的I/O接口功能表。
7. 选择电器元件、编制元器件目录表。
8. 绘制接线图、电控柜布置图和配线图、控制面板布置图和配线图等。 9. 采用梯形图或指令表编制PLC控制程序。
9
小型废水处理控制系统设计
第二章 PLC控制技术简介
2.1 PLC性能简介
可编程序控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信技术及网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它面向控制过程、面向用户，适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为了现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。PLC装置已成为自动化系统的基本手段，并在各行各业获得了非常广泛的应用。
2.1.1 PLC定义
PLC（可编程序控制器）定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的面向用户指令，并能通过数字或模拟输入/输出模块，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
2.1.2 PLC特点
（1） 通用性强、灵活性好、接线简单
PLC是专为在工业环境下应用而设计的，面向工业控制的鲜明特点。通过选配相应的控制模块便可适用于各种不同的工业控制系统。同时，由于PLC采用逻辑存储，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，单生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变PLC的硬件，只需更改程序，改变控制逻辑，其连线少、体积小，加之PLC中的每只软元件触点数理论上无限制，因此，灵活性和扩展性很好。另外，PLC的接线十分方便，只需将输入信号的设备与PLC的输入端子相连，将受控的执行设备和输入端子相连即可。
继电器控制系统是针对各种控制要求专门设计的，只要控制系统改变，其接线就要跟随改动，因而专用性强，通用性差。另外，继电器的触点数目有限，一般每只只有4~8对触点，因而继电器控制系统连线多且复杂、体积大，其灵活性和扩展性很差。
（2）功能强、功能的扩展能力强
10
小型废水处理控制系统设计
PLC具有很强大的功能系统，用程序可实现任意复杂的控制功能。第一，PLC利用程序进行定时、技术、顺序、步进等控制，十分准确可靠。而用继电器控制时，需要用大量的时间继电器、计数器、步进控制开关等设备，其准确性与可靠性无法与PLC相比。第二，PLC还具有A-D和D-A转换、数据运算和处理、运动控制等功能，因此，它既可对开开关量进行控制，又可以对模拟量进行控制。第三，PLC具有通信联网功能，因此它不仅可以控制一台电机、一条生产线，还可以控制一个机群、多条生产线，它既可现场控制，也可远距离对生产过程监控。
目前，PLC产品已系列化、模块化和标准化，能方便灵活地扩展大小不同、功能不同的控制系统。组成系统后，即使控制程序发生变化，只要修改软件即可，增强了控制系统的柔性。
（3）可靠性高、抗干扰能力强
为了确保PLC在恶劣的工业环境中能可靠地工作，再设计上强化了拍咯出的抗干扰能力。在硬件方面，采用了电磁屏蔽、滤波、光电隔离等一系列抗干扰措施。在软件上，PLC采用了故障检测、信息保护和恢复、设置警戒时钟、加强对程序的检查和校验、对程序和动态数据进行后背保护等，进一步提高了可靠性和抗干扰能力。一般PLC允许工作环境温度为60oC，允许环境湿度为15%~85%（无结露），PLC还具有抗振荡、抗噪声、抗射频等能力，因而可靠性极高。
继电器逻辑控制系统由于使用大量机械触点，路线多，触点开闭会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此，可靠性和可维护性差。
（4）定时准确，定时范围宽
PLC内部提供了许多定时器和计数器元件，通过不同的赋值，可以实现任意范围内的时间定时，且定时准确。而继电器控制系统中的他、定时器是靠硬件设备来实现的，其定时范围和定时的准确性均受到很大的限制。
（5）编程和接线可同步进行
PLC控制系统，采用软件编程取代继电器硬接线实现控制功能，即使一个非常复杂的控制，也很容易通过编程实现，且能事先进行模拟调试，极大地减轻了繁重的现场安装接线工作。另外，由于PLC控制系统的硬件可按控制系统的性能，输入/输出点数和内存容量大小等来配置，是系统的设计、编程和现场接线可同时进行，因而极大地缩短开发周期，提高了工作效率。
用继电器控制完成一项控制过程，首先必须按工艺要求画出电气原理图，然后再
11
小型废水处理控制系统设计
画出继电器控制柜（屏）的布置和接线图等图样，其设计、安装、装配、接线和实验等工作所需要的时间长，且以后修改十分不便。
2.1.3 PLC的主要功能 （1）开关量逻辑控制
开关量逻辑控制是PLC的最基本功能。PLC具有强大的逻辑运算能力，它提供了与、或、非等各种逻辑指令，可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制，常用与取代传统的继电器控制系统。使用PLC提供的定时、计数指令，可实现定时、计数功能，其值即可由用户在编程时设定，也可用数字拨码开关来设定，其值可进行在线修改，操作灵活方便。
（2）模拟量控制
在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。PLC提拱了各种智能模块，如模拟量输入模块、模拟量输入模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟输入模块、热电阻用模拟输出模块等，通过使用这些模块，把现场输入的模拟量经A-D转换后送CPU处理；而CPU处理的数字结果，经D-A转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。
（3）闭环控制过程
使用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且可以进行闭环控制。配置PID（比例—积分—微分）控制单元或模块，对控制过程中某一变量进行PID控制。
（4）定时、定位、计数控制
PLC具有定时控制的功能，它为用户提供了若干个定时器。定时器的时间可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨码盘开关在外部设定，实现定时或延时控制。
定位控制是PLC不可缺少的控制功能之一。PLC提供了定位模块、脉冲输出模块等智能模块，以实现各种需求的定位控制。
PLC具有技术控制的功能，它为用户提供了若干个计数器或高数技术模块。计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨码开关在外部设定，实现计数功能。
（5）网络通信
现代PLC具有网络通信功能，它既可以对远程I/O端口进行控制，又能实现PLC与PLC、PLC与计算机之间的通信，从而构成“集中管理，分散控制”的分布式控制
12
小型废水处理控制系统设计
系统，实现工厂自动化。
2.1.4 PLC的应用领域
PLC是一种很有特色和发展前景的新型工业控制装置，它不仅可以代替传统的继电器控制系统，使硬件“软”化，加上它具有运算、计数、定时、通信和联网等功能，还可用于输入和输出点数较多、控制要求发杂的工业控制场合。按照应用类型划分，PLC的应用可以划分为：
（1）开关逻辑和顺序控制：这是PLC最基本的控制功能，在工业场合应用最广泛，可代替继电器控制系统。它既可用于单机控制，又可用于多机群控制及自动化生产线的控制。
（2）过程控制：PLC通过模拟量I/O模块，可对温度。流量等连续变化的模拟量进行控制。大中型PLC都具有PID闭环控制功能，并广泛应用于电力、化工、机械、冶金等行业。
（3）运动控制：PLC可应用于对直线运动或圆周运动的控制，如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。
（4）多机控制网络系统：PLC与PLC之间、PLC与计算机之间及其他智能控制设备之间可以联网通信，实现远程数据处理和信息共享，从而构成工厂计算机集成制造（生产）系统。
2.2 PLC的基本结构与工作原理
2.2.1 PLC的硬件系统
PLC专为工业场所设计，采用了典型的计算机结构，硬件电路主要由中央处理器
（CPU）、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路以及编程器等外设接口组成。CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。图2-1 为典型PLC的基本结构图。
13
小型废水处理控制系统设计
图 2-1 PLC基本结构见图
1. CPU模块
CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接受并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中。同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。运行后，从用户程序存储器中逐条读出指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
2.存储器（RAM和ROM）
与计算机一样，PLC系统中也主要有两种存储器：一种是可读/写操作的随机存储器（RAM），另一种是只读存储器（ROM、PROM、EPROM和E2PROM）。在PLC中，存储器只要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。ROM用来存放系统程序，它是使软件固化的载体，相当于通用计算机的BIOS；RAM则用来存放用户的应用程序。
3. I/O模块
PLC的对外功能，主要通过各种I/O模块与外界联系，按I/O点数确定模块规格和数量，I/O模块可多可少，但其最大数量受CPU所管理的基本配置能力的限制，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点数反映输出锁存器状态。
I/O模块式PLC与工业生产现场输入设备、输出设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测所需的过程信息，又可将处理后的结果传送给外部
14
小型废水处理控制系统设计
设备，驱动各种执行机构，实现生产过程控制。
I/O接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。
4. 电源模块
电源模块在PLC中所起的作用是极为重要的，因为PLC内部各部件都需要它来提供稳定的直流电压和电流。PLC内部有一个高性能的稳压电源，有些是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC个模块的集成电路提供工作电源，并备有锂电池（备用电池），保证外部电源故障时内部重要数据资料不致丢失。另外，有的电源还为输入电路提供24V的工作电压。电源按其输入类型分为：交流电源、输入为交流220V或110V直流电源、输入为直流电压，常用的为24V。
5.智能接口模块
智能接口模块是独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地工作。
PLC的智能接口模块种类很多，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。
6. 编程器
编程器是PLC的最重要的外围设备，一般分为简易编程器和图像编程器两类。编程器的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC的内部状态和参数，与PLC进行人机对话，它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。编程装置可以使专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器由PLC厂家生产，专供该厂家生产的某些PLC产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接口等部件组成。专用编程器由简易编程器和智能编程器两类。
7. 其他外部设备
除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。
EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。为了使调试好的用户程序不易丢失，经常用EPROM写入器将PLC用户程序保存到EPROM中。PLC内部的半导体存储器称为内存储器。有时可用外部的磁带、软盘和用半导体做成的存储盒等来存储PLC的用户程序，这些存储器称为外存储器。外存储器
15
小型废水处理控制系统设计
一般通过编程器或其他智能模块提供的接口，与内存储器之间相互传送用户程序。
人/机接口装置用来实现操作人员与PLC控制系统的对话。最简单、最普遍的人/机装置由安装在控制台上的按钮、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光报警器等器件构成。对于PLC系统，还可采用半智能型CRT人/机接口装置和智能型终端人机接口装置。版智能型CRT人/机接口装置可长期安装在控制台上，通过通信接口接收来自PLC的信息并在CRT上显示出来；而智能型终端人/机接口装置由自己的微处理器和存储器，能够与操作人员快速交换信息，并通过通信接口与PLC相连，也可作为独立的节点接入PLC网络。 2.2.2 PLC的软件系统
PLC软件由系统程序和用户程序组成。系统程序由PLC制造厂商设计编写，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接对其读写与更改。系统系统一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。
PLC的用户程序时用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大的电气技术人员，为满足他们的传统习惯，PLC的主要编程语言采用比计算机语言简单、易懂、形象的专用语言。
PLC的编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上可以归纳为两种类型：一是采用字符表达式的编程语言，如语言表达等；二是采用图形符号表达式的编程语言，如梯形图等。 2.2.3 PLC工作原理
PLC源于用计算机控制来取代继电器、接触器，所以PLC与通用计算机具有相同之处，如具有相同的基本结构和相同的指令执行原理。但是，两者在工作方式上却有很大的区别，不同点体现在PLC的CPU采用循环扫描工作方式，集中输入采集，集中进行输出刷新。I/O映像区分别存放执行程序之前的个输入状态和执行过程中各结果状态。
1. 建立I/O映像区
在PLC存储器内开辟了I/O映像区。I/O映像区的大小由PLC的程序决定，对于
16
小型废水处理控制系统设计
系统的一个输入点总有输入映像区的某一位与之对应。对于程序的每一个输出点都有输出映像区的某一位与之相对应。系统的输入、输出点的编址号与I/O映像区寄存器地址号相对应。PLC工作时，将采集到的输入信号状态存在输入区对应的位上，将运算结果存放到输出映像区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需“输入继电器”、“输出继电器”的数据取自I/O映像区，而不直接与外部设备发生关系。
2. 循环扫描工作方式 （1）PLC的工作过程
PLC上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按一定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程的实质上是按顺序循环扫描的过程，PLC的工作过程如图2-2所示。
图2-2 PLC的工作过程
（2）用户程序的扫描过程
PLC的工作过程与CPU的操作方式有关。PLC对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段，即输入采样、程序执行和输出刷新，如图2-3所示。
17
小型废水处理控制系统设计
图2-3 PLC用户程序的工作过程
2.3 PLC 控制系统设计原则与步骤
2.3.1 PLC控制系统设计原则
1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。
2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。（不宜盲目追求高度自动化和高性能指标！）
3. 保证控制系统安全可靠。（在正常或非正常时都安全！）
4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
5. 编制程序时要求程序结构清楚、可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。
2.3.2 PLC控制系统设计步骤
1. 分析控制对象及工艺流程的特点与要求，明确控制任务，合理选择控制方式及控制参数。
2. PLC控制系统的硬件配置：合理科学的选型； 3. 分配I/O编号：画出I/O连接图及I/O分配表；
18
小型废水处理控制系统设计
4. 应用程序设计：最大限度的满足生产要求； 5. 程序调试及固化：模拟及现场反复调试。
图2-4 PLC控制系统设计步骤
2.4 PLC控制系统硬件选择
2.4.1 PLC选择
PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
PLC的机型选择的基本原则是在满足功能的要求下保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：
1. 合理的结构形式
PLC主要有整体式和模块式两种结果形式。整体式PLC的每一个I/O点数的平均价格比模块式的低，且因体积小，一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便，在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模
19
小型废水处理控制系统设计
块的种类等方面选择余地大，企鹅维修方便，一般用于较复杂的控制系统。
2. 安装方式的选择
PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低；远程I/O式适用于大型系统，需增设驱动器和远程I/O电源；多台PLC联网分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但需加设通信模块。
3. 相应的功能要求
一般小型（低端）PLC具有运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可以满足。对于以开关量为主，带少量模拟量控制的系统，可选用带A—D转换和D—A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低端PLC。
4. 响应速度要求
PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次的PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I/O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断模块的PLC等。
5. 系统可靠性的要求
对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对于可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。
6. 机型尽量统一
（1）其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。
（2）其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 （3）其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。
7. PLC容量的选择 （1）I/O点数的选择
满足实际需要，再加10% ~ 15%的余量。 （2）存储容量的选择
经验公式：容量=开关量10+模拟量100+20%~30%余量
20
小型废水处理控制系统设计
2.4.2 I/O模块选择
1. 开关量I/O模块的选择
（1）开关量输入模块的选择
1）输入信号的类型及电压等级：距离远的信号，要选电压等级较高的。 2）输入接线方式：分组式的价格较汇点式的价格高。
3）注意同时接通的输入点数量：同时接通的点数一般不要超过输入点数的
60%
4）输入门槛电平：其值越高，抗干扰能力越强。
（2）开关量输出模块的选择
1）输出方式：有R、S、T三种，各有区别； 2）输出接线方式：根据输出设备的电源要求选； 3）驱动能力：根据输出设备的额定值选；
4）注意同时接通的输出点数量：会同时接通的输出设备的累计电流值应小于
公共端允许通过的电流值；
5）注意输出模块能够输出的最大电流，与负载的类型、环境温度等因素有关。
2. 模拟量I/O模块的选择
（1）模拟量输入模块选择
1）模拟量值的输入范围：电压或电流应与现场检测信号范围相对应； 2）模拟量输入模块的参数指标：分辨率、精度和转换时间等必须满足现场要
求；
3）抗干扰措施：注意是否有屏蔽及补偿措施。 （2）模拟量输出模块选择 1）模拟量电压/电流输出范围： 电压：0 ~ 10V、-10 ~ +10V
电流：0 ~ 20mA、4 ~ 20mA
一般都同时具有以上两种输出类型，但与负载连接时的接线方式不同！ 2）模拟量输出模块的功率。
有不同的输出功率，要根据负载的大小来选择。
21
小型废水处理控制系统设计
2.4.3 电源模块以及其他外设选择
1.智能功能I/O模块的选择
智能功能I/O模块包括高速计数模块、PID过程控制模块、通信模块、运动控制模块、凸轮控制模块、网络通信模块等。通常这些模块价格较昂贵，而且有些功能采用一般的I/O模块或功能指令也可以实现，只是编程较为复杂，因此选择时要根据实际情况而定。
2.电源模块的选择
电源模块选择仅对于模块式结构的PLC而言，对于整体式PLC不存在电源选择。 电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压。电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块、I/O模块和其他特殊模块等消耗电流的总和，同时还应考虑今后I/O模块的扩展等因素，电源输入电压一般根据现场实际需要而定。
3.编程器的选择
对于小型控制系统或不需要在线编程器的系统，一般选用价格便宜的简易编程器。对于由中、高档PLC构成的复杂系统或需要在线编程的PLC系统，可以选配功能强、编程方便的的智能编程器，但只能编程器价格较高。也可以选用PLC的编程软件，在个人计算机上实现编程器的功能。
4.写入器的选择
为了防止由于干扰或锂电池电压不足等原因破坏RAM中的用户程序，可选用EPROM写入器，通过它将用户程序固化在EPROM中。有些PLC或编程器本身就具备EPROM写入的功能。
22
小型废水处理控制系统设计
第三章 小型废水处理控制系统硬件设计
3.1 总体方案说明
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，电动阀电动机要采用正、反转控制。
2. 曝气池、清水池、中水水箱水位检测开关，在选型时考虑抗干扰性能，选用电极考虑耐腐蚀性。
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。
3.2 小型废水处理控制系统电气设计
3.2.1 主电路设计
小型废水处理控制系统电气主接线如图3-1所示：
23
小型废水处理控制系统设计
图3-1 小型废水处理控制系统电气主接线
1. 主回路中交流接触器KM3、KM4、KM5分别控制曝气风机M2、1#清水泵M3、2#清水泵M4；交流接触器KM1、KM2控制电动阀电动机M1，通过正、反转完成开起电动阀门和关闭电动阀门的功能。
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M1控制器内还装有常闭热保护开关，对阀门电动机M1实现双重保护。
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。 3.2.2 交流控制电路设计
小型废水处理控制系统交流控制电路如图3-2所示：
24
小型废水处理控制系统设计
图3-2 小型废水处理控制系统交流控制电路
1. 控制电路有电源指示HL0。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.电动阀门电机M1由KM1、KM2控制其开启、关闭， 曝气风机M2 、1#清水泵M3、2#清水泵M4分别由KM3、KM4、KM5接触器控制。
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，将其常开触点与PLC连接构成过载保护信号，完成过载保护控制功能。
5 . 排空电磁阀YA1、上水电磁阀YA2，分别由中间继电器KA1和KA2触点控制。 6. 当控制系统主电路故障时，KA3导通，驱动报警电路。 3.2.3 PLC控制电路设计
1.I/O分配
在此控制系统中，所需要的输入量都属于数字量，主要包括各控制按钮、旋钮和各种限位开关等，共有29个数字输入量其具体地址分配如表3-1所示。
25
小型废水处理控制系统设计
表3-1 小型废水处理控制系统PLC输入量地址分配表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
工位名称 启动按钮（绿色） 停止按钮（红色） 自动控制旋钮 电动阀门开启限位开关 电动阀门关闭限位开关 曝气池高水位水位电极 曝气池低水位水位电极 清水池高水位水位电极 清水池低水位水位电极 中水池高水位水位电极 中水池低水位水位电极 手动开电动阀门旋钮开关 手动关电动阀门旋钮开关 手动开启风机 手动开启1#泵 手动开启2#泵 步进控制按钮（蓝色） 单周/循环 电动阀门开启接触器故障报警 电动阀门关闭接触器故障报警 风机接触器故障报警 1#泵接触器故障报警 2#泵接触器故障报警 电动阀门电机过载保护报警 风机电机过载保护报警 1#泵电机过载保护报警 2#泵电机过载保护报警 26
文字符号 SB1 SB2 SB3 SQ1-1 SQ1-2 H1 L1 H2 L2 H3 L3 SB4-1 SB4-2 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 FR1 FR2 FR3 FR4 输入端口 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 X31 X32
小型废水处理控制系统设计
（续） 序号 28 29 30 工位名称 排空电磁阀故障报警 上水电磁阀故障报警 输入点备用 文字符号 YA1 YA2 输入端口 X33 X34 X35~X37 在该控制系统中，主要输出控制设备有各种接触器、电动机等，共有27个输入点，具体分配地址如表3-2所示。
表3-2小型废水处理控制系统PLC输出量地址分配表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
工位名称 电动阀门开启 电动阀门关闭 排空电磁阀开启 风机启动 1#泵启动 2#泵启动 上水电磁阀开启 自动控制指示 步进控制指示 连续控制指示 污水池高水位指示（红色） 污水池低水位指示（绿色） 清水池高水位指示（红色） 清水池低水位指示（绿色） 中水池高水位指示（红色） 中水池低水位指示（绿色） 电动阀门开启指示（绿色） 电动阀门关闭指示（黄色） 排空电磁阀开启指示（绿色） 上水电磁阀开启指示（绿色） 电动阀门电动机运行指示（绿色） 27 文字符号 KM1 KM2 KA1 KM3 KM4 KM5 KA2 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 HL9 HL10 HL11 HL12 HL13 HL14 输出端口 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 小型废水处理控制系统设计
（续） 序号 22 23 24 25 26 27 28 工位名称 风机运行指示（绿色） 1#泵运行指示（绿色） 2#泵运行指示（绿色） 接触器故障指示（红色） 电动机过载指示（红色） 故障报警 输出点备用 文字符号 HL15 HL16 HL17 HL18 HL29 KA3 输出端口 Y25 Y26 Y27 Y30 Y31 Y32 Y33~Y37 2. PLC外部接线设计
图3-3 小型废水处理控制系统PLC接线图
28
小型废水处理控制系统设计
3.2.4 电气控制柜元件布置
小型废水处理控制系统除电控箱外，在污水处理设备现场设计安装的电器元件和动力设备有：电磁阀、水位开关、电动机、电动阀(含阀位控制器) 等。电控箱内电器板上安装的电器元件有： 断路器、熔断器、隔离变压器、PLC、接触器、中间继电器、热继电器和端子板等。
图3-4 小型废水处理控制系统电器柜元件布置图
3.2.5 电气控制屏元件布置
在控制面板上设计安装的电器元件有：控制按钮、旋钮开关、手动开关各色指示灯等。控制屏的设计应依据用户要求满足操作方便、美观大方、布局均匀对称等设计原则。
当系统正常运行时，各电动机的运行状态指示灯为常亮；指示灯为闪烁状态、报警
29
小型废水处理控制系统设计
器发出报警声，则说明该电路为故障状态及故障点。
图3-5 小型废水处理控制系统控制屏元件布置图
3.3 主要参数计算
1. 断路器QF脱扣电流
断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继
电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。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。
小型废水处理系统有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2#清水泵（3kW）电动机选择自动开关QF脱扣电流 IQF ：
6A ＝ 10.2A ≈ 10A ，选用 IQF＝ 10 A 的断路器。 IQF ＝ 1.7 I N =1.7 ×2. 熔断器FU熔体额定电流
熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器.广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护熔断器
30
小型废水处理控制系统设计
FU熔体额定电流 IFU ：
以曝气罗茨风机为例， IFU≥ 2 I N ＝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. 热继电器整定电流
热继电器的正定电流取值为电动机负载的60%~100%，未更好的适应电动机需要，故热继电器的整定电流取一倍电动机的额定电流。
3.4 硬件选择
1. PLC选择
按照在满足控制要求的前提下力争使用的I /O 点最少、需要加上10% ~ 15%的裕
量及今后将系统改造的原则，该系统输入点29个，输出点27个，总的I/O点数在56个。PLC选择FX2N-64MR的基本单元。 2. 其他电气元件的选择。
根据各个控制对象的驱动要求， 如：驱动电压的等级、负载的性质及工程实践等， 选择的小型SBR废水处理控制系统的电气元器件的目录如表3-3所示。
表3-3 小型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
数量 M1～M4 电动机 4 FR1～FR4 热继电器 4 FU1～FU4 熔断器 12 FU5、FU6 熔断器 2 QF 断路器 1 TC 隔离变压器 1 SB1 启动按钮 1 SB2 停止按钮 1 SB3 转换开关 1 SB4~SB7、SB9 手动开关 5 SB8 步进按钮 1 KM1～KM5 交流接触器 5 KA1～KA3 中间继电器 3 HL0～HL19 指示灯 20 YA1 电磁阀 1 YA2 电磁阀 1 文字符号 名 称 规格型号 Y系列 JR16B-20/3 RL1-15 RT16-32X C45AD BK-100 LAY37 LAY37 LAY37-D2 LAY37-D2 LAY37 DJX-9 HH52P AD16-22 ZCT -50A ZCT -15A 31
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 蓝色 线圈电压：AC220V 线圈电压：AC220V LED显示，AC220V 线圈电压：AC220V 线圈电压：AC220V 小型废水处理控制系统设计
（续） 序号 17 18
文字符号 YA3 PLC 名 称 电动阀门装置 可编程序控制器 数量 1 1 规格型号 LQA20-1 FX2N-64MR 备 注 AC380，60W 继电器输出
32
小型废水处理控制系统设计
第四章 小型废水处理控制系统软件设计
4.1 小型废水处理控制系统控制流程
根据小型废水处理系统控制要求，做出的控制流程图如图4-1所示：
图4-1 小型废水处理控制系统控制流程图
33
小型废水处理控制系统设计
4.2 PLC程序设计
根据控制要求，程序应有自动控制、手动控制、步进控制、单周/连续转换和故障
报警、指示功能。程序整体结构图如图4-2所示：
图4-2 程序整体结构图
1. 公用程序
为保证小型废水处理控制系统可靠运行，程序中设计了状态运行监视子程序并作为主程序的公共程序。通过控制屏可以很直观的看到系统当前的运行方式及工作状态。该程序检测并显示各池液位高、低，阀门状态以及当前工作主电路的接触器、热继电器的状态。
该子程序分为位置检测、显示和运行状态检测、显示。位置检测：通过水位电极、位置开关检测并显示液位、阀门位置；运行状态检测、显示：通过PLC的输出信号、以及相应电器的动作逻辑确定各电机、阀门的运行状态。
当系统主电路出现故障时，相应的主电路及其相应故障元件指示灯为闪烁状态，同时驱动报警电路报警。
2. 手动控制子程序
自动/手动状态由SB3转换开关控制。手动控制电动阀门、曝气罗茨风机、1#清水泵和2#清水泵时，执行相应操作。其中，罗茨风机启动前应先开启排空电磁阀，启动后在延时关闭排空电磁阀；罗茨风机关闭前先打开排空电磁阀，关闭后延时关闭排空
34
小型废水处理控制系统设计
电磁阀。2#泵开启前应先开启上水电磁阀；2#泵关闭后延时关闭上水阀。
3. 自动控制子程序
自动控制子程序应按照控制要求编写，并包含单周/连续转换和步进控制。小型废水处理控制系统顺序功能图如图4-3所示：
图4-3 小型废水处理控制系统顺序功能图
步进控制由步进按钮SB8连接PLC的X20输入端口。按下SB8时，激活步进控制程序，并输出步进指示灯；松开SB8时，执行步进操作。按下SB8达到3s 步进控制程序关闭。图步进控制程序如4-4所示：
35
小型废水处理控制系统设计
图4-4 步进控制程序
单周/连续转换由SB9手动开关控制，控制周期完成后，若SB9导通，则继续执行下一周期操作；SB9关闭，停止操控，进入闲置状态；只有按下SB1启动按钮系统才继续运行。
36
小型废水处理控制系统设计
4.3 小型废水处理控制系统PLC梯形图程序及指令表
梯形图：
37
小型废水处理控制系统设计
38
小型废水处理控制系统设计
39
小型废水处理控制系统设计
40
小型废水处理控制系统设计
41
小型废水处理控制系统设计
42
小型废水处理控制系统设计
指令表 ： 0 LD 1 LDP 3 AND 4 ORB 5 OR 6 ANI 7 ANI 8 OUT X000 M16 X021 M0 M10 X001 M0 53 54 55 56 57 58 59 60 OR MPS ANI ANI OUT MPP LDI ANI Y001 M31 M41 Y024 Y001 X022 97 OUT 98 LD 99 MPS 100 LD 101 OR 102 ANB 103 OUT 104 MRD M44 M8013 M31 M51 Y024 9 ZRST 14 LD 15 ZRST 20 LD 21 OUT 22 LD 23 OUT 24 LD 25 OUT 26 LD 27 OUT 28 LD 29 OUT 30 LD 31 OUT 32 LD 33 OUT 34 LD 35 OUT 36 LD 37 OUT 38 LD 39 MPS 40 AND 41 OUT 42 MPP 43 ANI 44 OUT 45 LD 46 MPS 47 AND 48 OUT 49 MPP 50 ANI 51 OUT 52 LD
C1 C2 X001 M10 M23 X002 Y007 X005 Y012 X006 Y013 X007 Y014 X010 Y015 X011 Y016 X012 Y017 X003 Y020 X004 Y021 Y002 X033 Y022 X033 M35 Y006 X034 Y023 X034 M36 Y000 61 LDI 62 ANI 63 ORB 64 ANB 65 OUT 66 LD 67 OUT 68 LD 69 MPS 70 ANI 71 ANI 72 OUT 73 MPP 74 ANI 75 OUT 76 LD 77 OUT 78 LD 79 MPS 80 ANI 81 ANI 82 OUT 83 MPP 84 ANI 85 OUT 86 LD 87 OUT 88 LD 89 MPS 90 ANI 91 ANI 92 OUT 93 MPP 94 ANI 95 OUT 96 LD
Y000 105 LD X023
106 OR 107 ANB 108 OUT M31 109 MRD X027 110 LD M41 111 OR Y003 112 ANB 113 OUT M32 114 MRD M42 115 LD Y025 116 OR 117 ANB X024 118 OUT M32 119 MRD X030 120 AND M42 121 OUT Y004 122 MPP 123 AND M33 124 OUT M43 125 LD Y026 126 OR 127 OR X025 128 OR M33 129 OR X031 130 OR M43 131 OUT Y005 132 AND 133 OUT M34 134 LD M44 135 OR Y027 136 OR 137 OR X026 138 OUT M34 139 AND X032
140 OUT
43
M32 M42 Y025 M33 M43 Y026 M34 M44 Y027 M35 Y022 M36 Y023 M31 M32 M33 M34 M35 M36 M30 M8013 Y030 M41 M42 M43 M43 M40 M8013 Y031
小型废水处理控制系统设计
141 LD M30 142 OR M40 143 OUT Y032 144 LD X002 145 CJ P0 148 LD M0 149 MPS
150 AND X013 151 ANI X003 199 ANB
200 ANI M21 201 OUT Y003 202 MRD
203 LD M21 204 OR M22 205 ANB
206 ANI M20 207 OUT M22 258 AND 259 OUT 262 LDF 264 OUT 265 RST 267 LD 268 AND 269 AND 270 LDI M8013 C3 K3 X020 M2 C3 M0 X002 X006 M1 152 ANI Y001 153 OUT Y000 154 MRD
155 LD X014 156 OR X005 157 ANB
158 ANI X004 159 ANI Y000 160 OUT Y001 161 MRD
162 ANDP X015 164 ANI M21 165 OUT M20 166 MRD
167 ANDF X015 169 ANI M20 170 OUT M21 171 MRD
172 ANDP M20 174 ZRST T5 T6 179 MRD
180 LD M20 181 OR M21 182 OR Y002 183 ANB
184 ANI T6 185 OUT Y002 186 MPS
187 ANI M21 188 AND X015 189 OUT T5 K20 192 MPP
193 OUT T6 K30 196 MRD
197 LD T5 198 OR Y003
208 MRD
209 AND X016 210 ANI X007 211 ANI X006 212 OUT Y004 213 MRD
214 LDP X017 216 OR Y006 217 ANB
218 ANI X011 219 ANI X010 220 ANI T8 221 OUT Y006 222 OUT T7 K10 225 AND T7 226 ANI M23 227 OUT Y005 228 MRD
229 LDF X017 231 OR M23 232 ANB
233 OUT M23 234 OUT T8 K20 237 MPP
238 ANDF Y006 240 ZRST T7 T8 245 RST M23 246 P0
247 LDI X002 248 CJ P1 251 LDP X020 253 OR M1 254 ANI C3 255 OUT M1 256 OUT Y010 257 LD X020
44
271 OR 272 ANB 273 OR 274 ANI 275 OUT 276 ANI 277 OUT 278 LD 279 AND 280 LDI 281 OR 282 ANB 283 OR 284 ANI 285 OUT 286 ANI 287 OUT 288 LD 289 OR 290 AND 291 AND 292 LDI 293 OR 294 ANB 295 OR 296 ANI 297 ANI 298 OUT 299 OUT 300 OUT 303 LD 304 AND 305 LDI 306 OR 307 ANB 308 OR
M2 M10 M11 M10 X003 Y000 M10 X005 M1 M2 M11 M12 M11 X004 Y001 M11 M15 X004 X005 M1 M2 M12 T1 T2 M12 Y002 T0 K10 M12 T0 M1 M2 M13
小型废水处理控制系统设计
309 ANI 310 OUT 311 OUT 312 OUT 315 LD 316 AND 317 LDI 318 OR M15 M13 Y003 T1 K20 M13 T1 M1 M2 333 ANI 334 OUT 335 OUT 338 AND 339 OUT 342 LD 343 AND 344 AND M16 M15 T2 K20 M8014 C2 K30 M15 C2 X010 357 OR M17 358 ANI T4 359 OUT M17 360 OUT Y006 361 OUT T3 K10 364 LD T3 365 LDI M1 366 OR M2 319 ANB 320 OR 321 ANI 322 OUT 323 AND 324 OUT 327 LD 328 AND 329 LDI 330 OR 331 ANB 332 OR
M14 M15 M14 M8014 C1 K360 M14 C1 M1 M2 M15 345 LDI 346 OR 347 ANB 348 OR 349 ANI 350 ANI 351 OUT 352 OUT 353 LD 354 LDI 355 OR 356 ANB
M1 367 ANB
M2 368 OR 369 ANI M16 370 OUT X006 371 OUT X007 372 LD M16 373 OR Y004 374 OUT X012 375 OUT M1 378 P1 M2
379 FEND 380 END 45
M18 M19 M18 Y005 X010 X011 M19 T4 K20
小型废水处理控制系统设计
4.4系统调试
4.4.1 模拟调试
1. 静态调试：空载静态调试时， 针对运行的程序检查硬件接口电路中各种逻辑关系是否正确，先调试子程序或功能模块程序，然后调试初始化程序，最后调试主程序。调试过程中尽量接近实际系统，并考虑到各种可能发生的情况，作反复调试，出现问题及时分析、调整程序或参数。调试中采用软件仿真技术。
（1）手动子程序仿真及结果
电动阀门手动操作：如图4-4所示，执行阀门手动开启时，X13导通，电动阀门电机正传启动开启阀门，阀门完全开启（X3导通）后电动阀门电机停机，执行阀门关闭时X14导通，电动阀门电机反转启动关闭阀门，阀门完全关闭（X4导通）后，电动阀门电机停机。
图4-4 电动阀门手动操作时序图
手动操作曝气风机仿真时序图：执行风机手动开启时，X15导通排空电磁阀（Y2）开启，延时启动风机（Y3），风机启动后延时关闭排空电磁阀开始曝气；手动关闭风机时，排空电磁阀开启同时关闭风机并延时关闭排空电磁阀。如图4-5所示：
46
小型废水处理控制系统设计
图4-5风机手动操作仿真时序图
手动操作1#清水泵：手动开启1#清水泵时，X16导通1#清水泵（Y4）启动；手动关闭1#清水泵后，X16断开，1#清水泵停机。如图4-6所示：
图4-6 手动操作1#清水泵仿真时序图
手动操作2#清水泵：手动开启2#清水泵时，X17导通上水阀电磁阀（Y6）开启，延时启动2#清水泵（Y5）；手动关闭2#清水泵时，X17断开，2#清水泵停机，延时关闭上水电磁阀。如图4-7所示：
47
小型废水处理控制系统设计
图4-7 手动操作2#清水泵仿真时序图
（2）自动子程序仿真及结果 进水阶段仿真结果：
图4-8 自动控制进水阶段仿真时序图
48
小型废水处理控制系统设计
如图4-8所示，小型废水处理控制系统进水阶段时，当检测到曝气池低水位（X6）时，电动阀门开启（Y0）纳入废水，阀门完全开启后，阀门电动机停机；当曝气池液位到达高水位（X5）时，电动阀门关闭（Y1），阀门完全关闭后，电动阀门电机停机。并进入下一阶段。
曝气阶段仿真结果：
图4-9 自动控制曝气阶段仿真时序图
曝气前，排空电磁阀（Y2）开启，罗茨风机（Y3）延时启动，风机启动后，排空电磁阀延时关闭，开始曝气；曝气时，进行长延时控制，本次模拟调试曝气时间为10S；曝气完成后，排空电磁阀开启，罗茨风机停机，然后延时关闭排空电磁阀。
沉淀阶段仿真结果：
沉淀阶段同曝气阶段都使用长延时控制，本次模拟调试沉淀时间为5S。沉淀完成后，若清水池液位未达到低水位时，进入闲置状态；清水池液位达到低水位时，进入排水阶段。如图4-10所示：
49
小型废水处理控制系统设计
图4-10 自动控制沉淀阶段仿真时序图
排水阶段仿真结果：
图4-11 自动控制排水阶段仿真时序图
排水阶段使用开关量进行控制，当清水处于低水位时且曝气池的废水已完成曝气，1#清水泵自动启动开始排水；当清水池液位为高水位或曝气池位为低水位时，1#清水泵停机。当中水箱的液位为低水位时，上水电磁阀开启，延时启动2#清水泵；中水箱液位为高水位或清水液位为低水位时，2#清水泵停机，延时关闭上水电磁阀。
2.实验室调试：模拟现场环境，验证系统的可靠性。密切观察系统的运行状态，对于出现、存在的问题分析原因，优化程序及系统，确保系统安全、可靠、高效运行。
50
小型废水处理控制系统设计
4.4.2 现场调试
系统动态调试及运行：在动态带负载状态下调试，密切观察系统的运行状态，采用
先手动再自动的调试方法，逐步进行。遇到问题及时停机，分析产生问题的原因，提出解决问题的方法，同时做好详尽记录，以备分析和改进。
51
小型废水处理控制系统设计
第五章 设计总结和展望
5.1 设计总结
小型废水处理控制系统知识污水处理系统里面很小的一部分，污水处理控制系
统是一个比较复杂的综合系统，它包括与之相关的生产工艺流程、相关生产设备、现场计量自控设备的选用、控制流程模型建立、对PLC系统软硬件应用研究等。经过数月设计和调试，基本达到预期设计目标。
本文所述的小型废水处理控制系统主要用于校园、生活小区等的生活污水处理，设计采用SBR工艺，与其他工艺相比，处理水质好、系统效率高、经济节能、易于管理, 在该系统中利用定时器和计数器结合实现了长时间定时。大大提高了污水处理的效率和质量。
短短数月的毕业设计已经落下了帷幕。本次毕业设计圆满的完成了小型废水处理控制系统的设计，在设计中通过对资料的仔细研究及对系统的仿真测试验证，我对本次设计的系统有了比较深刻的了解。通过本次毕业设计，再次将我大学四年所学的理论知识与实际有机结合在一起。
5.2 展望
该小型废水处理控制系统适用于校园，生活小区等人口密集场所。SBR小型废水处理系统无需初淀池、沉淀池等，占地少、设备体积小等优点。该小型废水处理控制系统以PLC为控制核心，并设计有主电路故障检测及显示功能，可保证设备可靠、长期的运行，维护直观方便，具有很好的可靠性、稳定性和可扩张性。
根据实际需求，可扩充触摸代替控制面板、显示面板等设施。使用组态软件进行实时监控、实时控制等。
52
小型废水处理控制系统设计
参考文献
［1］ 刘美俊．电气控制与PLC工程应用 [M]．北京：机械工业出版社，2011.8. ［2］ 梁森，欧阳三泰，王侃夫［M］．北京：机械工业出版社，2011.6. ［3］ 唐介．电机与拖动［M］．北京：高等教育出版社，2007.12. ［4］刘国亭，刘增良．电气工程CAD（第二版）［M］．北京：中国水利水电出版社，2009.9. ［5］程鹏．自动控制原理［M］．北京：高等教育出版社，2010.4. ［6］常晓玲．电气控制系统与可编程控制器［M］．北京：机械工业出版社，2004.1. ［7］孙振强，王晖，孙玉峰．可编程控制原理及应用教程［M］．北京：清华大学出版社，2005.2. ［8］何献忠．工业污水处理的PLC控制应用［J］．湖南冶金职业技术学院学报，2004,43（4）： 86-87.
［9］李英辉，赵豫龙，戴青云．基于PLC的中水处理系统［J］．石家庄技术学院报，2008,6 （4）76-78.
［10］秦小川．SBR污水处理工艺及自动化控制［C］．2004年全国电气技术交流会论文集，2 004:9-9
53
小型废水处理控制系统设计
附录
附录一：电气主接线图
54
小型废水处理控制系统设计
附录二：交流控制电路
55
小型废水处理控制系统设计
附录三：PLC外部接线图
56
小型废水处理控制系统设计
附录四：控制柜电气平面布置图
57
小型废水处理控制系统设计
附录五：控制面板平面图
58
小型废水处理控制系统设计
附录六: I/O分配表
输入地址分配表： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
工位名称 启动按钮（绿色） 停止按钮（红色） 自动控制旋钮 电动阀门开启限位开关 电动阀门关闭限位开关 曝气池高水位水位电极 曝气池低水位水位电极 清水池高水位水位电极 清水池低水位水位电极 中水池高水位水位电极 中水池低水位水位电极 手动开电动阀门旋钮开关 手动关电动阀门旋钮开关 手动开启风机 手动开启1#泵 手动开启2#泵 步进控制按钮（蓝色） 单周/循环 电动阀门开启接触器故障报警 电动阀门关闭接触器故障报警 风机接触器故障报警 1#泵接触器故障报警 2#泵接触器故障报警 电动阀门电机过载保护报警 风机电机过载保护报警 59
文字符号 SB1 SB2 SB3 SQ1-1 SQ1-2 H1 L1 H2 L2 H3 L3 SB4-1 SB4-2 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 FR1 FR2 输入端口 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 小型废水处理控制系统设计
（续）
26 27 28 29 30 1#泵电机过载保护报警 2#泵电机过载保护报警 排空电磁阀故障报警 上水电磁阀故障报警 输入点备用 输出地址分配表： FR3 FR4 YA1 YA2 X31 X32 X33 X34 X35~X37 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
工位名称 电动阀门开启 电动阀门关闭 排空电磁阀开启 风机启动 1#泵启动 2#泵启动 上水电磁阀开启 自动控制指示 步进控制指示 连续控制指示 污水池高水位指示（红色） 污水池低水位指示（绿色） 清水池高水位指示（红色） 清水池低水位指示（绿色） 中水池高水位指示（红色） 中水池低水位指示（绿色） 电动阀门开启指示（绿色） 电动阀门关闭指示（黄色） 排空电磁阀开启指示（绿色） 上水电磁阀开启指示（绿色） 电动阀门电动机运行指示（绿色） 60
文字符号 KM1 KM2 KA1 KM3 KM4 KM5 KA2 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 HL9 HL10 HL11 HL12 HL13 HL14 输出端口 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 小型废水处理控制系统设计
（续）
22 23 24 25 26 27 28 风机运行指示（绿色） 1#泵运行指示（绿色） 2#泵运行指示（绿色） 接触器故障指示（红色） 电动机过载指示（红色） 故障报警 输出点备用 HL15 HL16 HL17 HL18 HL29 KA3 Y25 Y26 Y27 Y30 Y31 Y32 Y33~Y37
61
小型废水处理控制系统设计
附录七：小型废水处理控制系统PLC梯形图及指令表
梯形图 ：
62
小型废水处理控制系统设计
63
小型废水处理控制系统设计
64
小型废水处理控制系统设计
65
小型废水处理控制系统设计
66
小型废水处理控制系统设计
67
小型废水处理控制系统设计
指令表 ： 0 LD 1 LDP 3 AND 4 ORB 5 OR 6 ANI 7 ANI 8 OUT X000 M16 X021 M0 M10 X001 M0 53 54 55 56 57 58 59 60 OR MPS ANI ANI OUT MPP LDI ANI Y001 M31 M41 Y024 Y001 X022 97 OUT 98 LD 99 MPS 100 LD 101 OR 102 ANB 103 OUT 104 MRD M44 M8013 M31 M51 Y024 9 ZRST 14 LD 15 ZRST 20 LD 21 OUT 22 LD 23 OUT 24 LD 25 OUT 26 LD 27 OUT 28 LD 29 OUT 30 LD 31 OUT 32 LD 33 OUT 34 LD 35 OUT 36 LD 37 OUT 38 LD 39 MPS 40 AND 41 OUT 42 MPP 43 ANI 44 OUT 45 LD 46 MPS 47 AND 48 OUT 49 MPP 50 ANI 51 OUT 52 LD
C1 C2 X001 M10 M23 X002 Y007 X005 Y012 X006 Y013 X007 Y014 X010 Y015 X011 Y016 X012 Y017 X003 Y020 X004 Y021 Y002 X033 Y022 X033 M35 Y006 X034 Y023 X034 M36 Y000 61 LDI 62 ANI 63 ORB 64 ANB 65 OUT 66 LD 67 OUT 68 LD 69 MPS 70 ANI 71 ANI 72 OUT 73 MPP 74 ANI 75 OUT 76 LD 77 OUT 78 LD 79 MPS 80 ANI 81 ANI 82 OUT 83 MPP 84 ANI 85 OUT 86 LD 87 OUT 88 LD 89 MPS 90 ANI 91 ANI 92 OUT 93 MPP 94 ANI 95 OUT 96 LD
Y000 105 LD X023
106 OR 107 ANB 108 OUT M31 109 MRD X027 110 LD M41 111 OR Y003 112 ANB 113 OUT M32 114 MRD M42 115 LD Y025 116 OR 117 ANB X024 118 OUT M32 119 MRD X030 120 AND M42 121 OUT Y004 122 MPP 123 AND M33 124 OUT M43 125 LD Y026 126 OR 127 OR X025 128 OR M33 129 OR X031 130 OR M43 131 OUT Y005 132 AND 133 OUT M34 134 LD M44 135 OR Y027 136 OR 137 OR X026 138 OUT M34 139 AND X032
140 OUT
68
M32 M42 Y025 M33 M43 Y026 M34 M44 Y027 M35 Y022 M36 Y023 M31 M32 M33 M34 M35 M36 M30 M8013 Y030 M41 M42 M43 M43 M40 M8013 Y031
小型废水处理控制系统设计
141 LD M30 142 OR M40 143 OUT Y032 144 LD X002 145 CJ P0 148 LD M0 149 MPS
150 AND X013 151 ANI X003 199 ANB
200 ANI M21 201 OUT Y003 202 MRD
203 LD M21 204 OR M22 205 ANB
206 ANI M20 207 OUT M22 258 AND 259 OUT 262 LDF 264 OUT 265 RST 267 LD 268 AND 269 AND 270 LDI M8013 C3 K3 X020 M2 C3 M0 X002 X006 M1 152 ANI Y001 153 OUT Y000 154 MRD
155 LD X014 156 OR X005 157 ANB
158 ANI X004 159 ANI Y000 160 OUT Y001 161 MRD
162 ANDP X015 164 ANI M21 165 OUT M20 166 MRD
167 ANDF X015 169 ANI M20 170 OUT M21 171 MRD
172 ANDP M20 174 ZRST T5 T6 179 MRD
180 LD M20 181 OR M21 182 OR Y002 183 ANB
184 ANI T6 185 OUT Y002 186 MPS
187 ANI M21 188 AND X015 189 OUT T5 K20 192 MPP
193 OUT T6 K30 196 MRD
197 LD T5 198 OR Y003
208 MRD
209 AND X016 210 ANI X007 211 ANI X006 212 OUT Y004 213 MRD
214 LDP X017 216 OR Y006 217 ANB
218 ANI X011 219 ANI X010 220 ANI T8 221 OUT Y006 222 OUT T7 K10 225 AND T7 226 ANI M23 227 OUT Y005 228 MRD
229 LDF X017 231 OR M23 232 ANB
233 OUT M23 234 OUT T8 K20 237 MPP
238 ANDF Y006 240 ZRST T7 T8 245 RST M23 246 P0
247 LDI X002 248 CJ P1 251 LDP X020 253 OR M1 254 ANI C3 255 OUT M1 256 OUT Y010 257 LD X020
69
271 OR 272 ANB 273 OR 274 ANI 275 OUT 276 ANI 277 OUT 278 LD 279 AND 280 LDI 281 OR 282 ANB 283 OR 284 ANI 285 OUT 286 ANI 287 OUT 288 LD 289 OR 290 AND 291 AND 292 LDI 293 OR 294 ANB 295 OR 296 ANI 297 ANI 298 OUT 299 OUT 300 OUT 303 LD 304 AND 305 LDI 306 OR 307 ANB 308 OR
M2 M10 M11 M10 X003 Y000 M10 X005 M1 M2 M11 M12 M11 X004 Y001 M11 M15 X004 X005 M1 M2 M12 T1 T2 M12 Y002 T0 K10 M12 T0 M1 M2 M13
小型废水处理控制系统设计
309 ANI 310 OUT 311 OUT 312 OUT 315 LD 316 AND 317 LDI 318 OR M15 M13 Y003 T1 K20 M13 T1 M1 M2 333 ANI 334 OUT 335 OUT 338 AND 339 OUT 342 LD 343 AND 344 AND M16 M15 T2 K20 M8014 C2 K30 M15 C2 X010 357 OR M17 358 ANI T4 359 OUT M17 360 OUT Y006 361 OUT T3 K10 364 LD T3 365 LDI M1 366 OR M2 319 ANB 320 OR 321 ANI 322 OUT 323 AND 324 OUT 327 LD 328 AND 329 LDI 330 OR 331 ANB 332 OR
M14 M15 M14 M8014 C1 K360 M14 C1 M1 M2 M15 345 LDI 346 OR 347 ANB 348 OR 349 ANI 350 ANI 351 OUT 352 OUT 353 LD 354 LDI 355 OR 356 ANB
M1 367 ANB
M2 368 OR 369 ANI M16 370 OUT X006 371 OUT X007 372 LD M16 373 OR Y004 374 OUT X012 375 OUT M1 378 P1 M2
379 FEND 380 END 70
M18 M19 M18 Y005 X010 X011 M19 T4 K20
小型废水处理控制系统设计
附录八：元件清单
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 数规格型号 量 M1～M4 电动机 4 Y系列 FR1～FR4 热继电器 4 JR16B-20/3 FU1～FU4 熔断器 12 RL1-15 FU5、FU6 熔断器 2 RT16-32X QF 断路器 1 C45AD TC 隔离变压器 1 BK-100 SB1 启动按钮 1 LAY37 SB2 停止按钮 1 LAY37 SB3 转换开关 1 LAY37-D2 SB4~SB7、SB9 手动开关 5 LAY37-D2 SB8 步进按钮 1 LAY37 KM1～KM5 交流接触器 5 DJX-9 KA1～KA3 中间继电器 3 HH52P HL0～HL19 指示灯 20 AD16-22 YA1 电磁阀 1 ZCT -50A YA2 电磁阀 1 ZCT -15A 电动阀门装YA3 1 LQA20-1 置 可编程序控PLC 1 FX2N-64MR 制器 文字符号 名 称 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 蓝色 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
71
小型废水处理控制系统设计
谢辞
此次毕业设计从选题到完成，都得到了指导老师李扬清老师的悉心指导。李老师学识渊博、治学严谨和诲人不倦的精神永远是我学习的榜样，她富于开拓与创新的精神以及丰富的社会经验都给我留下了深刻的印象，在设计中我受益匪浅在此谨向李老师致以深切的谢意！
在此还要感谢电气工程及其自动化专业的全体老师，感谢你们对我的培养，使我四年的学习生活中受益匪浅。同时我要对同组同学们表示感谢，在整个设计工程中，我们一起学习，一起克服困难，是你们给了我很大的支持和不少帮助，让我完成这项艰巨的任务。
最后，衷心地感谢在百忙之中评阅和参加答辩的各位老师、教授。衷心地祝愿各位身体健康、工作顺利！
72
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容