1092小型SBR废水处理PLC电气控制系统课程设计文档格式.docx

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废水处理技术针对污水水质不同选用生物菌群不同，工艺要求要求有所不同，电气控制系统应有参数可修正功能，以满足废水处理的要求。

2．SBR废水处理系统动力设备

废水处理系统中所使用的动力设备（水泵、罗茨风机、电动阀），均采用三相交流异步电动机，电动机和电磁阀（AC220V选配）选配防水防潮型。

1#清水泵：

立式离心泵LS50-10-A，扬程10m，流量29m3/h，1kW。

2#清水泵：

立式离心泵LS40-32.1，扬程30m，流量16m3/h，3kW。

曝气罗茨风机：

TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。

电动阀：

阀体D97A1X5-10ZB-125mm，电动装置LQ20-1，AC380V，60W。

3．SBR废水处理电气控制系统设计要求

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。

二、SBR废水处理电气控制系统总体设计过程

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）污水池、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。

2．SBR废水处理电气控制原理图设计

（1）主电路设计废水处理电气控制系统主电路如图2所示。

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。

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）交流控制电路设计废水处理系统交流控制电路如图3所示。

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。

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。

同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

（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。

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。

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1和表2分别为废水处理系统PLC输入和输出接口功能表。

表1SBR废水处理系统PLC输入接口功能表

序号

工位名称

文字符号

输入口

1

污水池高水位开关信号

H1

X000

2

污水池低水位开关信号

L1

X001

3

清水池高水位开关信号

H2

X002

4

清水池低水位开关信号

L2

X003

5

中水箱高水位开关信号

H3

X004

6

中水箱低水位开关信号

L3

X005

7

起动按钮（绿色）

SB1

X006

8

停止按钮（红色）

SB2

X007

9

旋钮开关（自动）

SB3-1

X010

10

旋钮开关（手动）

SB3-2

X011

11

手动开电动阀旋钮开关

SB4

X012

12

手动关电动阀旋钮开关

SB5

X013

13

1#清水泵手动旋钮开关

SB6

X014

14

2#清水泵手动旋钮开关

SB7

X015

15

电动阀门开起限位开关

SQ1

X016

16

电动阀门关闭限位开关

SQ2

X017

17

电动阀电动机故障报警

FR0

X020

18

电动机热保护器报警

KA1

X021

19

曝气风机手动旋钮开关

SB8

X022

20

输入点备用

X023～X027

?

表2SBR废水处理系统PLC输出接口功能表

1#清水泵接触器

KM1

Y000

2#清水泵接触器

KM2

Y001

污水池高水位红色指示灯

HL7

Y002

污水池低水位绿色指示灯

HL8

Y003

清水池高水位红色指示灯

HL9

Y004

清水池低水位绿色指示灯

HL10

Y005

中水箱高水位红色指示灯

HL11

Y006

中水箱低水位绿色指示灯

HL12

Y007

（续）

电动阀门开起绿色指示灯

HL13

Y010

电动阀门关闭黄色指示灯

HL14

Y011

开电动阀门接触器

KM4

Y012

关电动阀门接触器

KM5

Y013

电动机热保护器报警红色指示灯

HL6

Y014

罗茨风机（曝气风机）接触器

KM3

Y015

排空电磁阀继电器

KA3

Y016

上水电磁阀继电器

KA2

Y017

输出口备用

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