1、1目录绪论 2第 1 章 PLC 控制系统设计 31.1 PLC 控制系统设计的基本原则 31.2 PLC 机型选择 3第 2 章 小型 SBR 废水处理 PLC 电气控制系统 72.1 小型 SBR 废水处理电气控制系统设计任务书 72.2 SBR 废水处理电气控制系统总体方案设计 82.3 SBR 废水处理电气控制原理图设计 82.4 PLC 硬件控制电路设计 112.5 PLC 控制程序设计 142.6 SBR 废水处理系统电气工艺设计 202.7 梯形图程序调试 21第 3 章 课程设计总结 22参考文献 232绪论PLC 可编程序控制器：PLC 英文全称 Programmable L
2、ogic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC 是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于 PLC 内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。PLC 基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人
3、机界面好就可以了。而 PLC 则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。入出信息变换、可靠物理实现，可以说是 PLC 实现控制的两个基本要点。入出信息变换靠运行存储于 PLC 内存中的程序实现。PLC 程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为 PLC 程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC 的 I/O 电路
4、，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。 I/O 电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个 I 或 O 电路。PLC 有多 I/O 用点，一般也就有多少个 I/O 用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。 输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出
5、锁存器与输出点也是一一对应的这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是 PLC 处理器 I/O 口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到 PLC 的内存中，称输入刷新。PLC 内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成 1，表示接点通，置成 0 为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。3第 1 章 PLC 控制系统设计1.1 PLC 控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC
6、控制系统时，应遵循以下基本原则：1. 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥 PLC 的功能，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。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2. 保证 PLC 控制系统安全可靠保证 PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系
7、统安全可靠。例如：应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。3. 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。4. 适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当
8、考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择 PLC、输入/输出模块、I/O 点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。1.2 PLC 机型选择随着 PLC 的推广普及，PLC 产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的 PLC 产品及国内厂商组装或自行开发的 PLC 产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择 PLC 产品，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功
9、能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC 的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。41、可编程控制器控制系统 I/O 点数估算I/O 点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有 10%15%的 I/O 裕量。估算出被控对象上 I/O 点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。进出口个安装一个传感器，即有两个输入信号 X000,X001。红绿指示灯各一个Y011,Y012,栅栏关与开 Y014,Y013。输入信号为 X000,X001，输出信号为 Y011,Y012,Y013,Y01
10、4。I/O 点数为 6。2、内存估计用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数。（1）内存利用率 用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用户带来好处。同样的程序可以减少内存量，从而降低内存投资。另外同样程序可缩短扫描周期时间，从而提高系统的响应。（2）开关量输入输出的点数 可编程控制器开关量输入输出总点数是计算所需内存储器容量的重要根
11、据。一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为 6：4。这方面的经验公式是根据开关量输入、开关量输出的总点数给出的。所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10 =2*10=20 （3）模拟量输入输出总点数 具有模拟量控制的系统就要用到数字传送和运算的功能指令，这些功能指令内存利用率较低，因此所占内存数要增加。 在只有模拟量输入的系统中，一般要对模拟量进行读入、数字滤波、传送和比较运算。在模拟量输入输出同时存在的情况下，就要进行较复杂的运算，一般是闭环控制，内存要比只有模拟量输入的情况需要量大。在模拟量处理中。常常把模拟量读入、滤波及模拟量输出编成子程序使用，这使所占内存大大减少，特别是在模拟
12、量路数比较多时。每一路模拟量所需的内存数会明显减少。下面给出一般情况下的经验公式：只有模拟量输入时：内存字数=模拟量点数*l00模拟量输入输出同时存在时：内存字数模拟量点数*2005这些经验公式的算法是在 10 点模拟量左右，当点数小于 10 时，内存字数要适当加大，点数多时，可适当减小。综上所述，推荐下面的经验计算公式：总存储器字数（开关量输人点数+开关量输出点数）*l0+模拟量点数*150。然后按计算存储器字数的 25%考虑裕量。3、响应时间对过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接收持续时间小于扫描周期的输入信号。例如某产品有效检测宽度为
13、5cm，产品传送速度每分钟 50m，为了确保不会漏检经过的产品，要求可编程控制器的扫描周期不能大于产品通过检测点的时间间隔60ms（T5cm 50m60s）。系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期.4、输入输出模块的选择可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备（按钮、限位开关；接近开关等）的高电平信号为机器内部电平信号，模块类型分直流 5、12、24、48、60V 几种；交流 115V 和 220V 两种。由现场设备与模块之间的远近程度选择电压的大小。一般 5、12、24V 属低电平，传输距离不宜太远，
14、例如 5V 的输入模块最远不能超过 10m，也就是说，距离较远的设备选用较高电压的模块比较可靠。另外高密度的输入模块如 32 点、64 点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度。一般讲，同时接通点数不得超过 60%。为了提高系统的稳定性，必须考虑门槛（接通电平与关断电平之差）电平的大小。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。输出模块的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号。对于开关频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐使用晶闸管输出模块，缺点是模块价格高；过载能力稍差。继电器输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模块同时接通点
15、数的电流累计值必须小于公共端所允许通过的电流值。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。6、结构型式的考虑PLC 的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一块大印刷电路板上，节省了插接环节，结构紧凑，体积小，每一 I/O 点的平均价格也比模块式的便宜，所以小型 PLC 控制系统多采用整体式结构。模块式 PLC 的功能扩展，I/O 点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式方便灵活。维修时更换模块，判断与处理故障快速方便。因此，对于较复杂的要求较高的系统，一般选用模块式结构。67、是否需要通讯联网的功能大部分小型 PLC 都是以单机自动化为目的，一般没
16、有和上位计算机通讯的接口。如果用户要求将 PLC纳入工厂自动化控制网络，就应选用带有通讯接口的 PLC。一般大、中型 PLC 都具有通讯功能。近年来，一些高性能的小型机（如 FX、C40H、S5-100U 等）也带有通讯接口，通过 RS-232 串行接口，与上位计算机或另一台 PLC 相连，也可以连接打印机、CRT 等外部设备。以上简要地介绍了 PLC 选型的依据和应考虑的几个问题，用户应根据生产实际的需要，综合考虑各种因素，选择性能价格比合适的产品，使被控对象的控制要求得到完全满足，也使 PLC 的功能得到充分发挥。7第 2 章 小型 SBR 废水处理 PLC 电气控制系统2.1 小型 SB
17、R 废水处理电气控制系统设计任务书2.1.1 SBR 废水处理工艺的技术要求SBR 废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对校园生活污水进行处理，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校园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 S
18、BR 废水处理的效率，方便操作和使用。SBR 废水处理系统分别由污水处理池、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，在污水处理池、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 废水处理系统示意图如图 2-1 所示。纳 入 污 水 排 空 电 磁 阀空 气风 机 生 物 菌 泥 污 水 处 理 池 水 位 电 极 1#清 水 泵 清 水 池 水 位 电 极2#清 水 泵 中 水中 水 箱上 水 电 磁 阀 水 位 电 极电 动 阀图 2-1 SBR 废水处理系统示意图污水处理的第一阶段：当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀会自动
19、开起纳入污水。当污水池纳入的污水至正常高水位时，电动阀自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。污水处理的第二阶段：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8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 68h。在曝气管路上安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开起，罗茨风机延时空载起动，然后排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开起，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起动和停止，能起到保护电动机和风机的作用。经过 0.5h 的水质沉淀，PLC 下达起动 1#清水泵指令，将
20、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#清水泵自动起动向中水箱泵水，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。如上所示，当中水箱内水位降至低水位时，2#清水泵又自动起动向中水箱泵水。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。2.1.2 SBR 废水处理系统动力设备SBR 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
21、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-40，0.7m 3/min，1.1kW。电动阀：阀体 D97A1X5-10ZB-125mm，电动装置 LQ20-1，AC380V，60W。2.1.3 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
22、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。2.2 SBR 废水处理电气控制系统总体方案设计1) SBR 废水处理系统控制对象电动机均
23、由交流接触器完成起、停控制，电动阀电动机要采用正、反9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
24、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。2.3 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 2-2 所示。M12SK12FU 3T3RNL56RF#泵 （ 污 水 ） 泵 （ 清 水 ） 风 机 M4FRK45U阀 门 电 动 机Q图 2-2 SBR 废水处理电气控制系统主电路1) 主回路
25、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10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
26、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 2-3 所示。1#泵 提 示 (潜 水 )L5NHL234YAHL52K1FR34KM1- TC20隔 离 变 压 器1: L N+4VDOMPC注 :电 源 指 示泵 提 示 清 水罗 茨 风 机上 水 电 磁 阀上 水 阀 指 示排 空 电 磁 阀 表 示 采 用 第 三 种接 地 方 式 。20V电 动 机 过 载 保 护图 2-3 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，
27、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 KA
28、3 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。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：11IQF1.7 IN=1.76A10.2A10A，选用 IQF10A 的断路器。2) 熔断器 FU 熔体额定电流 IFU。以曝气风机为例， IFU2 IN22.5A5A，选用 5A 的熔体。其余熔体额定电流
29、的选择，按上述方法选配。控制回路熔体额定电流选用 2A。3) 热继电器的选择参考有关技术手册选择，此处不再详述。2.4 PLC 硬件控制电路设计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 控制电路接线图，编制 I/O 接口功能表。图 2-4 为 SBR废水处理系统 PLC 控制电路原理图，L6 作为 PLC 输出回
30、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。LHL810DC24VX0246X102416X20426OM1357357135X7+AN1Y35Y7 COMCOCOMY1输 出 端输 入 端0.7电 动 阀 控 制 器KA1-SB8SB3-1456S2L321HK453KAL6KM1279L32H1M-12L6QFRFN-8R图 2-4 SBR 废水处理系统 PLC 控制电路接线图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。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
31、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。125) PLC 采用继电器输出，每个输出点额定控制容量为 AC250V，2A。表 2-1 和表 2-2 分别为 SBR 废水处理系统 PLC 输入和输出接口功能表。表 2-1 SBR 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 X0002 污水池低水位开关信号 L1 X0013 清水池高水位开关信号 H2 X0024 清水池低水位开关信号 L
32、2 X0035 中水箱高水位开关信号 H3 X0046 中水箱低水位开关信号 L3 X0057 起动按钮（绿色） SB1 X0068 停止按钮（红色） SB2 X0079 旋钮开关（自动） SB3-1 X01010 旋钮开关（手动） SB3-2 X01111 手动开电动阀旋钮开关 SB4 X01212 手动关电动阀旋钮开关 SB5 X01313 1#清水泵手动旋钮开关 SB6 X01414 2#清水泵手动旋钮开关 SB7 X01515 电动阀门开起限位开关 SQ1 X01616 电动阀门关闭限位开关 SQ2 X01717 电动阀电动机故障报警 FR0 X02018 电动机热保护器报警 KA1
33、X02119 曝气风机手动旋钮开关 SB8 X02220 输入点备用 X023X027表 2-2 SBR 废水处理系统 PLC 输出接口功能表序号工位名称 文字符号 输入口1 1#清水泵接触器 KM1 Y0002 2#清水泵接触器 KM2 Y0013 污水池高水位红色指示灯 HL7 Y0024 污水池低水位绿色指示灯 HL8 Y0035 清水池高水位红色指示灯 HL9 Y0046 清水池低水位绿色指示灯 HL10 Y0057 中水箱高水位红色指示灯 HL11 Y006138 中水箱低水位绿色指示灯 HL12 Y0079 电动阀门开起绿色指示灯 HL13 Y01010 电动阀门关闭黄色指示灯 H
34、L14 Y01111 开电动阀门接触器 KM4 Y01212 关电动阀门接触器 KM5 Y01313 电动机热保护器报警红色指示灯HL6 Y01414 罗茨风机（曝气风机）接触器 KM3 Y01515 排空电磁阀继电器 KA3 Y01616 上水电磁阀继电器 KA2 Y01717 输出口备用 Y020Y0276) 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 2-3 所示。表 2-3 SBR 废水处理系统元器件目录表序号 文字符号 名
35、 称 数量 规格型号 备 注1 M1M4 电动机 4 Y 系列 三相交流异步电动机2 FR1FR4 热继电器 4 JR16B-20/3 参照电动机整定电流3 FU1FU4 熔断器 12 RL1-15 熔体 210A4 FU5、FU6 熔断器 2 RT16-32X 熔体 2A5 QF 断路器 1 C45AD 脱扣电流 10A6 TC 隔离变压器 1 BK-100 变比 1：1，AC220V7 SB1 起动按钮 1 LAY37 绿色8 SB2 停止按钮 1 LAY37 红色9 SB3 转换开关 1 LAY37-D2 手动/自动转换10 SB4SB8 手动开关 5 LAY37-D2 黑色11 KM1
36、KM4 交流接触器 4 DJX-9 线圈电压：AC220V12 KA1KA3 中间继电器 3 HH52P 线圈电压：AC220V13 HL1HL15 指示灯 15 AD16-22 LED 显示，AC220V14 YA1 电磁阀 1 ZCT-50A 线圈电压：AC220V15 YA2 电磁阀 1 ZCT-15A 线圈电压：AC220V16 YA3 电动阀门装置 1 LQA20-1 AC380，60W17 PLC 可编程控制器 1 FX2N-48MR 继电器输出2.5 PLC 控制程序设计141) 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 2-5 所示，表达出各控制对象的
37、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。 开 始选 择 操 作 方 式自 动 ？自 动 操 作打 开 电 动 阀污 水 位 NY曝 气 沉 淀 处 理关 电 动 阀 停止 纳 水 N污 水 池 纳入 污 水低 ？ Y计 时7.5h？YN 开 1#泵清 水 池 纳 水污 水 位高 ？ NY停 1#泵 手 动 操 作手 动 NY手 动 控 制 运 行手 动 操 作 结 束开 2#泵中 水 箱 纳 水中水 箱 水 位高 ？ NY停 2#泵自 动 动 行 结 束自 动 N结 束开
38、 机 ？结 束 ？Y图 2-5 SBR 废水处理系统控制流程图SBR 废水处理系统 PLC 控制程序如图 2-6 所示。 （最好逐段加上程序注释）15图 2-6 SBR 废水处理系统 PLC 控制梯形图程序系统启动系统停止系统自动运行系统手动运行16图 2-6 SBR 废水处理系统 PLC 控制梯形图程序（续 1）17图 2-6 SBR 废水处理系统 PLC 控制梯形图程序（续 2）18图 2-6 SBR 废水处理系统 PLC 控制梯形图程序（续 3）19图 2-6 SBR 废水处理系统 PLC 控制梯形图程序（续 4）20图 2-6 SBR 废水处理系统 PLC 控制梯形图程序（续 5）2.
39、6 SBR 废水处理系统电气工艺设计按设计要求设计绘制电气装置总体配置图、电器板电器元器件平面图、控制面板电器平面图及相关电气接线图。1) 先根据控制系统要求和电气设备的结构，确定电器元器件的总体布局以及电控箱内装配板与控制面板上应安装的电器元件。本系统除电控箱外，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。在控制面板上设计安装的电器元件有：控制按钮、旋钮开关、各色指示灯等。2) 依据用户要求满足操作方便、美观大方、布局均匀对称
40、等设计原则，绘制电控箱电器板元件布置图、电器面板元件布置图、电气接线图等，如图 2-7 和图 2-8 所示。进出引线采用接线端子板连接，接线图略。3) 依据电器元件布置图及电器元器件的外形尺寸、安装尺寸，绘制电器板（绝缘板、镀锌铁板或架）、控制面板（有机玻璃板、铝板或铁板等） 、垫板（有机械强度的绝缘板或镀锌板）等零部件加工图。图中应注明外形尺寸、安装孔径、定位尺寸与公差、板材厚度以及加工要求等。本设计所涉及的钣金加工技术图从略。4) 依据电器安装板、控制面板尺寸设计电控箱，绘制电控箱安装图。本设计从略。至此，基本完成了 SBR 废水处理系统要求的电气控制原理设计和工艺设计任务。线 槽QFU1
41、2F34PLC线 槽56KATOIRM34F21线 槽JDO-端 子 板FR线槽 线槽 HL1314L679125SB8721SB456L3380图 2-7 电控箱电器板元件布置图 图 2-8 电控箱电器面板元件布置图2.5 梯形图程序调试21由于实验室没有相应的实物控制模型，因此，在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号来代替，所有的输出均用指示灯来表示。调试时，首先按控制系统 PLC 接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否有误，特别要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况，否则会造成硬件损坏及人身意外。首先将旋钮开关 SB3 旋至手动控制方式，PC 控制程序选择监控状态，然后逐一
42、置位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、曝气风机手动旋钮开关、电动阀门开起限位开关、电动阀门关闭限位开关等，观察输出指示灯是否按预计效果闪灭，并通过监控状态观察程序的运行过程及输入输出信号、内部元件状态的变化，从中可以发现硬件接线是否有误及程序实现方案、结构是否正确。 （要分析并描述实际出现的问题及解决方案）将旋钮开关旋 SB3 至自动控制方式，PC 控制程序选择监控状态，按下启动按钮 SB1，用开关信号模拟传感器的信号情况，按 SBR 废水处理系统控制流程图逐一置位，观察输出指示灯是否按预计效果闪灭，并通过监控状态观察程序的运行过程及输入输出信号、内部元件状态的变化。 （要分析并描述实际出现的问题及解决方案）第 3 章 课程设计总结随着毕业日子的到来，课程设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次22参考文献：1 蒋金周 工厂电气控制设备 机械出版社2 谢克明，夏路易.可编程控制器原理与程序设计 电子工业出版社3 吴存宏.浅谈 PLC 在全自动洗衣机中运用.家用电器科技，20004 廖常初 可编程序控制器应用技术（第四版）重庆大学出版社 20025 三菱公司 三菱微型可编程序控制器手册6 黄云龙 工厂常用电气设备手册 机械出版社
