PLC課程設(shè)計(jì)樣例

1、目錄緒論 2第1章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 31.2 PLC機(jī)型選擇 3第2章 小型SBR廢水處理PLC電氣控制系統(tǒng) 72.1 小型SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書 72.2 SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 82.3 SBR廢水處理電氣控制原理圖設(shè)計(jì) 82.4 PLC硬件控制電路設(shè)計(jì) 112.5 PLC控制程序設(shè)計(jì) 142.6 SBR廢水處理系統(tǒng)電氣工藝設(shè)計(jì) 202.7 梯形圖程序調(diào)試 21第3章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 22參考文獻(xiàn) 23緒論P(yáng)LC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程

2、邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普遍計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機(jī)界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)

3、性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。入出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序?？煽课锢韺?shí)現(xiàn)主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計(jì)的。輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計(jì)算機(jī)電

4、路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以足以帶動(dòng)一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。 I/O電路是很多的，每一輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個(gè)I或O電路。PLC有多I/O用點(diǎn)，一般也就有多少個(gè)I/O用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。輸入電路時(shí)刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)其信息的暫存器。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點(diǎn)。輸出鎖存器與輸出點(diǎn)也是一一對(duì)應(yīng)的這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實(shí)際就是PLC處理器I/O口的寄存器。它們與計(jì)

5、算機(jī)內(nèi)存交換信息通過計(jì)算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個(gè)區(qū)的每一對(duì)應(yīng)位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點(diǎn)。這些位置成1，表示接點(diǎn)通，置成0為接點(diǎn)斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。第1章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控

6、對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。3

7、. 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4. 適應(yīng)發(fā)展的需要    由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O

8、點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。1.2  PLC機(jī)型選擇隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和型號(hào)越來越多，功能日趨完善。從美國，日本、德國等國家引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國內(nèi)廠商組裝或自行開發(fā)的PLC產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列。上百種型號(hào)。其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法、價(jià)格等各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC產(chǎn)品，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。一般來說，各個(gè)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品在可靠性上都是過關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己需要，而不浪費(fèi)機(jī)器容量。PLC的選擇主要包括機(jī)型選擇，容量選擇，輸入輸出模塊選擇

9、、電源模塊選擇等幾個(gè)方面。1、可編程控制器控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算I/O點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的重要指標(biāo)。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，選擇相應(yīng)規(guī)模的可編程控制器并留有10%15%的I/O裕量。估算出被控對(duì)象上I/O點(diǎn)數(shù)后，就可選擇點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)目删幊炭刂破?。進(jìn)出口個(gè)安裝一個(gè)傳感器，即有兩個(gè)輸入信號(hào)X000,X001。紅綠指示燈各一個(gè)Y011,Y012,柵欄關(guān)與開Y014,Y013。輸入信號(hào)為X000,X001，輸出信號(hào)為Y011,Y012,Y013,Y014。I/O點(diǎn)數(shù)為6。2、內(nèi)存估計(jì)用戶程序所需內(nèi)存容量要受到下面幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利用率；開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；模擬量輸入輸出

10、點(diǎn)數(shù)。（1）內(nèi)存利用率  用戶編的程序通過編程器鍵入主機(jī)內(nèi)，最后是以機(jī)器語言的形式存放在內(nèi)存中，同樣的程序，不同廠家的產(chǎn)品，在把程序變成機(jī)器語言存放時(shí)所需要的內(nèi)存數(shù)不同，我們把一個(gè)程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。高的利用率給用戶帶來好處。同樣的程序可以減少內(nèi)存量，從而降低內(nèi)存投資。另外同樣程序可縮短掃描周期時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)。（2）開關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)  可編程控制器開關(guān)量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)是計(jì)算所需內(nèi)存儲(chǔ)器容量的重要根據(jù)。一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出的比為6：4。這方面的經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)

11、給出的。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10 =2*10=20  （3）模擬量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)  具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數(shù)字傳送和運(yùn)算的功能指令，這些功能指令內(nèi)存利用率較低，因此所占內(nèi)存數(shù)要增加。 在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對(duì)模擬量進(jìn)行讀入、數(shù)字濾波、傳送和比較運(yùn)算。在模擬量輸入輸出同時(shí)存在的情況下，就要進(jìn)行較復(fù)雜的運(yùn)算，一般是閉環(huán)控制，內(nèi)存要比只有模擬量輸入的情況需要量大。在模擬量處理中。常常把模擬量讀入、濾波及模擬量輸出編成子程序使用，這使所占內(nèi)存大大減少，特別是在模擬量路數(shù)比較多時(shí)。每一路模擬量所需的內(nèi)存數(shù)會(huì)明顯減少。下面給出一般情況下的

12、經(jīng)驗(yàn)公式：只有模擬量輸入時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*l00模擬量輸入輸出同時(shí)存在時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)模擬量點(diǎn)數(shù)*200這些經(jīng)驗(yàn)公式的算法是在10點(diǎn)模擬量左右，當(dāng)點(diǎn)數(shù)小于10時(shí)，內(nèi)存字?jǐn)?shù)要適當(dāng)加大，點(diǎn)數(shù)多時(shí)，可適當(dāng)減小。綜上所述，推薦下面的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：總存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)（開關(guān)量輸人點(diǎn)數(shù)+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)）*l0+模擬量點(diǎn)數(shù)*150。然后按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。3、響應(yīng)時(shí)間對(duì)過程控制，掃描周期和響應(yīng)時(shí)間必須認(rèn)真考慮?？删幊炭刂破黜樞驋呙璧墓ぷ鞣绞绞顾荒芸煽康亟邮粘掷m(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。例如某產(chǎn)品有效檢測(cè)寬度為5cm，產(chǎn)品傳送速度每分鐘50m，為了確保不會(huì)漏檢經(jīng)過的產(chǎn)品，要求可編程控制器的掃描周

13、期不能大于產(chǎn)品通過檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間間隔60ms（T5cm 50m60s）。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間輸入濾波時(shí)間+輸出濾波時(shí)間+掃描周期.4、輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測(cè)并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（按鈕、限位開關(guān)；接近開關(guān)等）的高電平信號(hào)為機(jī)器內(nèi)部電平信號(hào)，模塊類型分直流5、12、24、48、60V幾種；交流115V和220V兩種。由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小。一般5、12、24V屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過10m，也就是說，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓的模塊比較可靠。另外高密度的輸

14、入模塊如32點(diǎn)、64點(diǎn)，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般講，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不得超過60%。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須考慮門檻（接通電平與關(guān)斷電平之差）電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。輸出模塊的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號(hào)。對(duì)于開關(guān)頻繁、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，推薦使用晶閘管輸出模塊，缺點(diǎn)是模塊價(jià)格高；過載能力稍差。繼電器輸出模塊優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短，響應(yīng)速度慢。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共端所允許通過的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。6、結(jié)構(gòu)型式的考慮PLC的結(jié)

15、構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊大印刷電路板上，節(jié)省了插接環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格也比模塊式的便宜，所以小型PLC控制系統(tǒng)多采用整體式結(jié)構(gòu)。模塊式PLC的功能擴(kuò)展，I/O點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式方便靈活。維修時(shí)更換模塊，判斷與處理故障快速方便。因此，對(duì)于較復(fù)雜的要求較高的系統(tǒng)，一般選用模塊式結(jié)構(gòu)。7、是否需要通訊聯(lián)網(wǎng)的功能大部分小型PLC都是以單機(jī)自動(dòng)化為目的，一般沒有和上位計(jì)算機(jī)通訊的接口。如果用戶要求將PLC納入工廠自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)，就應(yīng)選用帶有通訊接口的PLC。一般大、中型PLC都具有通訊功能。近年來，一些高性能

16、的小型機(jī)（如FX、C40H、S5-100U等）也帶有通訊接口，通過RS-232串行接口，與上位計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)PLC相連，也可以連接打印機(jī)、CRT等外部設(shè)備。以上簡(jiǎn)要地介紹了PLC選型的依據(jù)和應(yīng)考慮的幾個(gè)問題，用戶應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，綜合考慮各種因素，選擇性能價(jià)格比合適的產(chǎn)品，使被控對(duì)象的控制要求得到完全滿足，也使PLC的功能得到充分發(fā)揮。第2章 小型SBR廢水處理PLC電氣控制系統(tǒng)2.1 小型SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1.1 SBR廢水處理工藝的技術(shù)要求SBR廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù)，采用優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)對(duì)校園生活污水進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、

17、沖洗廁所及車輛等，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的。SBR廢水處理系統(tǒng)方案要充分考慮現(xiàn)實(shí)生活中校園生活區(qū)較為狹小的特點(diǎn)，力求達(dá)到設(shè)備體積小，性能穩(wěn)定，工程投資少的目的。廢水處理過程中環(huán)境溫度對(duì)菌群代謝產(chǎn)生的作用直接影響廢水處理效果，因此采用地埋式磚混結(jié)構(gòu)處理池以降低溫度對(duì)處理效果的影響。同時(shí)，SBR廢水處理技術(shù)工藝參數(shù)變化大，硬件設(shè)計(jì)選型與設(shè)備調(diào)試比較復(fù)雜，采用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)可以提高SBR廢水處理的效率，方便操作和使用。SBR廢水處理系統(tǒng)分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱以及水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥門和電磁閥等部分組成，在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設(shè)置液位開關(guān)，用以檢測(cè)水池與水箱中

18、的水位。SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖如圖2-1所示。圖2-1 SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖污水處理的第一階段：當(dāng)污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)閥會(huì)自動(dòng)開起納入污水。當(dāng)污水池納入的污水至正常高水位時(shí)，電動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。污水處理的第二階段：采用能降解大分子污染物的曝氣法，可使污水脫色、除臭、平衡菌群的pH值并對(duì)污染物進(jìn)行高效除污，即好氧處理過程。整個(gè)好氧（曝氣）時(shí)間一般需要68h。在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動(dòng)閥門自動(dòng)關(guān)閉后，排空電磁閥開起，羅茨風(fēng)機(jī)延時(shí)空載起動(dòng)，然后排空電磁閥關(guān)閉，污水池開始曝氣。當(dāng)曝氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開起，羅茨風(fēng)機(jī)空載停機(jī)，然后排

19、空電磁閥延時(shí)關(guān)閉。曝氣風(fēng)機(jī)在無負(fù)荷條件下起動(dòng)和停止，能起到保護(hù)電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)的作用。經(jīng)過0.5h的水質(zhì)沉淀，PLC下達(dá)起動(dòng)1#清水泵指令，將沉淀后的水泵入到清水池。當(dāng)清水池中的水位升至正常高水位時(shí)，1#清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行。這時(shí)2#清水泵自動(dòng)起動(dòng)向中水箱泵水，當(dāng)水箱內(nèi)達(dá)到正常高水位時(shí)，2#清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行，這時(shí)中水箱內(nèi)的水全部完成處理過程。如上所示，當(dāng)中水箱內(nèi)水位降至低水位時(shí)，2#清水泵又自動(dòng)起動(dòng)向中水箱泵水。當(dāng)污水池中的水位降至低水位時(shí)，電動(dòng)閥門會(huì)自動(dòng)打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復(fù)。SBR廢水處理技術(shù)針對(duì)污水水質(zhì)不同選用生物菌群不同，工藝要求要求有所不同，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)有參數(shù)可修正功能

20、，以滿足廢水處理的要求。2.1.2 SBR廢水處理系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備SBR廢水處理系統(tǒng)中所使用的動(dòng)力設(shè)備（水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥），均采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)和電磁閥（AC220V選配）選配防水防潮型。1#清水泵：立式離心泵LS50-10-A，揚(yáng)程10m，流量29m3/h，1kW。2#清水泵：立式離心泵LS40-32.1，揚(yáng)程30m，流量16m3/h，3kW。曝氣羅茨風(fēng)機(jī)：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。電動(dòng)閥：閥體D97A1X5-10ZB-125mm，電動(dòng)裝置LQ20-1，AC380V，60W。2.1.3 SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1) 控制裝置選用PLC作為系統(tǒng)的控制

21、核心，根據(jù)工藝要求合理選配PLC機(jī)型和I/O接口。2) 可執(zhí)行手動(dòng)/自動(dòng)兩種方式，應(yīng)能按照工藝要求編輯程序并可實(shí)時(shí)整定參數(shù)。3) 電動(dòng)閥上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為正、反轉(zhuǎn)雙向運(yùn)行，因此要在PLC控制回路加互鎖功能。4) PLC的接地應(yīng)按手冊(cè)中的要求設(shè)計(jì)，并在圖中表示或說明。5) 為了設(shè)備安全運(yùn)行，考慮必要的保護(hù)措施，入如電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)、控制系統(tǒng)短路保護(hù)等。6) 繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC硬件電路，編制PLC的I/O接口功能表。7) 選擇電器元件、編制元器件目錄表。8) 繪制接線圖、電控柜布置圖和配線圖、控制面板布置圖和配線圖等。9) 采用梯形圖或指令表編制PLC控制程序。2.2 SBR廢

22、水處理電氣控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1) SBR廢水處理系統(tǒng)控制對(duì)象電動(dòng)機(jī)均由交流接觸器完成起、?？刂?，電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)要采用正、反轉(zhuǎn)控制。2) 污水池、清水池、中水水箱水位檢測(cè)開關(guān)，在選型時(shí)考慮抗干擾性能，選用電極考慮耐腐蝕性。3) 電動(dòng)閥上驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其內(nèi)部設(shè)有過載保護(hù)開關(guān)，為常閉觸點(diǎn)，作為電動(dòng)閥過載保護(hù)信號(hào)，PLC控制電路考慮該信號(hào)邏輯關(guān)系。4) 1#清水泵、2#清水泵、羅茨風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)分別采用熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，其熱繼電器的常開觸點(diǎn)通過中間繼電器轉(zhuǎn)換后，作為PLC的輸入信號(hào)，用以完成各個(gè)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的過載保護(hù)。5) 羅茨風(fēng)機(jī)的控制要求在無負(fù)載條件下起動(dòng)或停機(jī)，需要在曝氣管路上設(shè)置排空

23、電磁閥。6) 主電路用斷路器，各負(fù)載回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。7) 電控箱設(shè)置在控制室內(nèi)。控制面板與電控箱內(nèi)的電器板用BVR型銅導(dǎo)線連接，電控箱與執(zhí)行裝置之間采用端子板連接。8) PLC選用繼電器輸出型。9) PLC自身配有24V直流電源，外接負(fù)載時(shí)考慮其供電容量。PLC接地端采用第三種接地方式，提高抗干擾能力。2.3 SBR廢水處理電氣控制原理圖設(shè)計(jì)(1) 主電路設(shè)計(jì) SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)主電路如圖2-2所示。圖2-2 SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)主電路1) 主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3分別控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風(fēng)機(jī)M3；交流

24、接觸器KM4、KM5控制電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M4，通過正、反轉(zhuǎn)完成開起閥門和關(guān)閉閥門的功能。2) 電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)M4控制器內(nèi)還裝有常閉熱保護(hù)開關(guān)，對(duì)閥門電動(dòng)機(jī)M4實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。3) QF為電源總開關(guān)，既可完成主電路的短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔茫褂煤途S修方便。4) 熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。FU5、FU6分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護(hù)。(2) 交流控制電路設(shè)計(jì) SBR廢水處理系統(tǒng)交流控制電路如圖2-3所示。圖2-3 SBR廢水處理系統(tǒng)交流控制電路1) 控制

25、電路有電源指示HL。PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。2) 隔離變壓器TC的選用根據(jù)PLC耗電量配置，可以配置標(biāo)準(zhǔn)型、變比1：1、容量100VA隔離變壓器。3) 1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風(fēng)機(jī)M3分別有運(yùn)行指示燈HL1、HL2、HL3，由KM1、KM2、KM3接觸器常開輔助觸點(diǎn)控制。4) 4臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4的過載保護(hù)，分別由4個(gè)熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實(shí)現(xiàn)，將其常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后與中間繼電器KA1連接構(gòu)成過載保護(hù)信號(hào)，KA1還起到電壓轉(zhuǎn)換的作用，將220V交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流24V信號(hào)送入PLC完成過載保護(hù)控制功能。5) 上水電磁閥YA1和指示燈

26、HL1、排空電磁閥YA2，分別由中間繼電器KA2和KA3觸點(diǎn)控制。(3) 主要參數(shù)計(jì)算1) 斷路器QF脫扣電流。斷路器為供電系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對(duì)象為電感性負(fù)載交流電動(dòng)機(jī)，斷路器過電流脫扣值按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的1.7倍整定。SBR廢水處理系統(tǒng)有3kW負(fù)載電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，起動(dòng)電流較大，其余三臺(tái)為1.1kW以下，起動(dòng)電流較小，而且工藝要求4臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)起動(dòng)運(yùn)行，因此可根據(jù)3kW電動(dòng)機(jī)選擇自動(dòng)開關(guān)QF脫扣電流IQF：IQF1.7IN=1.7×6A10.2A10A，選用IQF10A的斷路器。2) 熔斷器FU熔體額定電流IFU。以曝氣風(fēng)機(jī)為例，IFU2IN2×2.5A5A，選用5A的

27、熔體。其余熔體額定電流的選擇，按上述方法選配?？刂苹芈啡垠w額定電流選用2A。3) 熱繼電器的選擇參考有關(guān)技術(shù)手冊(cè)選擇，此處不再詳述。2.4 PLC硬件控制電路設(shè)計(jì)1) 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，如：驅(qū)動(dòng)電壓的等級(jí)、負(fù)載的性質(zhì)等；分析對(duì)象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對(duì)開關(guān)量、模擬量的控制、用戶程序存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量等，選擇適合的PLC機(jī)型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。2) 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路接線圖，編制I/O接口功能表。圖2-4為SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖，L6作為PLC輸出回路的電源，分別

28、向輸出回路的負(fù)載供電，輸出回路所有COM端短接后接入電源N端。圖2-4 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制電路接線圖3) KM4和KM5接觸器線圈支路，設(shè)計(jì)了互鎖電路，以防止誤操作故障。4) PLC輸入回路中，信號(hào)電源由PLC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（）端。輸入口如果有有源信號(hào)裝置，需要考慮信號(hào)裝置的電源等級(jí)和容量，最好不要使用PLC自身的24V直流電源，以防止電源過載損壞或影響其他輸入口的信號(hào)質(zhì)量。5) PLC采用繼電器輸出，每個(gè)輸出點(diǎn)額定控制容量為AC250V，2A。表2-1和表2-2分別為SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸入和輸出接口功能表。表2-1

29、SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸入接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1污水池高水位開關(guān)信號(hào)H1X0002污水池低水位開關(guān)信號(hào)L1X0013清水池高水位開關(guān)信號(hào)H2X0024清水池低水位開關(guān)信號(hào)L2X0035中水箱高水位開關(guān)信號(hào)H3X0046中水箱低水位開關(guān)信號(hào)L3X0057起動(dòng)按鈕（綠色）SB1X0068停止按鈕（紅色）SB2X0079旋鈕開關(guān)（自動(dòng)）SB3-1X01010旋鈕開關(guān)（手動(dòng)）SB3-2X01111手動(dòng)開電動(dòng)閥旋鈕開關(guān)SB4X01212手動(dòng)關(guān)電動(dòng)閥旋鈕開關(guān)SB5X013131#清水泵手動(dòng)旋鈕開關(guān)SB6X014142#清水泵手動(dòng)旋鈕開關(guān)SB7X01515電動(dòng)閥門開起限位開關(guān)SQ1X016

30、16電動(dòng)閥門關(guān)閉限位開關(guān)SQ2X01717電動(dòng)閥電動(dòng)機(jī)故障報(bào)警FR0X02018電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)器報(bào)警KA1X02119曝氣風(fēng)機(jī)手動(dòng)旋鈕開關(guān)SB8X02220輸入點(diǎn)備用X023X027表2-2 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸出接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口11#清水泵接觸器KM1Y00022#清水泵接觸器KM2Y0013污水池高水位紅色指示燈HL7Y0024污水池低水位綠色指示燈HL8Y0035清水池高水位紅色指示燈HL9Y0046清水池低水位綠色指示燈HL10Y0057中水箱高水位紅色指示燈HL11Y0068中水箱低水位綠色指示燈HL12Y0079電動(dòng)閥門開起綠色指示燈HL13Y01010電動(dòng)

31、閥門關(guān)閉黃色指示燈HL14Y01111開電動(dòng)閥門接觸器KM4Y01212關(guān)電動(dòng)閥門接觸器KM5Y01313電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)器報(bào)警紅色指示燈HL6Y01414羅茨風(fēng)機(jī)（曝氣風(fēng)機(jī)）接觸器KM3Y01515排空電磁閥繼電器KA3Y01616上水電磁閥繼電器KA2Y01717輸出口備用Y020Y0276) 根據(jù)上述設(shè)計(jì)，對(duì)照主回路檢查交流控制回路、PLC控制回路、各種保護(hù)聯(lián)鎖電路、PLC控制程序等，全部符合設(shè)計(jì)要求后，繪制出最終的電氣原理圖。7) 根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇的電氣元件，編制原理圖的元器件目錄表，如表2-3所示。表2-3 SBR廢水處理系統(tǒng)元器件目錄表序號(hào)文字符號(hào)名 稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備 注1M1M4電動(dòng)

32、機(jī)4Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)2FR1FR4熱繼電器4JR16B-20/3參照電動(dòng)機(jī)整定電流3FU1FU4熔斷器12RL1-15熔體210A4FU5、FU6熔斷器2RT16-32X熔體2A5QF斷路器1C45AD脫扣電流10A6TC隔離變壓器1BK-100變比1：1，AC220V7SB1起動(dòng)按鈕1LAY37綠色8SB2停止按鈕1LAY37紅色9SB3轉(zhuǎn)換開關(guān)1LAY37-D2手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換10SB4SB8手動(dòng)開關(guān)5LAY37-D2黑色11KM1KM4交流接觸器4DJX-9線圈電壓：AC220V12KA1KA3中間繼電器3HH52P線圈電壓：AC220V13HL1HL15指示燈15AD16-22L

33、ED顯示，AC220V14YA1電磁閥1ZCT-50A線圈電壓：AC220V15YA2電磁閥1ZCT-15A線圈電壓：AC220V16YA3電動(dòng)閥門裝置1LQA20-1AC380，60W17PLC可編程控制器1FX2N-48MR繼電器輸出2.5 PLC控制程序設(shè)計(jì)1) 程序設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求，建立SBR廢水處理系統(tǒng)控制流程圖，如圖2-5所示，表達(dá)出各控制對(duì)象的動(dòng)作順序，相互間的制約關(guān)系。在明確PLC寄存器空間分配，確定專用寄存器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，包括主程序編制、各功能子程序編制、其他輔助程序的編制等。圖2-5 SBR廢水處理系統(tǒng)控制流程圖SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制程序如圖2-

34、6所示。（最好逐段加上程序注釋）系統(tǒng)手動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)停止系統(tǒng)啟動(dòng)圖2-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序圖2-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)1）圖2-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)2）圖2-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)3）圖2-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)4）圖2-6 SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序（續(xù)5）2.6 SBR廢水處理系統(tǒng)電氣工藝設(shè)計(jì)按設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)繪制電氣裝置總體配置圖、電器板電器元器件平面圖、控制面板電器平面圖及相關(guān)電氣接線圖。1) 先根據(jù)控制系統(tǒng)要求和電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)，確定電器元器件的總體布局以及電控箱內(nèi)裝配板與控制面板上應(yīng)安裝的電器元件。本系統(tǒng)除電控箱外，在污水處理設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)安裝的電器元件和動(dòng)力設(shè)備有：電磁閥、水位開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)閥（含閥位控制器）等。電控箱內(nèi)電器板上安裝的電器元件有：斷路器、熔斷器、隔離變壓器、PLC、接觸器、中間繼電器、熱繼電器和端子板等。在