武汉理工大学毕业设计（论文）
输入 地址 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 输入设备 手动污泥回流泵启动 手动离心式脱水机启动 手动聚合物泵启动 手动污泥机启动 手动切割机启动 手动转碟曝气机加速 输入 地址 I5.2 I5.3 I5.4 I5.5 I5.6 I5.7 输入设备 刮泥机过载 离心式脱水机过载 聚合物泵过载 污泥机过载 切割机过载 手动1#转碟曝气机工频反转 启动 I2.7 手动转碟曝气机减速 I6.0 手动2#转碟曝气机工频反转 启动 I3.0 粗格栅液位差计 续表2-1
在这个控制系统中，主要输出控制的设备有各种接触器、报警和指示灯，共有24个输出点，其具体分配，如表2-2所示。
表2-2 数字输出量地址分配
输出地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 输出设备 粗格栅机接触器 1#清污机接触器 1#潜水泵接触器 2#潜水泵接触器 细格栅机接触器 2#清污机接触器 分离机接触器 1#转碟曝气机工频正转接触器 2#转碟曝气机工频正转接触器 1#转碟曝气机变频接触器 2#转碟曝气机变频接触器 潜水搅拌机接触器 输出地址 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 输出设备 刮泥机接触器 污泥回流泵接触器 离心式脱水机接触器 聚合物泵接触器 污泥机接触器 潜水泵房报警 污泥回流泵房报警 手动方式指示灯 自动方式指示灯 1#转碟曝气机工频反转接触器 2#转碟曝气机工频反转接触器 切割机接触器 2.1.2 模拟量输入输出部分
由于需要采集一个溶解氧仪所反馈的数据，因此扩展了一个模拟量输入输出模块，具体I/O分配，如表2-3所示。
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武汉理工大学毕业设计（论文） 表2-3 模拟量输入地址分配
输入地址 输入设备 AIW0 溶解氧仪 在此控制系统中，需要将采集回来的模拟量进行数据处理，然后，通过模拟输出口对变频器进行控制，进而控制其他设备的运行，如表2-4所示。
表2-4 模拟量输地址分配 输出地址 AQW0 输出设备 经运算输出 2.2 设备和器件的选型
1）PLC及扩展模块。根据污水处理系统的电气控制系统的功能要求，以及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面来考虑，选择西门子S7—200系列PLC作为污水处理系统的电气控制系统的控制主机。由于污水处理电气控制系统涉及较多的输入输出端口，其控制过程相对复杂，因此采用CPU226作为该控制系统的主机。 CPU226在污水处理系统中使用的数字量输入点和输出点都比较多，因此除了PLC主机自带的I/O外，还需要扩展一定数量的I/O扩展模块。由于本系统总共有49个数字输入量和24个数字输出量，CPU226具有24个输入点和16个输出点，因此采用4个EM223输入/输出混合扩展模块，8点DC输入8点输出型，可以满足控制系统的I/O需求。
在该系统中，还需要采集模拟量并利用模拟量控制的功能要求，因此需要在扩展一个模拟量输入输出扩展模块。西门子公司专门为S7—200系列PLC配置了模拟量输入输出模块EM235，该模块具有较高的分辨率和较强的输出驱动能力，可满足控制系统的功能要求。
2）变频器。该系统选用的变频器是西门子MM430变频器，它是一种风机水泵负载专用变频器，能适用于各种变速驱动系统，尤其是适用于工业部门的水泵和风机。该型变频器，具有能源利用率高的特点，优化了部分结构与功能，便于工作人员进行操作，实现功能强。它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。
在此控制系统中，需要对变频器进行通信控制，因此需先对变频器的参数进行设置，主要对一下几个参数进行调整，如表2-5所示。
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武汉理工大学毕业设计（论文） 表2-5 变频器参数设置表
参数号 P0005 P0700 P1000 P1300 P2010 P2011 参数值 21 2 2 2 6 1 说明 显示实际频率 由端子排输入 模拟输入 可用于可变转矩负载 9600baud USS地址 电动机类型 电动机额定电压 电动机额定电流 电动机额定频率 电动机额定转速 P0300 根据具体电动机设置 P0304 根据具体电动机设置 P0305 根据具体电动机设置 P0310 根据具体电动机设置 P0311 根据具体电动机设置 对于此系统中的变频器，在进行手动调试时采用通信控制，因此需要将变频器的参数进行重新设置，通过对已编址的变频器发送控制命令，实现对变频器的控制，即将表2-5所示中的P0700和P1000的参数值都改为5，就可进行通信控制；在自动控制方式下，通过改变变频器的参数值，实现变频器的模拟控制，即如表2-5所示。在此系统中，只是用了一个变频器，因此控制变频器的地址为1。 3）各种电机和泵。格栅机型号选用WL-GS300-1500，标准沟深为1535 mm，粗格栅栅隙：22 mm，细格栅栅隙：6 mm。清污机型号选用回转齿耙式清污机，清污刮板传动装置宜采用回转式输送链。潜水泵型号选用WQ30-20-3，流量：30 m3/h，扬程：20 m，功率：3 kw，额定电压：380 V，同步转速3000 r/min。转碟曝气机型号选用YHG1800-A，经济转速：50 rpm，转碟直径：1800 mm，浸没水深：680 mm。潜水搅拌机型号选用QJB，最高介质温度不超过40℃，介质的PH值在5-9间，长期潜水运行，潜水深度一般不超过20 m。污泥回流泵型号选用0JB—W15，电机功率：15 kw，额定电流：41 A，叶轮直径：400 mm。刮泥机型号选用ZBG周边传动刮吸泥机，周边线速度：2.5 m/min，单边功率：0.37 kw，排泥管径：300 mm，处理水量：283 m3/h。离心式脱水机型号选用SX系列三足式，转速：1000 r/min，电机功率：11 kw，分离因数：560 Fr，工作容积：140 L。
4）溶解氧仪。用于测量锅炉给水、蒸汽、超纯水、凝结水、除氧剂出口，以及工厂使用氧气处理化学过程中的含氧量，并根据设定值进行给养控制，其输出信号主要有两种形式：4~20 mA或0~20 mA（电流形式），0~5 V或1~5 V DC（电压形式）。在此控制系统中，采用溶解氧仪的电流输出信号，将其通过PLC的扩展模块送入PLC主机进行处理。
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本次选用PH/溶解氧测量仪型号：SA29-MP525。测量范围：pH：（-1.999~19.999）pH mV：±1999.9 mV，溶解氧：（0~40.00）mg/L(ppm)；（0~200.0）% 温度：（-10~110）℃精确度：pH：±0.002 pH mV：±0.03% FS 溶解氧：±0.10 mg/L 温度：±0.4 ℃，自动温度补偿：pH：（0~100）℃ 溶解氧：（0~45）℃，其他参数：数据储存：900组，通讯接口：RS232，电源：DC9V/300mA。其特点是高精度的pH+溶解氧双参数仪表。配用2503型pH电极，可用于离子强度较低、浑浊液体和胶体溶液的测量。可设定高纯水和加氨纯水二种特殊的pH测量模式，适合电力、石化等行业使用。新型的溶氧电极有盐度测试功能，自动实现盐度补偿和温度补偿；仪器内置气压传感器，自动实现气压补偿。极谱型溶氧电极，极化时间短，响应快，测量准确。
5）各类按钮。在这个控制系统的自动操作中，采用三种机械按钮，控制污水处理系统的启动和停止，手动/自动按钮使用旋钮，即旋到一边接通，旋到另外一边就断开；自动启动按钮采用触点触发式按钮；急停按钮使用旋转复位按钮，按下后系统停止，旋转后自动弹起复位。
在手动控制状态时，对于每个设备都对应设置一组按钮，采用触点触发式按钮，即按下接通，松开复位。
6）液位传感器和液位差计。在进水泵房和污泥回流泵房都要安装液位传感器，本系统采用超声波液位传感器，均为数字量输入。对格栅处的清污机进行控制，需要检测格栅两侧的液面差，在该系统中利用液位差计，选用超声波液位差计。本次选用的液位差计也是数字量输入到PLC中的，在液位差计中预先设置好设定值。当液位差超过预设的数值时，数字量信号输入到PLC中，进而控制清污机运行，清除大颗粒的污染物，保障污水流动通畅；在液位差未超过设定值时，清污机处于停止状态，这样就可大大减少设备损耗。
7）接触器。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、清污机接触器、潜水泵接触器、分离机接触器、转碟曝气机接触器、潜水搅拌机接触器、刮泥机接触器等。为此该系统选用施耐德LC1-D0901M5C交流接触，其额定电压220 V，额定电流9 A。其特点有：高标准：符合IEC60947-4-1和GB14048.4标准。长寿命：机械寿命高达2000万次；电寿命高达200万次。强适应性：“TH”防护处理，可以在湿热的环境中使用。宽电压：线圈控制电压在70%-120%Uc之间波动，不影响产品正常工作。强通用性：具有50Hz-60Hz通用线圈，可以全世界通用。模块化：产品本体上可以附加辅助触头，通电/断电延时触头，机械闭锁等模块。也可以很方便地组合成可逆接触器、星—三角起动器。
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