基于PLC控制污水处理系统的设计研究

引言

目前随着我国科技的高速发展,脱贫空间战的号角吹响,各类中小型企业如雨后春笋般覆盖大地,带动了人们脱贫致富,但各类工业废水量也在飞速暴涨。据有关资料显示,我国工业污水处理项目工程建设投资已超过几千亿元,其中工业污水处理设备投入约300亿元。但由于污水处理自控系统落后,如不迅速制定合理方案,尽快解决污水处理成本代价高等问题,势必会阻碍各地区的经济发展。那么怎样才能快速高效地对污水进行处理,减少环境污染,真正实现变废为宝呢?

在如今自动化、信息化、智能化飞速发展的大环境下,PLC技术正以摧枯拉朽之势冲在科技前沿,基于此背景,各大中专院校的机电专业都开设了PLC编程与应用的相关课程,尤其是顺序功能控制指令的引入更使得复杂问题变得简单、直观。因此,利用PLC顺控功能指令设计污水处理系统无疑是目前较环保、科学、高效的选择。本文据此结合PLC编程与应用课程教学指导学生进行了基于PLC控制污水处理系统的设计。

1系统组成设计

1.1系统控制要求与总体结构

图1为模拟污水处理混合装置。操作人员开启电源开关,污水进水阀得电,相关指示灯亮,同时污水流入污水处理罐:当进罐污水达到液面传感器SL1处时,SL1接通,关闭污水进水阀且进污水指示灯熄灭:打开1号除污剂进阀且1号除污剂指示灯亮,30S后1号除污剂进阀关闭,浊度传感器SL3接通,判别污水污染情况,若为重污水则开启轻重污水开关,2号除污剂进阀得电打开,2号除污剂流入污水处理罐,同时2号除污剂指示灯亮,20S后关闭2号除污剂进阀。搅拌电机开始工作且搅拌电机指示灯亮,3min后搅拌电机停止且灯灭,净水排出阀开启放出除污过的水,放净水指示灯亮,放水到液面传感器SL2处时,SL2接通,关闭净水排出系统且熄灭放净水指示灯,开启排污系统且排污指示灯亮,延时2min关闭排污系统,进入下一循环。1.2PLC选型及I/o地址分配

根据设计要求、控制要求及学校实验室条件,本文选定三菱Fx2N-48MRPLC,该型号的PLC拥有24路输入、24路(继电器)输出,而本例实际只需6路输入、17路输出,输入、输出都留有余量,完全满足要求。控制污水处理系统装置的I/0地址分配如表1所示。

图1模拟污水处理混合装置

2程序设计

除污罐中的污水处理按任务要求可细分为7个控制过程,这些控制过程间存在严格的时序关系,据此可用状态转移图SFC语言来描述顺序结构的状态编程,并将SFC程序转换成步进梯形图程序。图2为污水处理装置步进控制状态流程图,根据此状态流程图,编写出SFC程序梯形图,如图3所示。

2.1用SFC编程说明

程序中的S0为初始状态,S20~S25为SFC的中间状态。在该程序中,若想增删某些功能,只需添加或删除某个功能块即可,相关状态继电器会自动分配。

十字交叉图形中的横短线表示转移条件,且每步条件都要标明。竖长线表示转移方向,为系统自动生成,若要跳转出现转移箭头,需要编辑。

2.2部分功能指令

M8002:PLC通电瞬间接通一个扫描周期,激活程序的初始状态。

ZRST:复位组合指令,触发信号来时所辖程序全部清零。

3结语

本文利用三菱GXdeveloperv8.86软件编程后,借助GXSimluaor6cn仿真软件模拟运行发现完全能实现预想功能,在本设计中采用三菱FX2N-48型可编程控制器的硬件配置设计在生产中是完全可行的,并且由于PLC具有高可靠性、强灵活性、对工作环境的要求较低及抗干扰性能好等优点,使其完全可以将操作人员从恶劣的现场环境中解救出来。另外,在实际应用中如果采用PLC控制污水处理装置,不仅资金投入较少、控制精度高,而且还很容易随时修改可编程控制器程序,以改变污水处理装置的工作时间和工作状态,满足不同程度污水处理的需求,具有很高的推广价值。