金興偉，石存秀，湯秀紅

(湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，湖北 十堰 442000)

一體化污水處理設(shè)備具有處理效果好、投資及運(yùn)行費(fèi)用少、占地小、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，可以有效處理分散式污水，目前在農(nóng)村污水處理中被廣泛應(yīng)用[1]。當(dāng)前，在十堰地區(qū)新農(nóng)村建設(shè)中投入運(yùn)行的一體化污水處理設(shè)備大多采用繼電-接觸器方式控制，存在控制系統(tǒng)硬件線路復(fù)雜、可靠性不高、控制柜體積大等問(wèn)題，綜合考慮成本和后期使用維護(hù)等因素，提出了以PLC為控制核心的改造設(shè)計(jì)方案。

1污水一體化處理設(shè)備工藝流程及控制要求

本設(shè)備的工藝流程[2-4]如圖1所示?？刂埔笕缦拢?1)調(diào)節(jié)池提升泵采用手動(dòng)控制和液位自動(dòng)控制兩種控制方式，液位控制范圍為0～1.5 m；(2)加藥計(jì)量泵采用聯(lián)動(dòng)控制方式，當(dāng)調(diào)節(jié)池提升泵運(yùn)行時(shí)加藥計(jì)量泵運(yùn)行，當(dāng)調(diào)節(jié)池提升泵停止時(shí)加藥計(jì)量泵停止；(3)配水池提升泵采用手動(dòng)控制和液位自動(dòng)控制兩種控制方式，液位控制范圍為0～1 m；(4)排泥泵采用手動(dòng)控制和定時(shí)開關(guān)控制兩種控制方式，每5天運(yùn)行一次，每次運(yùn)行時(shí)間為2 min。

圖1 污水一體化處理設(shè)備工藝流程

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[5]

2.1 主電路設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)備容量和安裝環(huán)境，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主電路如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)主電路

2.2 控制電路設(shè)計(jì)

(1)系統(tǒng)I/O分配

根據(jù)設(shè)備處理工藝和控制要求，控制系統(tǒng)所需的輸入/輸出信號(hào)如表1所示。

表1一體化污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)I/O分配表

(2)PLC選型

PLC 控制器是信息采集系統(tǒng)的核心，主要完成信號(hào)采集、數(shù)據(jù)通信等作用，其選型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，依據(jù)工藝流程特點(diǎn)和應(yīng)用要求進(jìn)行選擇[6]。

第一，輸入輸出點(diǎn)數(shù)計(jì)算。根據(jù)控制系統(tǒng)I/O分配表可知需要12個(gè)輸入點(diǎn)，7個(gè)輸出點(diǎn)，同時(shí)考慮留出10%的余量備用。

第二，被控對(duì)象特性。被控對(duì)象為交流接觸器、交流中間繼電器和指示燈，因此需要選擇輸出類型為可帶交流負(fù)載的PLC。

第三，現(xiàn)場(chǎng)條件及價(jià)格。該系統(tǒng)為室外控制柜安裝，主要應(yīng)用在農(nóng)村地區(qū)，價(jià)格盡可能便宜，因此需要選擇價(jià)格合理、性能穩(wěn)定的一體化小型機(jī)。

綜合以上三點(diǎn)考慮，最終本系統(tǒng)選用三菱公司生產(chǎn)的 FX 系列 PLC 作為本項(xiàng)目的控制設(shè)備，具體型號(hào)為FX-1N24MR。該型號(hào)PLC結(jié)構(gòu)緊湊，具有14點(diǎn)輸入，10點(diǎn)輸出，輸出類型為繼電器型，可帶交直流負(fù)載，滿足系統(tǒng)要求。

(3)硬件接線

根據(jù)系統(tǒng)輸入/輸出特性及負(fù)載情況，硬件接線圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)PLC硬件接線圖

(4)程序設(shè)計(jì)

該控制系統(tǒng)程序采用SFC順序功能圖[7-8]編寫，應(yīng)用選擇性分支能方便實(shí)現(xiàn)手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行切換。轉(zhuǎn)換開關(guān)只接在PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)X0上，當(dāng)X0=0時(shí)為手動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)程序分支不會(huì)執(zhí)行；當(dāng)X0=1時(shí)為自動(dòng)運(yùn)行，相應(yīng)的手動(dòng)程序分支不會(huì)執(zhí)行。具體控制程序順序功能圖如圖4所示。

圖4 PLC程序順序功能圖

3結(jié)語(yǔ)

本文基于PLC對(duì)一體化污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行改造后，使控制系統(tǒng)硬件線路大大減少，控制柜體積縮小，在加工生產(chǎn)過(guò)程中可極大地提高控制柜生產(chǎn)效能。采用PLC作為控制核心在減少接線的同時(shí)也極大地提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，使得后期維護(hù)更加方便。經(jīng)核算，改造后的控制系統(tǒng)和原有系統(tǒng)在制造成本上基本相當(dāng)。