摘要：針對(duì)近年來我國(guó)污水廢水增多問題，基于三菱FX3U設(shè)計(jì)一種PLC控制的廢水處理系統(tǒng)。根據(jù)污水處理的實(shí)際需求，依靠FX3U設(shè)計(jì)污水各階段的自動(dòng)處理程序，旨在使廢水處理系統(tǒng)工作平穩(wěn)可靠和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì);三菱FX3U;廢水處理;自動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：TP273? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2021）06-0040-03

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市居民和部分企業(yè)用水量需求增大，產(chǎn)生的污水廢水也隨之增多。目前處理污水廢水的方法主要是排入河流，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的不良影響。PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有編程簡(jiǎn)單、易于學(xué)習(xí)、通用性好、耐腐蝕、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可用少量邏輯控制指令實(shí)現(xiàn)繼電器控制，是設(shè)計(jì)廢水處理系統(tǒng)的較優(yōu)工具。為此，設(shè)計(jì)一種廢水處理系統(tǒng)，以期提供一種治理城市生活廢水的方式，為居民身體健康和生活環(huán)境安全提供保障。

1 廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

廢水處理系統(tǒng)由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱等組成，通過電動(dòng)閥、風(fēng)機(jī)、1#清水泵、2#清水泵等動(dòng)作來完成對(duì)廢水處理。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 工作原理

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)閥自動(dòng)開起納入污水。當(dāng)污水池納入的污水至高水位時(shí)，電動(dòng)閥關(guān)閉，污水池中的污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。

污水處理的第二階段：采用降解大分子污染物的好氧處理（曝氣），對(duì)污水進(jìn)行脫色、除臭、平衡菌群pH值、高效除污處理，整個(gè)處理過程一般需要6～8 h。曝氣管路上安裝排空電磁閥，當(dāng)電動(dòng)閥門關(guān)閉后，排空電磁閥開啟，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。

污水處理的第三階段：曝氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開啟，羅茨風(fēng)機(jī)空載停機(jī)，然后排空電磁閥延時(shí)關(guān)閉;經(jīng)過0.5 h的水質(zhì)沉淀后，啟動(dòng)1#清水泵，將沉淀后的水泵入清水池;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#清水泵啟動(dòng)向中水箱泵水，當(dāng)水箱內(nèi)達(dá)到正常高水位時(shí)，2#清水泵停止運(yùn)行，水箱內(nèi)的水全部完成處理。

2 基于三菱FX3U的系統(tǒng)控制

2.1 輸入/輸出點(diǎn)地址分配

PLC的I/O地址分配見表1。

2.2 程序設(shè)計(jì)

1） 系統(tǒng)啟動(dòng)過程如圖2所示。PLC得電的一瞬間，置位塊S0，按下啟動(dòng)按鈕SB1，使X0得電，同時(shí)置位Y16使運(yùn)行指示燈HL1常亮，完成系統(tǒng)最初的啟動(dòng)。

2） 污水處理第一階段的進(jìn)水過程如圖3所示。當(dāng)污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時(shí)，按下按鈕SB3，使得X2得電，步進(jìn)電機(jī)以200 Hz頻率正轉(zhuǎn)4圈，帶動(dòng)機(jī)構(gòu)使電動(dòng)閥開啟到最大位置，開始納入污水。當(dāng)池中納入的污水升至正常高水位時(shí)，傳感器SQ1檢測(cè)到后發(fā)送信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)再次以200 Hz頻率反轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)機(jī)構(gòu)使得電動(dòng)閥關(guān)閉。

3） 污水處理第二階段的曝氣過程如圖4所示。電動(dòng)閥門關(guān)閉后，伺服電機(jī)以3 600 Hz的脈沖頻率正轉(zhuǎn)4圈，排空電磁閥門開啟到最大位置。3 s后風(fēng)機(jī)電機(jī)低速啟動(dòng)，通過外部時(shí)間繼電器進(jìn)行計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)結(jié)束后，排空電磁閥關(guān)閉，風(fēng)機(jī)電機(jī)開始高速運(yùn)行，污水池開始曝氣，使設(shè)備曝氣30 s。

4） 污水處理最終凈水過程如圖5所示。排空電磁閥開啟到最大模式運(yùn)行，6 s后排空電磁閥以3 600 Hz的脈沖頻率再次關(guān)閉。15 s后，電機(jī)M3以50 Hz頻率運(yùn)行拖動(dòng)清水泵1#，將沉淀后的水泵入清水池中。清水池中的水位上升至中位時(shí)，傳感器SQ2給出信號(hào)，則M3電機(jī)以20 Hz的頻率運(yùn)行。當(dāng)清水池中的水位上升至高位時(shí)，傳感器SQ4給出信號(hào)，同時(shí)清水泵1#自動(dòng)停止。這時(shí)M3電機(jī)起動(dòng)運(yùn)行拖動(dòng)清水泵2#，自動(dòng)向水箱中泵水。當(dāng)水箱內(nèi)的水位上升至中位時(shí)，M3電機(jī)切換為30 Hz頻率運(yùn)行，直到水位上升至高位，由傳感器SQ4給出信號(hào)后，清水泵2#自動(dòng)停止運(yùn)行，這時(shí)水箱內(nèi)的水全部處理完成。

5） 按下急停按鈕SB2后，X1得電瞬間，狀態(tài)寄存器S和輔助繼電器M復(fù)位，達(dá)到迅速停止的目的。

3 結(jié)論

建立城市污水處理系統(tǒng)，能夠有效的處理生活廢水，保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境，有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。基于三菱FX3U控制的廢水處理系統(tǒng)工作平穩(wěn)可靠，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，處理廢水效果理想，可滿足城市廢水處理的需求。

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Design of a Sewage Treatment System Based on Mitsubishi FX3U Control

CAI Tingting

（Zhenjiang Branch Jiangsu Union Technical Institute， ZhenJiang Jiangsu 212006， China）

Abstract： In view of increasing sewage problems in China， a PLC controlled sewage treatment system is designed based on Mitsubishi FX3U. According to the actual requirements of sewage treatment， FX3U was relied on to design the automatic treatment procedures for all stages of sewage， aiming to make the wastewater treatment system work stable and reliable and realize automatic control.

Key words： programming; Mitsubishi FX3U; sewage treatment; automatic control

收稿日期：2021-07-12

作者簡(jiǎn)介：蔡婷婷（1984—），女，碩士，講師，從事電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及機(jī)電一體技術(shù)的實(shí)踐研究。