工業(yè)污水處理PLC控制教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

康永澤

摘 要 PLC適用于工業(yè)環(huán)境，它體積小、可靠性高。在污水處理電氣控制中，用PLC可以很方便地實(shí)現(xiàn)控制功能并且PLC控制邏輯功能清楚。在教學(xué)中要不斷開發(fā)新的項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生拓寬視野。

關(guān)鍵詞 PLC；SFC；梯形圖；工業(yè)污水處理

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）21-0031-03

1 可編程控制器（PLC、PC）簡(jiǎn)介

可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC、PC，是工業(yè)中的一種自動(dòng)化控制裝置。這種裝置的運(yùn)用在工業(yè)上有很多的優(yōu)勢(shì)，例如：在控制能力方面，相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備而言，其控制能力更強(qiáng)；在可靠程度方面，相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備而言，其可靠程度更高；在配置方面，也不同于傳統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一配置，其配置更顯靈活；在編程方面，其編程業(yè)務(wù)更加簡(jiǎn)單。因此，這種自動(dòng)化控制設(shè)備一出現(xiàn)便受到市場(chǎng)的追捧，被視為未來(lái)工業(yè)控制領(lǐng)域的重要技術(shù)與設(shè)備。

PLC可編程控制器的核心技術(shù)為微處理器，微處理器的運(yùn)用將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)等融為一體，操作更加便捷、精準(zhǔn)。

可編程控制的可靠程度也是有目共睹，因此，在市場(chǎng)上無(wú)論是應(yīng)用的廣度方面，還是應(yīng)用的深度方面，都遠(yuǎn)高于其他的自動(dòng)化控制設(shè)備。也因此，這種設(shè)備一出現(xiàn)便被現(xiàn)代專家認(rèn)為是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要支柱之一。

2 工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制的要求

在教學(xué)中首先要弄清楚控制要求，弄清楚工作過(guò)程、控制順序。工業(yè)污水處理示意圖如圖1所示。工業(yè)污水處理的自動(dòng)控制過(guò)程有以下幾個(gè)步驟。

停止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，紅色停止指示燈L1亮，L2、L3滅，M1、M2停止，污染度檢測(cè)SW為OFF。

運(yùn)行狀態(tài)

1）當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1后，攪拌電機(jī)M2首先運(yùn)行，綠色運(yùn)行指示燈L2亮，停止指示燈L1滅。

2）攪拌電機(jī)M2運(yùn)行5分鐘后停止運(yùn)行，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)M1開始運(yùn)行，向污水處理池內(nèi)曝氣供氧。

3）當(dāng)處理池內(nèi)污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，污染度檢測(cè)器發(fā)出信號(hào)（SW為ON），此時(shí)黃色報(bào)警指示燈L3閃爍，提醒污水已經(jīng)處理完畢；延時(shí)3分鐘后，M1停止運(yùn)行，L2、L3滅，L1亮，系統(tǒng)自動(dòng)返回到停止?fàn)顟B(tài)。

緊急情況 若在污水處理過(guò)程中發(fā)生緊急情況，則按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)立即停止運(yùn)行，且紅燈L1閃爍提示故障報(bào)警，直到故障解除。

3 電機(jī)控制主回路設(shè)計(jì)

學(xué)生要掌握電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及控制特點(diǎn)，畫出主電路圖。

主電路 有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)需要控制，主電路用交流接觸器的常開觸點(diǎn)去控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止，電路中還設(shè)有長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)設(shè)備——熱繼電器。QS是電源總開關(guān)，F(xiàn)U是電源保險(xiǎn)，KM1是交流接觸器的常開觸點(diǎn)，F(xiàn)R是熱繼電器的雙金屬片上線圈。主電路如圖2所示。

4 輸入輸出分配表

首先，學(xué)生要弄清楚輸入設(shè)備、輸出設(shè)備有幾個(gè)，然后歸納總結(jié)成表格。整個(gè)控制過(guò)程輸入設(shè)備4個(gè)，輸出設(shè)備5個(gè)，歸納如表1所示。

5 PLC的I/O接線圖

學(xué)生要弄清楚輸入設(shè)備如何與PLC相接，輸出設(shè)備如何與PLC相接。用圖形表示出來(lái)，有4個(gè)輸入設(shè)備，5個(gè)輸出設(shè)備。5個(gè)輸出設(shè)備中又分兩種情況：一種是燈，需要24 V電源；一種是交流接觸器，需要220 V電源。接線圖如圖3所示。

6 軟件設(shè)計(jì)，畫出SFC圖

學(xué)生要掌握SFC圖在電腦上的畫法，還要弄清楚每一步（狀態(tài)）以及步與步之間的條件。

1）設(shè)置第一個(gè)模塊，塊類型是梯形圖，初始化條件M8002，初始化狀態(tài)繼電器S0。

2）設(shè)置第二個(gè)模塊，塊類型是SFC圖，如圖4所示。

3）為了解決緊急情況，初始化脈沖這里可以進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，如圖5所示。

7 運(yùn)行結(jié)果調(diào)試

按要求把輸入輸出硬件導(dǎo)線接好，再把程序從電腦下載到PLC，讓PLC運(yùn)行，觀察效果，與題目要求一致就成功了。學(xué)生通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，可以更好地理解PLC在工業(yè)中的應(yīng)用，了解如何用更好的辦法去解決復(fù)雜的問(wèn)題。

8 結(jié)論

綜上所述，本文論述了工業(yè)中污水處理PLC控制教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法，認(rèn)為在教學(xué)中，教師首先應(yīng)讓學(xué)生清楚地了解控制要求、工作過(guò)程以及控制順序；隨后進(jìn)一步講

授，讓學(xué)生掌握電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理及控制特點(diǎn)，畫出主電路圖；再次應(yīng)讓學(xué)生知道輸入設(shè)備、輸出設(shè)備有幾個(gè)，并根據(jù)他們的了解內(nèi)容歸納總結(jié)成表格；知道輸入設(shè)備如何與PLC相

接，輸出設(shè)備如何與PLC相接等。通過(guò)教師對(duì)這些知識(shí)的傳授，學(xué)生能拉近與PLC的距離，加強(qiáng)對(duì)PLC的運(yùn)用能力。

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