小型SBR废水处理PLC电气控制系统课程设计报告书.doc资源-CSDN文库

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机电专业课程设计指导书

课程设计的目的、要求、任务与方法

要完成好机电控制系统的设计任务，除掌握必要的机电设计基础知识外，还必须经过反复实践，

深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。课程设计正是为这一目的而安排的实践性教学

环节，它是一项初步的工程训练。通过课程设计，了解一般机电控制系统的设计要求、设计容和设

计方法。机电设计包含原理设计和工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，对于应用型人才更应重

视工艺设计。课程设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产。

一、设计目的

课程设计的主要目的是通过某一生产设备的机电控制装置的设计实践，了解一般机电控制系统

设计过程、设计要求、应完成的工作容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的

知识，达到灵活应用的目的。机电设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须

了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养

与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业与基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能

力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资

料的能力。

二、设计要求

在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌

握完成设计容的方法。

为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：

1) 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计容进度计划，确定各阶段应完成的工

作量，妥善安排时间。

2) 在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。

在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。

3) 所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回

路标号、技术要求、标题栏、元器件明细表以与图样的折叠和装订。

4) 说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。

5) 应在规定的时间完成所有的设计任务。

6) 如果条件允许，应对自己的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能性。

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三、设计任务

课程设计要以设计任务书的形式表达，设计任务书应包括以下容：

1) 设备的名称、用途、基本结构、动作原理以与工艺过程的简要介绍。

2) 拖动方式、运动部件的动作顺序、各动作要求和控制要求。

3) 联锁、保护要求。

4) 照明、指示、报警等辅助要求。

5) 应绘制的图样。

6) 说明书要求。

原理设计的中心任务是绘制电气原理图和选用电器元件。工艺设计的目的是为了得到电气设备

制造过程中需要的施工图样。图样的类型、数量较多，设计中主要以电气设备总体配置图、电器板

元器件布置图、控制面板布置图、接线图、电气箱以与主要加工零件（电器安装底板、控制面板等）

为练习对象。对于每位设计者只需完成其中一部分。原理图与工艺图样均应按要求绘制，元器件布

置图应标注总体尺寸、安装尺寸和相对位置尺寸。接线图的编号应与原理图一致，要标注组件所有

进出线编号、配线规格、进出线的连接方式（采用端子板或接插板）。

四、设计方法

在接到设计任务书后，按原理设计和工艺设计两方面进行。

1．原理图设计的步骤

1) 根据要求拟定设计任务。

2) 根据拖动要求设计主电路。在绘制主电路时，可考虑以下几个方面：

① 每台电动机的控制方式，应根据其容量与拖动负载性质考虑其起动要求，选择适当的起动线

路。对于容量小（7.5kW 以下）、起动负载不大的电动机，可采用直接起动；对于大容量电动机应采

用降压起动。

② 根据运动要求决定转向控制。

③ 根据每台电动机的工作制，决定是否需要设置过载保护或过电流控制措施。

④ 根据拖动负载与工艺要求决定停车时是否需要制动控制，并决定采用何种控制方式。

⑤ 设置短路保护与其他必要的电气保护。

⑥ 考虑其他特殊要求：调速要求、主电路参数测量、信号检测等。

3) 根据主电路的控制要求设计控制回路，其设计方法是：

① 正确选择控制电路电压种类与大小。

② 根据每台电动机的起动、运行、调速、制动与保护要求依次绘制各控制环节（基本单元控制

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例：小型 SBR 废水处理 PLC 电气控制系统课程设计

一、小型 SBR 废水处理电气控制系统设计任务书

1．SBR 废水处理工艺的技术要求

SBR 废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对校园生活污水进行处理，

经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所与车辆等，从而达到节约水资源的目的。

SBR 废水处理系统方案要充分考虑现实生活中校园生活区较为狭小的特点，力求达到设备体积

小，性能稳定，工程投资少的目的。废水处理过程中环境温度对菌群代产生的作用直接影响废水处

理效果，因此采用地埋式砖混结构处理池以降低温度对处理效果的影响。同时，SBR 废水处理技术

工艺参数变化大，硬件设计选型与设备调试比较复杂，采用先进的 PLC 控制技术可以提高 SBR 废水

处理的效率，方便操作和使用。

SBR 废水处理系统分别由污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱以与水泵、罗茨风机、电动

阀门和电磁阀等部分组成，在污水处理池、清水池、中水水箱中分别设置液位开关，用以检测水池

与水箱中的水位。SBR 废水处理系统示意图如图 11-1 所示。

纳入污水

排空电磁阀

空气

风机

生物菌泥

污水处理池

水位电极

1#清水泵

清水池

水位电极

2#清水泵

中水

中水箱

上水电磁阀

水位电极

电动阀

图 11-1 SBR 废水处理系统示意图

污水处理的第一阶段：当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀会自动开起纳入污

水。当污水池纳入的污水至正常高水位时，电动阀自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。

污水处理的第二阶段：采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、除臭、平衡菌群的 pH

值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。整个好氧（曝气）时间一般需要 6～8h。在曝气管

路上安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开起，罗茨风机延时空载起动，然后

排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开起，罗茨风机空载停机，

然后排空电磁阀延时关闭。曝气风机在无负荷条件下起动和停止，能起到保护电动机和风机的作用。

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经过 0.5h 的水质沉淀，PLC 下达起动 1#清水泵指令，将沉淀后的水泵入到清水池。当清水池中的水

位升至正常高水位时，1#清水泵自动停止运行。这时 2#清水泵自动起动向中水箱泵水，当水箱达到

正常高水位时，2#清水泵自动停止运行，这时中水箱的水全部完成处理过程。

如上所示，当中水箱水位降至低水位时，2#清水泵又自动起动向中水箱泵水。当污水池中的水

位降至低水位时，电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。

SBR 废水处理技术针对污水水质不同选用生物菌群不同，工艺要求要求有所不同，电气控制系

统应有参数可修正功能，以满足废水处理的要求。

2．SBR 废水处理系统动力设备

SBR 废水处理系统中所使用的动力设备（水泵、罗茨风机、电动阀），均采用三相交流异步电动

机，电动机和电磁阀（AC220V 选配）选配防水防潮型。

1#清水泵：立式离心泵 LS50-10-A，扬程 10m，流量 29m

/h，1kW。

2#清水泵：立式离心泵 LS40-32.1，扬程 30m，流量 16m

/h，3kW。

曝气罗茨风机：TSA-40，0.7m

/min，1.1kW。

电动阀：阀体 D97A1X5-10ZB-125mm，电动装置 LQ20-1，AC380V，60W。

3．SBR 废水处理电气控制系统设计要求

1) 控制装置选用 PLC 作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配 PLC 机型和 I/O 接口。

2) 可执行手动/自动两种方式，应能按照工艺要求编辑程序并可实时整定参数。

3) 电动阀上驱动电动机为正、反转双向运行，因此要在 PLC 控制回路加互锁功能。

4) PLC 的接地应按手册中的要求设计，并在图中表示或说明。

5) 为了设备安全运行，考虑必要的保护措施，入如电动机过热保护、控制系统短路保护等。

6) 绘制电气原理图：包括主电路、控制电路、PLC 硬件电路，编制 PLC 的 I/O 接口功能表。

7) 选择电器元件、编制元器件目录表。

8) 绘制接线图、电控柜布置图和配线图、控制面板布置图和配线图等。

9) 采用梯形图或指令表编制 PLC 控制程序。

二、SBR 废水处理电气控制系统总体设计过程

1．总体方案说明

1) SBR 废水处理系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制，电动阀电动机要采用正、

反转控制。

2) 污水池、清水池、中水水箱水位检测开关，在选型时考虑抗干扰性能，选用电极考虑耐腐蚀

性。

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