一种一体化污水处理设备自动控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种污水处理设备控制装置，尤其是涉及一种一体化污水处理设备自动控制装置。

背景技术：

清水源公司的一体化生活污水处理装置，将不同处理功能的单元集中于同一生物反应池中，如缺氧区、曝气区、沉淀区、无堵塞过滤区、消毒区，甚至污泥浓缩池都合建在同一反应池中，这样可以节省大量的池容、占地以及管道，整体设备将上述的不同工艺单元有机地结合在一起，表现工艺的整体性、协调性。

为了实现对污水处理设备的自动控制，需要设计一体化污水处理设备自动控制装置。此控制装置控制设备为给曝气区提供空气的鼓风机、给设备送水的送水泵、加次氯酸钠消毒的加压泵，起除磷作用的pac加药泵以及起清理作用的反洗水泵。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是提供一种一体化污水处理设备自动控制装置，解决现有的设备控制不方便、占用空间大等问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种一体化污水处理设备自动控制装置，包括plc控制器、三相四线电源、总断路器和九个分断路器，所述的九个分断路器一端分别通过总断路器接至三相四线电源，另一端分别接至第一鼓风机、第二鼓风机、送水泵、plc控制器电源、直流24v电源、反洗水泵、插座电源、仪表电源、控制间风扇及照明电源，构成一次回路；

所述的九个分断路器包括第一分断路器、第二分断路器、第三分断路器、第四分断路器、第五分断路器、第六分断路器、第七分断路器、第八分断路器和第九分断路器；

其中，第三分断路器与送水泵之间通过第一交流接触器的常开触点连接，第七分断路器与送反洗水泵之间通过第二交流接触器的常开触点连接，第九分断路器与控制间风扇及照明电源之间通过第三交流接触器的常开触点连接，所述的第一交流接触器、第二交流接触器和第三交流接触器的线圈分别接至控制回路，所述的控制回路由三相四线电源的火线和中性线构成。

所述的装置还包括第一热继电器和第二热继电器，所述的第一热继电器和第二热继电器的线圈分别接至送水泵和反洗水泵的一次线路上，第一热继电器和第二热继电器的常闭触点分别接至plc控制器的两个输出端。

所述的装置还包括第三中间继电器和第四中间继电器，所述的第三中间继电器的线圈连接至第一热继电器的常闭触点所在的plc控制器输出端，第三中间继电器的常开触点与第一交流接触器的线圈串联，所述的第四中间继电器的线圈连接至第二热继电器的常闭触点所在的plc控制器输出端，第四中间继电器的常开触点与第二交流接触器的线圈串联。

所述的第一分断路器与第一鼓风机之间连有第一变频器，所述的第二分断路器与第二鼓风机之间连有第二变频器。

所述的装置还包括第一中间继电器和第二中间继电器，所述的第一中间继电器和第二中间继电器的常开触点分别驱动第一变频器和第二变频器工作，第一中间继电器和第二中间继电器的线圈分别接至plc控制器的两个输出端。

所述的第一交流接触器、第二交流接触器和第三交流接触器的辅助常开触点分别接至plc控制器的三个输入端，用于指示运行状态。

所述的plc控制器为西门子s7-200smartsr40plc。

所述的控制回路上设有电源指示灯。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)通过plc控制器s7-200smartsr40plc和西门子触摸屏smartline700v3，当一个鼓风机故障或需要停机时，可以在触摸屏上选择第二个鼓风机，且不影响设备运行的自动功能。能够实现两个鼓风机的互为备用。

2)由于采用plc和变频器对鼓风机进行控制，可以设定溶解氧数据，对溶解氧进行pid跟踪控制，实现了溶解氧自动控制。

3)plc控制器为西门子s7-200smartsr40plc，配置了工业以太网关，可以通过以太网将设备、溶解氧、ph、进水流量等传至中控室，更加智能化。

4)整个电气和自控系统可以集成在一个控制柜内，合理布局。既避免了干扰，又节约了空间。

5)进水泵可以低停高开，整个系统可以实现无人值守。

6)plc控制器可以有数据保持功能，在外部电源停电后又送电的情况下，可以自动恢复原有运行状态。

附图说明

图1为本实施例自动控制装置一次回路中qf1～qf7部分的简图；

图2为本实施例自动控制装置一次回路中qf8～qf9部分的简图；

图3为本实施例自动控制装置一次回路中qf1～qf5部分的结构原理图；

图4为本实施例自动控制装置一次回路中qf6～qf9部分的结构原理图；

图5为本实施例自动控制装置二次回路原理图；

图6为本实施例自动控制装置plc控制器电流原理图；

图7为本实施例自动控制装置plc控制器中的主cpu模块接线图；

图8为本实施例自动控制装置plc控制器中的数字量输出模块emdr08接线图；

图9为本实施例自动控制装置plc控制器中的模拟量输入模块emae08和模拟量输出模块emaq04接线图；

图10为本实施例自动控制装置中的变频器接线图。

其中：ac380v/50hz为三相四线电源输入，qf为总断路器，qf1～qf9为第一分断路器～第九分断路器，vfd1、vfd2为变频器，ka1～ka8为第一中间继电器～第八中间继电器，km1～km2为第一交流接触器～第二交流接触器，km5为第三交流接触器，rj1～rj2为第一热继电器～第二热继电器，lr为电源指示灯，gl为控制柜内照明日光灯，gc为控制柜内单相备用插座，ps为24v直流电源；

i0.0～i2.7为第一逻辑输入端～第二十四逻辑输入端，q0.0～q8.7为第一逻辑输出端～第二十四逻辑输出端，ai0～ai7为第一模拟量输入端～第八模拟量输入端，aq0～aq3为第一模拟量输出端～第四模拟量输出端，es为控制柜上急停按钮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种一体化污水处理设备自动控制装置，如图1所示：显示七个qf1-qf7的主回路。分别供给鼓风机、送水泵、plc、照明、插座和加药泵、直流24v电源和反洗水泵。

如图2所示：qf8和qf9分别提供仪表电源和风扇、控制间照明等电源。

如图3所示：断路器qf1～qf5、变频器vfd1～vfd2、热继电器rj1、日光灯和备用插座。qf1下端接到西门子变频器vfd1的进线端，vfd1的出线端接到端子u1、v1、w1上，由此接线端再接到用电设备鼓风机1的三相电机上。

qf2下端接到西门子变频器vfd2的进线端，vfd2的出线端接到端子u2、v2、w2上，由此接线端再接到用电设备鼓风机2的三相电机上。

qf3下端接到接触器km1的进线端，km1的出线口直接插到热继电器rj1的进线端。rj1的出线接到端子u3、v3、w3上，由此接线端再接到用电设备送水泵上。

qf4下端接到plc的220vac进线电源上。

qf5下端接到日光灯、备用插座和加药泵的ka7、ka8中间继电器上，参见图4。

如图4所示：qf6下端接24v直流电源的进线端，24v直流电源的出线端接到外部用电元件和24v直流端子上。

qf7的下端接到接触器km2上，km2直接连接到热继电器rj2上，由rj2再接到输出端子u4、v4、w4上。由此三个端子再接到用电设备反洗水泵上。

qf8下端接仪表电源的进线端，给ph仪表、溶解氧仪表、流量计等提供工作电源。

qf9下端接接触器km5的进线端，km5的下端接控制柜的风扇电源。

ka7、ka8的上端接qf5下端的进线，ka7、ka8的下端分别连接加药泵1和加药泵2，给它们提供工作电源。

如图5所示：lr电源指示灯接到火线l1和中性线n上。ka3、ka4、ka5的常开触点上端接l1火线，下端分别接到接触器km1、km2、km5的线圈进线上，km1、km2、km5的线圈另一端接到中性线n上。

如图6所示：它包括一个24v直流工作电源；一个西门子s7-200smartsr40plc、plc本身自带一个工业以太网接口、一个rs485通讯接口、有24个数字量输入和16个数字量输出；一个8通道数字量输出模块；一个8通道模拟量输入模块；一个4通道模拟量输出模块；一个4口工业以太网交换机；一个与plc配套使用的西门子smartline700iev3触摸屏。工业以太网交换机实现plc和触摸屏的通讯，以及编程笔记本电脑与plc和触摸屏的通讯。触摸屏和工业以太网的工作电源来自24vdc电源。

如图7所示：它包括一个西门子s7-200smartsr40plc，工作电源单相交流220vac来自qf4；q0.0输出到中间继电器ka1的24vdc线圈上，ka1线圈另一端接直流24v的0v端。ka1的常开点驱动变频器vfd1启动变频器vfd1工作。

q0.1输出到中间继电器ka2的24vdc线圈上，ka2线圈另一端接直流24v的0v端。ka2的常开点驱动变频器vfd2启动变频器vfd2工作。

q0.2输出到热继电器rj1的常闭触点上，电机过流、缺相等时此常闭点断开起到保护作用，rj1的常闭触点上另一端接中间继电器ka3的24vdc线圈上，ka3线圈另一端接直流24v的0v端。ka3的常开点驱动接触器km3，参见图5，启动送水泵工作。

q0.3输出到热继电器rj2的常闭触点上，电机过流、缺相等时此常闭点断开起到保护作用，rj2的常闭触点上另一端接中间继电器ka4的24vdc线圈上，ka4线圈另一端接直流24v的0v端。ka4的常开点驱动接触器km4，参见图5，启动反洗水泵工作。

q0.4输出到中间继电器ka5的24vdc线圈上，ka5线圈另一端接直流24v的0v端。ka5的常开点驱动接触器km5，参见图5，启动控制柜冷却风扇工作。

q0.5输出接中间继电器ka6的24vdc线圈上，ka6线圈另一端接直流24v的0v端。此路备用。

q0.6输出到中间继电器ka7的24vdc线圈上，ka7线圈另一端接直流24v的0v端。ka7的常开点驱动加药泵1，参见图4，启动加药泵1工作。

q0.7输出到中间继电器ka8的24vdc线圈上，ka8线圈另一端接直流24v的0v端。ka8的常开点驱动加药泵2，参见图4，启动加药泵2工作。

q1.0～q1.7均为备用。

i0.0为控制柜面板上安装的急停按钮输入信号。有紧急情况在控制柜面板上按下急停按钮可以使所有设备停止。i0.1～i0.2为备用。

i0.3为污水进水池液位高信号输入，由现场液位开关引入。此液位输入有信号时，进水泵启动工作。

i0.4为污水进水池液位低信号输入，由现场液位开关引入。此液位输入有信号时，进水泵停止工作。

i0.5为鼓风机1运行信号输入，由变频器vfd1引入，参见图10。此输入有信号时，表示鼓风机1正在工作。

i0.6为鼓风机2运行信号输入，由变频器vfd2引入，参见图10。此输入有信号时，表示鼓风机2正在工作。

i0.7为送水泵运行信号输入，由km1辅助常开点引入。此输入有信号时，表示送水泵正在工作。

i1.0为反洗泵运行信号输入，由km2辅助常开点引入。此输入有信号时，表示反洗泵正在工作。

i1.1为送水泵运行信号输入，由km5辅助常开点引入。此输入有信号时，表示送水泵正在工作。i1.2～i2.7均为备用。

如图8所示：它包括一个西门子数字量输出模块emdr08和一个e+h公司的变送器cm442r。此数字量输出模块的工作电源来自24vdc直流电源，其他输出点q8.0～q8.7均为备用点。仪表220vac工作电源来自qf8，溶解氧传感器和ph传感器分别由棕、白、绿和黄四根线接入变送器。输出4～20ma信号ph、溶解氧和温度分别送入模拟量输入模块emae08的ai0、ai1和ai4上。参见图纸9。

如图9所示：它包括一个西门子8通道模拟量输入模块emae08和一个4通道模拟量输出模块。此模拟量模块的工作电源来自24vdc直流电源。来自e+h仪表的ph、溶解氧和温度4～20ma信号分别输入模拟量输入模块ai0、ai1和ai4通道上。参见图纸8。vfd1和vfd2变频器送入的4～20ma表示频率的信号输入分别到ai2和ai3输入端。由进水流量变送器过来的4～20ma代表流量的信号输入到ai5。

模拟量输出模块的aq0和aq1通道分别输出0～20ma信号到变频器vfd1和vfd2，以控制变频器频率，达到控制鼓风机转速的目的。

如图10所示：它包括控制鼓风机的变频器vfd1和vfd2。ai1接受从模拟量输出模块来的信号对频率进行控制。a0将变频器vfd1和vfd2的运行频率输出4～20ma信号传送给模拟量输入模块emae08的ai2和ai3上。参见图纸9。

di1接受来自plc的启动命令，do2将运行信号传送给plc。

装置操作的步骤如下：

(a)首先合上控制柜的总断路器qf，控制柜处于上电状态；此时电源指示灯亮。

(b)合上所有柜内分断路器。

(c)在触摸屏的控制屏幕上输入要跟踪的溶解氧数值，选中鼓风机1或2，模式选择为自动，按下启动自动按钮，系统自动运行；通过模式选择来切换自动和手动运行模式。手动运行时输入鼓风机频率给定，鼓风机将恒定运行在此频率。

(d)欲停机按下启动自动按钮即可以自动停机。

(e)遇有紧急情况可以按压控制柜面板的急停按钮，全部设备停止。

(g)各个泵的运行状态和运行参数信息等均在触摸屏hmi上显示。