基于三菱FX3U控制的废水处理系统的设计

摘要：针对近年来我国污水废水增多问题，基于三菱FX3U设计一种PLC控制的废水处理系统。根据污水处理的实际需求，依靠FX3U设计污水各阶段的自动处理程序，旨在使废水处理系统工作平稳可靠和实现自动化控制。

关键词：程序设计;三菱FX3U;废水处理;自动控制

中图分类号：TP273    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）06-0040-03

随着我国经济的快速发展，城市居民和部分企业用水量需求增大，产生的污水废水也随之增多。目前处理污水废水的方法主要是排入河流，会对周边环境产生一定的不良影响。PLC作为通用工业控制计算机，具有编程简单、易于学习、通用性好、耐腐蚀、抗干扰能力强等优点，可用少量逻辑控制指令实现继电器控制，是设计废水处理系统的较优工具。为此，设计一种废水处理系统，以期提供一种治理城市生活废水的方式，为居民身体健康和生活环境安全提供保障。

1 废水处理系统的设计

1.1 整体结构

废水处理系统由污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱等组成，通过电动阀、风机、1#清水泵、2#清水泵等动作来完成对废水处理。其具体结构如图1所示。

1.2 工作原理

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，电动阀自动开起纳入污水。当污水池纳入的污水至高水位时，电动阀关闭，污水池中的污水呈微氧和厌氧状态。

污水处理的第二阶段：采用降解大分子污染物的好氧处理（曝气），对污水进行脱色、除臭、平衡菌群pH值、高效除污处理，整个处理过程一般需要6～8 h。曝气管路上安装排空电磁阀，当电动阀门关闭后，排空电磁阀开启，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。

污水处理的第三阶段：曝气处理结束后，排空电磁阀再次开启，罗茨风机空载停机，然后排空电磁阀延时关闭;经过0.5 h的水质沉淀后，启动1#清水泵，将沉淀后的水泵入清水池;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#清水泵启动向中水箱泵水，当水箱内达到正常高水位时，2#清水泵停止运行，水箱内的水全部完成处理。

2 基于三菱FX3U的系统控制

2.1 输入/输出点地址分配

PLC的I/O地址分配见表1。

2.2 程序设计

1） 系统启动过程如图2所示。PLC得电的一瞬间，置位块S0，按下启动按钮SB1，使X0得电，同时置位Y16使运行指示灯HL1常亮，完成系统最初的启动。

2） 污水处理第一阶段的进水过程如图3所示。当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，按下按钮SB3，使得X2得电，步进电机以200 Hz频率正转4圈，带动机构使电动阀开启到最大位置，开始纳入污水。当池中纳入的污水升至正常高水位時，传感器SQ1检测到后发送信号，步进电机再次以200 Hz频率反转，并带动机构使得电动阀关闭。

3） 污水处理第二阶段的曝气过程如图4所示。电动阀门关闭后，伺服电机以3 600 Hz的脉冲频率正转4圈，排空电磁阀门开启到最大位置。3 s后风机电机低速启动，通过外部时间继电器进行计时。计时结束后，排空电磁阀关闭，风机电机开始高速运行，污水池开始曝气，使设备曝气30 s。

4） 污水处理最终净水过程如图5所示。排空电磁阀开启到最大模式运行，6 s后排空电磁阀以3 600 Hz的脉冲频率再次关闭。15 s后，电机M3以50 Hz频率运行拖动清水泵1#，将沉淀后的水泵入清水池中。清水池中的水位上升至中位时，传感器SQ2给出信号，则M3电机以20 Hz的频率运行。当清水池中的水位上升至高位时，传感器SQ4给出信号，同时清水泵1#自动停止。这时M3电机起动运行拖动清水泵2#，自动向水箱中泵水。当水箱内的水位上升至中位时，M3电机切换为30 Hz频率运行，直到水位上升至高位，由传感器SQ4给出信号后，清水泵2#自动停止运行，这时水箱内的水全部处理完成。

5） 按下急停按钮SB2后，X1得电瞬间，状态寄存器S和辅助继电器M复位，达到迅速停止的目的。

3 结论

建立城市污水处理系统，能够有效的处理生活废水，保护城市生态环境，有利于实现可持续性发展。基于三菱FX3U控制的废水处理系统工作平稳可靠，实现自动化控制，处理废水效果理想，可满足城市废水处理的需求。

参考文献

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[5] 徐绍坤，刘玉.工厂电气控制技术[M]].北京：中国科学技术，2018.

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

作者简介：蔡婷婷（1984—），女，硕士，讲师，从事电气控制系统设计及机电一体技术的实践研究。