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重庆科技学院专科生毕业设计 排水总体方案设计
2 排水系统总体方案设计
2.1 地铁水的来源及排放方式
城市地铁水的来源及排放方式见下表2.1：
表2.1 城市地铁水的来源
来源 雨水 集中空调冷凝水 结构渗漏废水 生活污水 消防废水 人员卫生间的污水 排放方式 城市雨水管网系统 城市雨水管网系统 城市雨水管网系统 城市污水管网系统 城市污水管网系统 城市污水管网系统
2.2 排水系统实现的功能
对于上述产生的几种水，我们需要对其进行不用处理排放，保证地铁周围环境的干净。为了排除这些不同种类的水，我们所设计的系统应该具备以下的功能：
①各种不同的水通过不同的管道排放到不同的处理池，不可将几种水一起排放，造成水的浪费；
②在处理不同水的处理池应设置3个传感器检测水位线和1个报警器，具备能够检测最低水位、排水水位和最高水位，水位达到排水位即可启动电动机排水；
③设置一个备用的水池，以防止由于污水过多导致前面几个污水处理池超过警戒线而溢出；
④设置3台抽水泵实施8小时倒班工作制度，同时设置过载和短路保护，防止在没有人看管的情况下能够自动停止带故障运行，避免抽水泵出现故障或者长时间工作导致其损坏；
⑤设置手动停止操作，防止出紧急现故障时能够手动停止进行检修。 ⑥设置报警信号，能保证系统出现故障的时候自动报警并实现自动关闭系统。
2.3 系统控制功能设计
由于排水管道一般处于地面下，且低于市政所铺设的污水处理管道，不能够自动地排除污水，需要将处理过后的污水通过电动机抽取污水至市政排污管道，所以在设计中我们需要考虑不同的地形，通过多种方案，选取适当方式进行排污。
2.3.1 处理池的选择和分配
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对于地铁车站，其污水主要来源于雨水，生活污水，消防用水和结构渗水等几个方面。我们应该对不同的污水进行不同的处理，所以在地铁车站下面我们选择了三个污水处理池及一个备用池来收集和处理污水。具体分配如下：
①1号水池用于处理生活污水；
②2号水池用于处理结构渗水和消防用水； ③3号水池用于处理雨水；
④4号水池作为备用水池，可以收集处理任何污水。
对于这些污水池，我们在污水处理池中设置3个传感器，分别用来监控满水位、排水位和低水位，当水位达到满水位，提示报警。
2.3.2 处理池的工作方式
对于地铁的污水处理池，我们在每个污水处理池设置有进出水阀门，对于不同编号的水池有着不同的处理方式。其具体有以下几种工作方案：
①单一集水池自动排水控制：当有一集水池到达排水位时，自动打开其排水阀门并启动当前应该工作的电动机进行排水，同时检测水位，当该水池水位到达低水位时，自动关闭其排水电磁阀并停止排水泵，当水位到达满水位时，关闭进水阀门，防止多余的污水溢出，同时打开备用水池阀门，将污水收集到备用水池里面。
②先到排水位先抽排水控制：按照集水池先到达排水位的时间先后顺序进行排水。即哪个集水池先到达排水位，就先对该集水池进行排水；
③集水池不同满水情况下的先到排水位先抽的自动排水控制：若１号排水泵在对某一集水池进行排水的过程中，其它3个集水池中有1个集水池到达排水位等待排水，则按排水位的时间先后顺序自动再打开一集水池的排水电磁阀并启动２号排水泵进行排水，且当只剩一个集水池排水时，自动关闭２号排水泵，若此时还有第三个水池也到达排水位，则启用第三台电动机进行排水。
经过比较选择，③号方案最适合，此方案根据集水池不同到达排水位的情况来决定启动排水泵的台数，并按先到达排水位先抽原则进行自动排水控制，同时充分考虑到可能的消防或洪涝灾害时大量排水的需要。
2.3.3 车站的控制方式
对于一个控制系统，我们需要在任何地方都能看到现场工作状况并能够处理故障，对于本系统，我们提供了三种控制方式：
①现场手动控制：当系统需要进行改动或者系统出现故障时，现场的工作人员发现问题后要能及时关闭系统进行处理问题，这就需要我们在工作现场设置一个控制系统，能够手动关闭系统，达到现场手动控制；
②程序自动关闭系统控制：对于每一个系统，都有可能出现人不在的情况，
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作为一个自动控制的系统，我们应该做到人不在的时候，系统能够自己关闭系统，保证设备的完好，这就需要程序能够进行自动关闭系统；
③车站控制室远程控制：作为有的工作环境，人不适合进入到实际的工作环境，这就需要我们通过软件将现场工作状态显示到电脑上，在任何地点都可以看到系统的工作实况，做到远程控制。
2.3.4 处理池故障处理方式
当处理池出现故障时，我们应该对其给予检修，在检修时我们应该关闭系统然后再进行检修，对于检修故障我们设置了以下2种方式：
①当系统出现故障时，设置停止按钮使系统停止下来，当停止按钮触发最后一次排水信号，所有进水阀门关闭，排水阀门打开，1号电机和备用电机启动抽水5分钟后系统自动停止工作，保证水池的污水得到处理；
②当电机发生故障时，此时没有人在工作岗位上时，系统不可继续执行抽水工作。关闭所有排水阀门，不可关闭进水阀门，否则将导致污水溢出，系统发出报警，报警10分钟后自动断电。
2.3.5 排水管道的选择
本地铁排水系统污水有四个不同的来源，其中消防用水和结构渗水可以一起处理，考虑到对不同程度的污水处理方式的不同，对水资源的再生利用。对于管道铺设应该分三类不同的管道，分别对应三个不同的污水处理池。其中主排水管道要大于各个污水处理池排除管道，以保证污水能够从地铁站迅速排除，当某一种污水来不及处理时，应该将其先排放到第四号污水处理池等待处理。
2.3.6 控制方法的选择
对于本系统的控制方法，主要可以采用以下几种方案进行控制： ①可编程控制系统控制; ②继电器控制系统控制； ③单片机控制系统控制； ④工业微机控制系统控制；
对于以上几种控制方式，各有优缺点，其各自的优缺点见表2-2所示。
表2.2 几种控制方案的优缺点
控制器类型 优点 缺点 可进行开关量控制，可进行模拟量控制，使用梯形图编程简造价较高 单易懂，寿命长、可靠性高，控制非常灵活。 很强的抗干扰能力 只能进行开关量，可靠性低，触点数较少，继电器受制约。 可编程控制系统控制 继电器控制系统控制 单片机控制系统控制 高集成度，体积小，高可靠性 抗干扰能力差，故障率低电压，低功耗，便于生产便高，不易扩展，对环境5
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携式产品，控制功能强易扩展 ，价格低廉。 工业微机控制系统控制 依赖性强，开发周期长。 不能适应恶劣的工作快速、实时性强、模型复杂。 环境，抗干扰能力及适应性差。 PLC针对工业顺序控制，在工业现场有很高的可靠性。PLC在电路布局、机械结构及软件设计各方面决定了PLC的高抗干扰能力。电路布局方面的主要模块都采用大规模与超大规模的继承电路，在输入输出系统中采用完善隔离等的通道保护功能；在电路机构上对耐热、防潮、防尘及防震等各方面都做了周密的考虑；在电路硬件方面采用了隔离、屏蔽、滤波及接地等抗干扰技术；在软件上采用了数次滤波及循环扫描、成批输入、成批输出处理技术。所有这些都使PLC具有非常高的抗干扰能力，从而使PLC绝对不会出现死机现象。
由于PLC的品种、型号、规格、功能各不相同，综合多种因素考虑，本设计选择了德国西门子公司的一种小型可编程控制器S7-200系列可编程控制器。SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价比。
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