【正文】 r UT f s r r s x x?? ? ? ? （ ） 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 19 其中： P 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)， S為轉(zhuǎn)差率。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場(chǎng)的磁力線。將上述兩個(gè)公式代入異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)矩公式： 22212 2 21 2 1 232 [ ( ) ( ) ]um f N x x fp s r k UT k f s r r s k x x?? ? ? ? 其中： sx 為頻率為 fx 時(shí)的轉(zhuǎn)差率。而針對(duì)這種想象一般要采取電壓補(bǔ)償法。它是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好 的保護(hù)。 表 311 變頻器參數(shù)設(shè)置表 參數(shù)號(hào) 參數(shù)值 說明 P0005 21 顯示實(shí)際頻率 P0700 2 由端子排輸入 P1000 2 模擬輸入 P1300 2 可用于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載 P20xx 6 9600baud P20xx 1 USS 地址 P0300 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)類型 P0304 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定電壓 P0305 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定電流 P0310 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定頻率 P0311 根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)的選型 在該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中需要用到許多電機(jī)， Y2 系列三相異步電機(jī) 是專為西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 21 歐洲市場(chǎng)設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)機(jī)、電機(jī)出線盒置于電機(jī)機(jī)殼頂部 、整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀大方，安裝尺寸符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)符合JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電 動(dòng)機(jī)（機(jī)座號(hào) 63～ 355）技術(shù)條件。 型號(hào)含義： 如 Y2200L26E：“ Y2”表示異步電動(dòng)機(jī)第二次改型設(shè)計(jì)，“ 200”表示中心高，“ L”表示機(jī)座長短號(hào)，“ 2”表示鐵心長度序號(hào)，“ 6”表示極數(shù)，“ E”表示第二種設(shè)計(jì)。當(dāng)液位差 超過預(yù)設(shè)值后，系統(tǒng)控制清污機(jī)運(yùn)行，清除大顆粒的污染物質(zhì)，保障污水流動(dòng)暢通；在液位差未超過設(shè)定值時(shí)，清污機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可以大大減少設(shè)備損耗。3mm 或 ％ FS（ 取其較大者） ， 重復(fù)精度： 1‰ ， 分辨率： 1mm ， 方 向 角 ： 4176。它集超聲波傳感器、溫度補(bǔ)償電路、運(yùn)算主機(jī)為一體的非接觸式液位差西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 22 測(cè)量儀器。但是 DME 的一些特殊性又影響了它在現(xiàn)場(chǎng)工作中的應(yīng)用。當(dāng)前用來測(cè)量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學(xué)傳感器（例如 Clark傳感器）。因此，測(cè)定電流即可知氧濃度。 pH mV：177。其特點(diǎn)是 高精度的 pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。極譜型溶氧電極，極化時(shí)間短，響應(yīng)快，測(cè)量準(zhǔn)確。在手動(dòng)控制模式下，每個(gè)設(shè)備可以單獨(dú)運(yùn)行，以測(cè)試設(shè)備的性能，如圖 41 所示。 （ 1）系統(tǒng)上電后，按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)按鈕，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。 （ 5）啟動(dòng)曝氣沉砂系統(tǒng)。 圖 43 自動(dòng)操作模式流程圖 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 25 在自動(dòng)控制模式流程圖中，調(diào)用了各個(gè)控制系統(tǒng)的程序，主要包括粗格柵系統(tǒng)程序、潛水泵程序、細(xì)格柵系統(tǒng)程序、曝氣沉砂系統(tǒng)程序、污泥回流泵系統(tǒng)程序。 （ 2）定時(shí)到，停止運(yùn)行粗格柵機(jī) 2h。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖 44 所示。 （ 4）檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 （ 2）定時(shí)到，停止運(yùn)行細(xì)格柵機(jī) 2h。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 27 圖 46 細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖 47 所示。 （ 3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動(dòng)污泥回流泵。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 29 圖 48 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖 污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖 49 所示。 COD 是指在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化成 CO H2O所消耗的氧量。另外， COD 檢測(cè)儀的價(jià)格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。如果供氧量少，處理的水質(zhì)和污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質(zhì)也差，另外也不經(jīng)濟(jì)。人工進(jìn)行加氯量控制，不僅對(duì)操作工人不安全，而且投加量也難以準(zhǔn)確控制。為了精確控制投加的氯量，運(yùn)用模糊自整定 PID 參數(shù)控制器對(duì)氯氣投加系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。其 PID調(diào)節(jié)的模糊控制過程與上述兩個(gè) 非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時(shí)滯、非線性的特點(diǎn)。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會(huì)立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，是有差調(diào)節(jié)。然而， ki 值的引入使得系統(tǒng)的響應(yīng)的快速性下降，穩(wěn)定性變差。在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只有合理地整定上述三個(gè)參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。 USS協(xié)議是主 從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在 USS 總線上可以有一個(gè)主站和最多 30 個(gè)從站；總線上的每個(gè)從站都有一個(gè)站地址（在從站參數(shù)中設(shè)定），主站依靠它識(shí)別每個(gè)從站；每個(gè)從站也 只對(duì)主站發(fā)來的報(bào)文做出響應(yīng)并回送報(bào)文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。調(diào)用一條指令時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序。 Baud 設(shè)置波特率為 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 38400、 57600 或 115200。調(diào)試過程首先檢查總供電及各設(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)備的電氣控制是否正常，能否正常開機(jī)，各種閘閥能否正常開啟和關(guān)閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。調(diào)試時(shí)，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。 當(dāng)在自動(dòng)模式時(shí)，在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?。在間歇運(yùn)行過程時(shí)，粗格柵機(jī)運(yùn)行 20min 定時(shí)到后停止運(yùn)行 2h， 2h定時(shí)到后又開始運(yùn)行 20min。 ② 檢測(cè)液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 而轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反。 ④ 檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行按鈕后，自動(dòng)過程開始，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 36 運(yùn)行結(jié)果 通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn) PLC 在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)、自動(dòng)模式的控制。 硬件功能調(diào)試主要是測(cè)試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括： （ 1）供電線路的設(shè)置和檢驗(yàn)，主要用萬用表檢 測(cè)電路的連通是否實(shí)現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止 220V 與 24V 線路的錯(cuò)位接線發(fā)生； （ 2）電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài)； （ 3）變頻器單獨(dú)調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置； （ 4）變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正?？刂齐姍C(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等； （ 5） PLC 單獨(dú)檢測(cè)，檢查 PLC 單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成； （ 6） PLC 加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查 PLC、變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制； 經(jīng)過測(cè)試，結(jié)果表 明上述功能一切正常，可以進(jìn)行總體調(diào)試。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 35 5 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果 工業(yè)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和 試運(yùn)行，確定符合實(shí)際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項(xiàng)控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)，即出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 USS_INIT 指令：當(dāng) EN輸入接通時(shí)，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。 在使用 USS 協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。為此在常規(guī)的 PID 控制基礎(chǔ)上，采用模糊推理的方法，對(duì) PID 的控制參數(shù)進(jìn)行在線自整定，從而完善 PID 控制器的性能，使其適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。微分作用 kt 的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢(shì)作出反應(yīng)，它加快了對(duì)偏差變化的反應(yīng)速度，能夠有效地減小超調(diào)，縮小最大動(dòng)態(tài)偏差。但是因?yàn)?kp 值又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，所以 kp 值不能任意的增大。 PID 控制 對(duì)于工業(yè)控制過程 , 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無靜差等優(yōu)點(diǎn)，因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大的生命力。 圖 411 氯氣投加自控原理圖 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 33 絮凝劑投加環(huán) 在污泥脫水過程中為增加沉淀效果，使污水中懸浮顆粒能夠形成具有良好沉淀性能的絮凝體，達(dá)到泥水充分分離的處理效果，需進(jìn)行絮凝劑投加。近年來，人工加氯逐漸被自動(dòng)方式取代。如 果控制曝氣設(shè)備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質(zhì)優(yōu)化，也能節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用，并且由于 DO 的在線檢測(cè)簡單、可靠，因此把 DO 作為工業(yè)污水處理過程的控制參數(shù)。 在好氧反應(yīng)過程中，參與工業(yè)污水處理的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關(guān)鍵因素是反應(yīng)池中溶解氧的含量。 COD 的檢測(cè)比較精確，但方法繁瑣，耗時(shí)約 2 小時(shí)。 表 410 軟元件設(shè)置 元件 意義 內(nèi)容 備注 系統(tǒng)停止標(biāo)志 On 有效 手動(dòng)方式標(biāo)志 On 有效 自動(dòng)方式標(biāo)志 On 有效 自動(dòng)方式啟動(dòng)標(biāo)志 On 有效 清污機(jī)運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 聚合物泵運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 污泥泵運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 切割機(jī)運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 粗格柵機(jī)停止標(biāo)志 On 有效 粗格柵機(jī)定時(shí)脈沖計(jì)數(shù) On 有效 進(jìn)水泵房液面低于最低位 On 有效 細(xì)格柵機(jī)停止標(biāo)志 On 有效 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 31 細(xì)格柵機(jī)定時(shí)脈沖計(jì)數(shù) On 有效 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 回流泵房液面低于最低位標(biāo)志 On 有效 回流泵房液面高于最高位標(biāo)志 On 有效 C1 粗格柵機(jī) 2h 定時(shí)中間計(jì)數(shù)器 10 C2 細(xì)格柵機(jī) 2h 定時(shí)中間計(jì)數(shù)器 10 T33 時(shí)鐘脈沖 5 50ms T37 粗格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間 120xx 20min T38 粗格柵機(jī)停止時(shí)間定時(shí) 7200 12min T39 進(jìn)水泵房液面低于最低位定時(shí) 20 2s T40 進(jìn)水泵房液面高于最高位定時(shí) 20 2s T41 細(xì)格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間 120xx 20min T42 細(xì)格柵 機(jī)停止時(shí)間定時(shí) 7200 12min T43 污泥回流泵房液面低于最低位定時(shí) 20 2s T44 污泥回流泵高于低位且低于高位定時(shí) 20 2s T45 污泥回流泵房液面高于最高位定時(shí) 20 2s T46 離心式脫水機(jī)與聚合物泵啟動(dòng)間隔 50 5s T47 聚合物泵與污泥泵和切割機(jī)啟動(dòng)間隔 50 5s VD10 變頻器速度寄存器 VD20 含氧量反饋值寄存器 VD30 變頻器速度寄存器 VD100 含氧量標(biāo)準(zhǔn)值寄存器 VD102 變頻器速度標(biāo)準(zhǔn)值寄存器 VD104 USSINIT 指令執(zhí)行結(jié)果 VD106 USSRPMR 錯(cuò)誤狀態(tài)字節(jié) 曝氣過程控制的任務(wù) 工業(yè)污水處理后的水質(zhì)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其中生化需氧量（ BOD）和化學(xué)需氧量（ COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)。 （ 2）定時(shí)到，啟動(dòng)聚合物泵，啟動(dòng)定時(shí)。 （ 5）定時(shí)到，若液面仍處于最高位傳感器時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)。 （ 1）自動(dòng)過程開始首先檢測(cè)液面高低，若低于最低位傳感器，啟動(dòng)定時(shí)。 （ 4）同時(shí)檢測(cè)液面差，若超過設(shè)定值則啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)。 潛水泵工作流程圖如圖 45 所示。 （ 2）檢測(cè)液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 （ 4）同時(shí) 檢查液面差，若超過設(shè)定值則啟動(dòng)清污機(jī)。 粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機(jī)和清污機(jī)的運(yùn)行，其工作過程包括以下幾個(gè)方面。 （ 7）啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)。 （ 3）啟動(dòng)潛水泵。在此模式下，可以通過按鈕對(duì)格柵機(jī)、清污機(jī)、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、刮泥機(jī)，以及 各類泵進(jìn)行控制，對(duì)于轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測(cè)調(diào)試性能。在軟件的設(shè)計(jì)中，首先按照需要實(shí)現(xiàn)的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調(diào)試?？稍O(shè)定高純水和 加氨純水二種特殊的 pH 測(cè)量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。 mg/L 溫度：177。測(cè)量范圍： pH：（ ~） pH mV：177。測(cè)量時(shí)將其放入待測(cè)溶液，水質(zhì)溶解氧透過透氧膜，溶解于膜與電極之間的電解液薄層中，當(dāng)兩輸出端接上負(fù)載電路時(shí)，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應(yīng)。為了消除上述困難，膜覆蓋氧電極誕生了，它最初是由 Clark 在 1956 年提出的，故而得名 Clark 氧電極。 溶解氧儀 溶解氧（ DO）是指溶解在水中的氧氣，它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在，是檢測(cè)水質(zhì)和環(huán)境污染程度