【正文】 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的機(jī)械特性(1)變頻調(diào)速節(jié)能效果顯著變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)無極調(diào)速。(3) 曝氣轉(zhuǎn)刷低效運(yùn)行的原因 由于按需氧和供氧關(guān)系作選型依據(jù),實(shí)際上曝氣轉(zhuǎn)刷的定速運(yùn)行與實(shí)際需氧量是不適應(yīng)的。采用曝氣轉(zhuǎn)刷的浸深來調(diào)節(jié)溶解氧與變頻調(diào)速調(diào)節(jié)溶解氧兩種情況下充氧能力與消耗功率的關(guān)系曲線如圖2所示， 充氧率與軸 功率關(guān)系圖圖為曝氣轉(zhuǎn)刷浸深的調(diào)節(jié)曲線,?為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)曲線。因而,氧化溝中的曝氣轉(zhuǎn)刷可采PLC分站來實(shí)現(xiàn)控制并與控制其它部分的PLC分站一起實(shí)現(xiàn)對整個(gè)污水處理廠的自動(dòng)控制。 而當(dāng)存在 PO4 3 P 時(shí), ORP 值則隨 PO 43 P 濃度升高而降低。2. 溶解氧的變頻調(diào)速控制 當(dāng)進(jìn)水變化較大,人為無法確定某段時(shí)間耗氧量的情況下,為了降低運(yùn)行成本, 又要保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo),可采用溶解氧的變頻調(diào)速控制。這種時(shí)間間隔要通過生產(chǎn)實(shí)踐調(diào)整核定。 同樣全部轉(zhuǎn)刷停止時(shí),當(dāng)停止時(shí)間超過最大停止時(shí)間而測量值未到下限值,則轉(zhuǎn)到方式 1 運(yùn)行。 ( 3) 轉(zhuǎn)刷手動(dòng)/ 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位置。當(dāng)變頻器發(fā)生故障或電動(dòng)機(jī)過流時(shí)，即NC閉合或FR斷開，相應(yīng)的報(bào)警指示燈HL5或HL6點(diǎn)亮，并且報(bào)警電鈴HA響。梯形圖具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，易于被人掌握，特別適用于開關(guān)邏輯控制。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。使污水處理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，對降低污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。我知道在設(shè)計(jì)過程中，懶惰的性格使自己在進(jìn)程上拖得較慢，但是，我更明白自己付出了最大的努力，而且自己堅(jiān)持下來了，未曾言棄，也未曾丟掉嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的環(huán)節(jié)，老師都是有問必答，有求必應(yīng)，這為學(xué)生著想之心清晰可見。根據(jù)工藝條件要求，編制出相應(yīng)的控制程序，再在模型設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試和檢驗(yàn)，配合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對可編程序控制器的程序輸入、輸出控制信號(hào)及對運(yùn)行結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在使用氧化溝作為污水處理工藝的城市污水處理廠中, 曝氣轉(zhuǎn)刷的能耗占總能耗的 40% 左右, 因而, 降低曝氣轉(zhuǎn)刷的能耗能取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。本部分主要是指PLC的梯形圖程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)原則如下：1)發(fā)生事故前能及時(shí)提供信號(hào)報(bào)警信息，避免事故的發(fā)生；2)發(fā)生事故時(shí)應(yīng)能從安全的角度出發(fā)，使聯(lián)鎖動(dòng)作用于切除與事故有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，盡量減少事故的影響；3)事故發(fā)生時(shí)應(yīng)能提供第一事故原因的信息，以便及時(shí)消除事故發(fā)生根源；4)事故發(fā)生后能提供事故的記錄信息，便于事故的分析和采取相應(yīng)改進(jìn)措施。( 宜設(shè)現(xiàn)場監(jiān)視示屏系統(tǒng)) ( 1) 轉(zhuǎn)刷的變頻調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。為了防止測量儀表出故障,可根據(jù)工藝要求設(shè)定溶解氧上限值和下限值以及最大運(yùn)行時(shí)間和最大停止時(shí)間。其控制示意圖見圖 3。運(yùn)行時(shí)間表控制為開環(huán)控制,以氧化還原電位和溶解氧含量值作為參考,由現(xiàn)場工藝工程師根據(jù)進(jìn)水BOD、COD及流量計(jì)算出所需供氧量,進(jìn)而確定轉(zhuǎn)刷的啟停時(shí)間和臺(tái)數(shù), 其中每臺(tái)轉(zhuǎn)刷運(yùn)行時(shí)間可單獨(dú)以分鐘設(shè)定,從而減少轉(zhuǎn)刷運(yùn)行總臺(tái)數(shù),達(dá)到降低能耗的目的。3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制方式 當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動(dòng)位置時(shí),由PLC內(nèi)部程序完成轉(zhuǎn)刷的自動(dòng)控制。（5）曝氣轉(zhuǎn)刷的控制方式 隨著我國自動(dòng)化技術(shù)和儀表檢測技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)化調(diào)節(jié)儀表逐漸被污水處理廠所采用。與采用減小曝氣轉(zhuǎn)刷的浸深的方法相比,變頻調(diào)速可高效地實(shí)現(xiàn)需用功率與實(shí)際供給功率的合理匹配。曝氣轉(zhuǎn)刷充氧能力隨轉(zhuǎn)速的增加而增大,曝氣轉(zhuǎn)刷充氧能力Q與轉(zhuǎn)速n的1次方近似成正比:Q = Cn式中: C 為比例系數(shù)。在恒轉(zhuǎn)矩情況下,當(dāng)電源頻率在低于工頻( 50 H z)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n 與電磁轉(zhuǎn)矩 M 之關(guān)系，即機(jī)械特性見圖 1。目前, 氧化溝中的曝氣轉(zhuǎn)刷的數(shù)量和功率按理論需氧量來設(shè)計(jì), 并適當(dāng)增設(shè)一定數(shù)量的曝氣轉(zhuǎn)刷作為備用。3. 實(shí)用轉(zhuǎn)換工具能夠與COS41，COM2x3D兼容 。用面板上的兩個(gè)鍵可以直接輸入測量的量程并對繼電器進(jìn)行設(shè)置。若都通過，則預(yù)選的變頻器容量便選定了；否則從（2）開始重新進(jìn)行，直到通過為止?；赑LC 的閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖2 所示, 圖中虛線部分在PLC內(nèi), spn、pvn、en、Mn 分別為模擬量sp ( t)、p v( t)、e( t) 、M ( t)在第n次采樣的數(shù)字量。2)使用PID功能指令它是用于PID控制的子程序, 與模擬量輸入輸出模塊一起使用, 可以得到類似于使用PID過程控制的效果, 但價(jià)格便宜的多。PID 控制是負(fù)反饋閉環(huán)控制，能夠抑制系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)的各種因素所引起的擾動(dòng)，使反饋跟隨給定變化。因此S7200系列具有極高的性能/價(jià)格比。知道這些以后，就可以定下選用多少點(diǎn)和I/O是什么類型的PLC了。一方面要選擇PLC的容量，另一方面要選擇PLC的型號(hào)及外設(shè)。④中央處理器CPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，以對輸入和原輸出狀態(tài)（這些狀態(tài)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)）進(jìn)行“處理”，即按程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行邏輯、算術(shù)運(yùn)算，再將正確的結(jié)果送到輸出狀態(tài)寄存器中，這就是程序執(zhí)行階段。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后順序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。電源PLC內(nèi)部配有一個(gè)專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電源需要的工作電源（5V直流）。根據(jù)輸入、輸出電路的結(jié)構(gòu)形式不同，I/O借口又可以分為開關(guān)量I/O和模擬量I/O兩大類。PLC輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式、晶閘管式和晶體管輸出型等三種。大型PLC的CPU多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。 可編程序控制器設(shè)計(jì) PLC的硬件系統(tǒng) PLC硬件系統(tǒng)中央處理單元（CPU）中央處理單元（CPU）是PLC 的控制中樞。由于工業(yè)污水處理電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控制過程相對復(fù)雜，因此采用 CPU224 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。㈡ 電源部件 電源部件將交流電源換成供PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電子電路工作所需要的直流電源，使PLC能正常工作，PLC內(nèi)部電路使用的電源是整體的能源供給中心，它的好壞直接影響PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。中央處理器(CPU)一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路一般都集成在一芯片上。在品種眾多的單片機(jī)中，51系列單片機(jī)以其結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)完整、特殊功能寄存器的規(guī)范化以及指令系統(tǒng)的控制功能等特色，成為單片機(jī)中的主流機(jī)型。通過PLC來控制閥門，從而調(diào)節(jié)流速。其中，前四個(gè)部分為4個(gè)章節(jié)，第1章為緒論（即本章），主要介紹本研究課題的來源和學(xué)術(shù)背景以及理論與實(shí)際意義；第2章為系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行主控器的分析；第3章為系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是對系統(tǒng)的控制器、變頻器及其他裝置的型號(hào)選擇，并且對系統(tǒng)所涉及的模塊化電路的講解；第4章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，通過對控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路的完全理解與掌握，得出系統(tǒng)工作時(shí)的整體流程圖，再使用西門子PLC的編程軟件來編寫出整個(gè)控制系統(tǒng)的梯形圖程序。雙膜理論認(rèn)為，在“氣水”界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動(dòng)，屬紊流狀態(tài)；氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對流，在一定條件下會(huì)出現(xiàn)氣壓梯度和濃度梯度。本文介紹的只是其中極少的幾種，所作的論述也只是根據(jù)本地區(qū)的有限幾家污水處理場的情況而作，一些看法帶有很大的片面性和局限性?！　?dòng)態(tài)曝氣器為固定式安裝，一經(jīng)安裝完成后，便不可以移動(dòng)，如果某間曝氣池需要檢修，就必須停止該池的運(yùn)行，并且將池內(nèi)的污水和淤泥等雜物清除后，方可施工，檢修成本較高?！　?）動(dòng)態(tài)曝氣器　　動(dòng)態(tài)曝氣器是一種新型的曝氣器，屬于固定安裝式的微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱箍和配氣管組成。這種曝氣管的安裝方式與前一種基本一樣，但其自身的結(jié)構(gòu)卻有很大的區(qū)別，它是由一個(gè)用ABS或UPVC制成的管子作為布?xì)夤?，管壁上開有通風(fēng)孔，布?xì)夤芡庵芨采w著合成橡膠制成的膜片，膜片被金屬卡子固定在管子上。鼓風(fēng)系統(tǒng)的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力沖擊及空氣升液等類型?！　∑貧忸愋痛篌w分為兩類：一類是鼓風(fēng)曝氣，一類是機(jī)械曝氣。 污水處理氧化溝曝氣機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生發(fā)展及研究現(xiàn)狀國外的一些發(fā)達(dá)國家，如英、美、日等國，由于這些國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，很早的實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化，并且經(jīng)濟(jì)發(fā)展得很快，這就引發(fā)了環(huán)境問題特別是水污染問題，但也得到了這些國家的重視，投入大量的人力、物力進(jìn)行水處理的研究，在研究水處理新理論和工藝的同時(shí)，也重視污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究。全國90%以上的城市水域受到不同程度的污染，近50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)的集中飲用水不符合取水標(biāo)難。第4章 曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)的工作流程圖 26 系統(tǒng)的梯形圖程序 27總 結(jié) 28參考文獻(xiàn) 29致 謝 30附錄A 污水處理氧化溝曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的控制電路圖 31附錄B 對應(yīng)梯形圖的指令表 32 第1章 緒論 污水處理概述水是一切生物生存必不可少的物質(zhì)之一，沒有水的世界是無法想象的。城市污水是城市地區(qū)范圍內(nèi)的生活污水、工業(yè)廢水和徑流污水的總稱，它通常是由城市管渠匯集排入水體或者通過城市污水處理廠處理后排入水體。同時(shí)國外較早的將SCADA技術(shù)引入到給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。機(jī)械曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。按照安裝的型式，可分為提升式微孔曝氣器及固定式微孔曝氣器。停止供氣，氣壓消失后，膜片本身在彈性作用下使孔眼自動(dòng)閉合，由于水壓的作用，膜片壓實(shí)在管壁上?？偟膩碚f，動(dòng)態(tài)曝氣器是由大孔雙向旋混、套筒強(qiáng)化旋混和圓罩阻擋擴(kuò)散等各種結(jié)構(gòu)作用，使氣相在液相中碰撞、剪切和分割，從而形成混合性擴(kuò)散?！　?dòng)態(tài)曝氣器的失效形式則有：由于疲勞或腐蝕等原因，曝氣頭各部件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間的連接件斷裂或松脫，而造成曝氣頭解體或脫落；配氣管斷裂；配氣管一般采用UPVC等非金屬管材，管子與管子，管子與管件多用膠水粘連，一旦粘接不牢，容易從粘連處脫落和漏氣。 污水處理氧化溝曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及研究意義《污水處理氧化溝曝氧機(jī)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)》的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容要求如下：⑴水流速度和水含氧量檢測電路及其信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)；⑵檢測數(shù)據(jù)處理及通訊設(shè)計(jì)；⑶自動(dòng)故障檢測及安全保護(hù)、報(bào)警電路設(shè)計(jì)；⑷控制算法研究及軟件設(shè)計(jì)等。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數(shù)量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長氣泡與液體的接觸時(shí)間?，F(xiàn)在，各國特別是發(fā)達(dá)國家每年都花巨大的人力、財(cái)力用于工業(yè)污水的治理。根據(jù)工藝條件要求，編制出相應(yīng)的控制程序，再在模型設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試和檢驗(yàn)，配合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對可編程序控制器的程序輸入、輸出控制信號(hào)及對運(yùn)行結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)控。STC系列單片機(jī)主要特點(diǎn)：①增強(qiáng)型12時(shí)鐘/機(jī)器周期、6時(shí)鐘/機(jī)器周期8051CPU；②工作電壓：(5V單片機(jī))/（3V單片機(jī)）；③工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz,實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；圖21 STC單片機(jī)功能示意圖④用戶應(yīng)用程序空間4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié)；⑤片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM；⑥通用I/O口（32/36個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向/弱上拉；⑦ISP/IAP，無需專用編程器/仿真器可通過串口（）直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成一片；⑧內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，外部晶體20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路。輸入接口中央處理單元存儲(chǔ)器輸入輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)輸出接口編程單元電源單元數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線地址總線控制總線其他執(zhí)行裝置或接觸器電磁裝置電動(dòng)機(jī)照明開關(guān)或傳感器繼電器觸點(diǎn)行程開關(guān)模擬量輸入圖 22 PLC結(jié)構(gòu)示意圖存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來