【正文】 nn 1n 2n 3n 4f 3f 4f 2f 1of 1 f 2 f 3 f 4T k 4 T k 3 T k 2 T k 1 T M 圖 kf＝ km1 時的機械特性 由圖 42 可知隨著 f 的下降，臨界轉(zhuǎn)矩 Tkx逐漸減少，電動機的帶負載能力也隨之下降。 VVVF 實施的基本方法包括：脈幅調(diào)制 (PAM)和脈寬調(diào)制 (PWM)。電源頻率波動大的場合，不宜采用電動式，溫度變化較大的場合，不宜采用空氣阻尼式或晶體管式。 接觸器是一種自動控制電器，它可以用來頻繁的遠距離接通或斷開交直流電路，它不同于刀開關(guān)類的手動切換電器，因為它有手動切換電器所沒有的遠距離操作功能，同 時又具備手動切換電器所沒有的失電壓保護功能。按照防護方式分，電動機有開啟式，防護式，封閉式和防爆式幾種。 PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對 PLC 的 I/O 進行配置，具體分配如下表 。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，其控制過程相對復雜，因此采用 CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機。按照結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)。 QF2， QF3， QF4，分別為軟啟動的隔離開關(guān)， QF5 為變頻器的空氣隔離開關(guān)。 畢業(yè)設(shè)計（論文） (1）操作面板。 (2）除砂系統(tǒng)。 當污水中含有酸性或堿性物質(zhì)時，就會使水中的酸堿性不平衡，從而改變水中生物的生活環(huán)境，導致水中生物大量滅絕。 （ 3） PLC 系統(tǒng)。在二次沉淀 池中還要做一項工序是進行酸堿中和。尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時，優(yōu)勢最為明顯。 A/O 法是一種缺氧 好氧生物工業(yè)污水處理工藝。 化學需氧 為量 (COD)— 即高溫，有催化劑及強酸環(huán)境下，強氧化劑氧化有機物所消耗的 氧量，單位為 mg/L。超過洪澇災害。至 70 年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了 18000 余座城市工業(yè)污水處理廠，英國、法國、德國更耗費了 巨額資金興建了 7000 至 8000 座城市工業(yè)污水處理廠【 5】 。目前全國城市 廢水的處理率（達排放標準的）僅有 10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。而 PLC 控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴展方便、性能價格比高等一系列優(yōu)點，在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應用。而且我國水資源時空分布極不均衡，全國 500多個城市缺水，其中多個嚴重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴重，人均擁有淡水量僅有 240 噸。在工廠的 工業(yè)污水處理 過程中，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復雜性，對 工業(yè)污水處理 的工藝和控制方式提出了非常高的要求。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于工業(yè)污水處理非常有必要。 在污水中有大量的有機物其中一部分在水體中因微生物的作用而進行 好氧分解，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法。 進水 出水 混合液回流 活性污泥回流 圖 A2/O 法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。 SBR 法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時間順序來分割流程各單元，以時間分割操作代替空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應代替生化反應，靜置理想沉淀代替動態(tài)沉淀等。軟硬件資源豐富，可適應各種要求。 信號輸入 工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及四類信號的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測，二沉池中酸堿度的檢測 （ 1）按鈕輸入檢測。對于不同的結(jié)構(gòu)，其配套的設(shè)備也有較大的不同，所以其結(jié)構(gòu)比較復雜，不同的結(jié)構(gòu)對應不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計相應的控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中用到一定化學藥劑 主要包括混凝劑、絮凝劑、復合堿等， 主要用來調(diào)節(jié)改善混凝條件及絮凝體結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用，使細小松散的絮凝體變的粗大而緊密，容易發(fā)生沉降。 (1）接通電源，啟動自 動控制方式，啟動攪拌機， (2）當格柵兩端的液位差到達設(shè)定值時，格柵機啟動，清污機也啟動，運行一段時間，如果液位差到達指定的最小值是格柵機停止，清污機停止。無疑， PLC 在今后的工業(yè)自動化中將扮演重要角色。 整體式結(jié)構(gòu)的又叫單元式或箱體式，它的體 積小，價格低，小型 PLC 一般采用整體式結(jié)構(gòu)，整體式結(jié)構(gòu)的特點是將 PLC 的的基本部件，如 CPU 模塊， I/O模塊和電源等緊湊的安裝在一個標準的機殼內(nèi)，組成 PLC 的一個基本單元或擴畢業(yè)設(shè)計（論文） 展單元。 CPU224。異步電動機又分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子，籠型又可分為普通籠型，特殊籠型和多速電動機。中心高 63～ 355mm，功率從 ~315kW。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電 /斷電延時觸頭，機械閉鎖等模塊。由于中間直流環(huán)節(jié)是 Cd 低阻抗輸出相當于是恒壓源，故稱電壓型。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0=60f/p，其中 f 是電流頻率， P 是旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。該型變頻器，具有能源。 （ 2）變頻調(diào)速的原理 異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生。電壓型變頻器主回路由相控整流器，中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三個部分組成。寬電壓：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波動，不影響產(chǎn)品正常工作。 主要性能有： 絕緣等級 ： F； 防護等級： IP54 或 IP55； 電壓： 380V或 415V； 頻率： 50Hz 或 60Hz； 冷卻方式： IC411。 （ 3）電動機的結(jié)構(gòu)形式應滿足設(shè)計提出的安裝要求和適 應周圍的工作環(huán)境。 CPU222。大型機適用于設(shè)備自動化控制，過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)在的可編程器采用微處理器（ CPU） ,只讀存儲器（ ROM）隨機存儲器（ RAM）或是單片機作為其核心近年來可編程器的發(fā)展更為迅速。 圖 工作過程 在手動狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來控制，無邏輯控 制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進行控制。 (4）沉淀系統(tǒng)。控制各類設(shè)備的啟動和停止，包括：格柵機啟停、清污機啟停、潛水攪拌器啟停、排污泵的啟停，閥門等設(shè)備。由于 PLC 的 CPU強大的網(wǎng)絡(luò)通信能畢業(yè)設(shè)計（論文） 力，使得工業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能，并且也可實現(xiàn)其遠程監(jiān)控。實現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險性分散，可靠性提高。在反應池的一個工作周期，運行程序依次為進水，反應，沉淀，出水和待機等過程，也是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥工業(yè)污水處理技 術(shù)，又稱序批式活性污泥法。因此，在對除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般首選 A2/O 工藝。目前，工業(yè)污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學處理法。 污水的污染物按化學成分，污水中的污染物質(zhì)可分為無機性和有機性兩大類，無機污染物有礦粒，酸，堿，無機鹽類，氮磷營養(yǎng)物及氰化物，砷化物和重金屬離子等。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴重缺水。并且 工業(yè)污水處理 過程中，經(jīng)過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實現(xiàn)變廢為寶、循環(huán) 經(jīng)濟的目的。然而，水資源是有限的 。 在污水處理 中采用 PLC控制系統(tǒng)改造后，提高了自動控制的可靠性 ,不僅減輕了工人的勞動強度 ,而且提高了污水處理廠的運行效率和運行效益 ,實現(xiàn)了污水廠生產(chǎn)管理的科學性。嚴重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜”?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了進一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護起了重大的作用。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會和和諧社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要意義。其特點是 能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機物量。但是此硝化 反硝化反應系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點。另外，由于 A 段 去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實現(xiàn)脫氮工藝的要求。然后進入加氯加藥間，進行最后的一層消毒就可以回收利用了。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標準的水質(zhì)。所以必須調(diào)整去 PH 值，由 PH 值量計測量污水的酸堿值，控制加酸閥、加堿閥進行中和作業(yè)。沉砂池中分離機的運行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機的運行同步，即啟動轉(zhuǎn)碟曝氣機的時候同時啟動分離機，對沉砂池中的沙粒進行排除。 (2）顯示面板。 1968 年，美國最大的汽車制造商 — 通用汽車公司（ GM公司）為了適應生產(chǎn)工藝不斷更新的需求，要求尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應具備的十大條件，立即引起了開發(fā)熱潮。典型的小型機有 SIEMENS 公司的 S7200系列， OMRON 公司的 C200H 系列，三菱 F40,MODICONPC085 等整體式 PLC產(chǎn)品。輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號，輸電源 中央處理器 存儲器 編程器 輸入接口 輸出接口 畢業(yè)設(shè)計（論文） 出部分則輸出控制信號，控制工業(yè)過程中的設(shè)備。 表 36 模擬量輸入地址分 配 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 格柵 液面差計 AIW2 PH 值測量計 模擬量輸出部分 在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來的模擬量進行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進行控制，進行控制其他設(shè)備的運行，如下表 37 所示。防護式的機座下 面有通風口?？刂平涣骰\型異步電動機是交流接觸器最主要的用途之一，在我們這個設(shè)計里 所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進行動作的，因此需要 PLC 根據(jù)當前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設(shè)備的 啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機接觸器、清污機接觸器、排污泵接觸器、潛水攪拌機接觸器 等。 （ 3）根據(jù)控制電路確定電壓等級，時間繼電器線圈電壓等級要和控制電路的電壓相匹配。 PAM 需要同時調(diào)節(jié)兩個部分：整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足 一定的關(guān)系，故控制電路比較復雜，因此比較少用。而針對這種想象一般要采取電壓補償法。將上述兩個公式代入異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)矩公式： （ ） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 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時的轉(zhuǎn)差 率。要實現(xiàn)這個目標，只要在變頻過程中使變頻器輸出電壓 Ul/f=const，則磁通φ m可保持基本不變。凡是對延時精度要求不高的場合， 宜選用價格較低的空氣阻尼是時間繼電器。 型號含義：如 Y2200L26E： “ Y2”表示異步電動機第二次改型設(shè)計，“ 200”表示中心高，“ L”表示機座長短號，“ 2”表示鐵心長度序號，“ 6”表示極數(shù)，“ E”表示第二種設(shè)計。臥式電動機的轉(zhuǎn)軸安裝以后為水平位置，立式的轉(zhuǎn)軸則為垂直地面的位置。因此在這使用 CPU226 為適合再加一個數(shù)字量擴展模塊 EM222. 在該系統(tǒng)中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴展一個模擬量輸入輸出擴展模塊。 PLC 的基本組成 PLC 實際上是一個工業(yè)計算機，只不過它比一般 的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語言，故 PLC 與計算機的組成十分相似。 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)多種多樣，他們對控 制的要求也各不相同， PLC 由于具有以下畢業(yè)設(shè)計（論文） 特點而深受歡迎 （ 1）可靠性高，抗干擾能力強； （ 2）適應性強，應用靈活； （ 3）編程方便，易于使用； （ 4）控制系統(tǒng)設(shè)計，安裝，調(diào)試方便； （ 5）維修方便，維修工作量小； （ 6）功能完善。 M M2， M3 為用軟啟動器啟動，然后分別用繼電 器 KM1， KM2 ,KM3 控制；接觸器 ,KM4,KM5 分別控制 M4,M5的變頻運行； QF主電路的空氣開關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器。 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜等單元。進水泵房中的潛水泵運行及停止是通過安裝在泵房內(nèi)的液位傳感器和其幾臺泵的運行時間決定的，當液位到達一定高度的時候先啟動運行時間最短的一臺 泵，經(jīng)過一定的畢業(yè)設(shè)計（論文） 延時再啟動在剩下的四臺里面運行時間最短的一臺泵，在經(jīng)過一點時間啟動第三臺泵。檢測進水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來控制潛水泵或污泥回流泵的啟動和停止，以及投入運行的潛水泵的數(shù)量。響應快，實時性好。是 預先沉降分離去除污水中的砂粒，以保護管道、閥門、機泵等設(shè)施免受磨損和阻塞，否則會影響后續(xù)處理設(shè)備的正常運行經(jīng)過沉砂池的污水進入 提升泵房，有五臺排污泵， 三 臺啟動 兩 臺備用，按照水位的高低和運行時間的累計啟停排污泵， 主要的作用是利用排污泵將提升到較高的畢業(yè)設(shè)計（論文） 位置進行處理以