【正文】 氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。(3）電氣控制柜。圖33工業(yè)污水處理系統(tǒng)部分主電路圖42河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 PLC選型根據(jù)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子S7—300系列PLC作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機。長壽命：機械壽命高達(dá)2000萬次；電壽命高達(dá)200萬次。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，只要在變頻過程中使變頻器輸出電壓Ul/f=const，則磁通φm可保持基本不變。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：（））]其中：sx為頻率為fx時的轉(zhuǎn)差率。表311 變頻器參數(shù)設(shè)置表參數(shù)號參數(shù)值說明P000521顯示實際頻率P07002由端子排輸入P10002模擬輸入P13002可用于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載P201069600baudP20111USS地址P0300根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機類型P0304根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定電壓P0305根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定電流P0310根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定頻率P0311根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定轉(zhuǎn)速在該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中需要用到許多電機，Y2系列三相異步電機是專為歐洲市場設(shè)計的三相異步電動機、電機出線盒置于電機機殼頂部、整機結(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、起動轉(zhuǎn)矩大，使用維護(hù)方便等特點。％FS（取其較大者），重復(fù)精度：1‰，分辨率：1mm ，方 向 角：4176。因此，測定電流即可知氧濃度。在手動控制模式下，每個設(shè)備可以單獨運行，以測試設(shè)備的性能，如圖41所示。（2）定時到，停止運行粗格柵機2h。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。BOD的測定需費時5天，且測定結(jié)果易受多種因素影響，誤差較大。氯氣投加自動控制系統(tǒng)如圖411所示。在污水的自動控制中，混凝劑投加、氯氣投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過程的復(fù)雜性、多變性、非線性和大滯后的特點，采用的PID控制算法難以實現(xiàn)準(zhǔn)確和高效的控制。在對系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查后，開始具體調(diào)試。③定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行。在這個過程中，使我學(xué)到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力。她教會我的一些學(xué)習(xí)方法和處理問題技巧使我受益終身，在此表示衷心感謝。基本上達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)要求。細(xì)格柵機粗格柵機相似。Active指示哪個驅(qū)動激活，有些驅(qū)動只支持地址0到30。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)過大的超調(diào)，從而使調(diào)節(jié)時間變長。投加量少了，達(dá)不到殺菌消毒效果；投加量多了雖殺菌效果得到了保證，但水將呈氯臭味難以飲用，此外管道腐蝕將加劇，生產(chǎn)成本也上升。圖49污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖在設(shè)計程序過程中，會用到許多中間繼電器、寄存器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前應(yīng)先列出可能用到的軟元件，如表410所示。（2）定時到，停止運行細(xì)格柵機2h。圖43 自動操作模式流程圖在自動控制模式流程圖中，調(diào)用了各個控制系統(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。極譜型溶氧電極，極化時間短，響應(yīng)快，測量準(zhǔn)確。當(dāng)前用來測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）。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)值后，系統(tǒng)控制清污機運行，清除大顆粒的污染物質(zhì)，保障污水流動暢通；在液位差未超過設(shè)定值時，清污機處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可以大大減少設(shè)備損耗。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機提供了良好的保護(hù)。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的磁力線。電流型交直交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的儲能元件用的是電感而不是電容。圖38工業(yè)污水處理系統(tǒng)PLC硬件接線圖要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要PLC主機及其擴展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。圖33為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。(1）操作面板。細(xì)格柵系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細(xì)小的沙粒濾除，其中的細(xì)格柵機是根據(jù)程序設(shè)定時間進(jìn)行間歇工作，而轉(zhuǎn)鼓清污機的運行和停止則根據(jù)細(xì)格柵兩側(cè)的液位差來決定，當(dāng)液位差超過某個值時，啟動清污機；當(dāng)液位差小于某個值時停止清污機的運行，這和粗格柵系統(tǒng)的運行方式一致。以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。模塊化結(jié)構(gòu)，擴展能力強。（1）DCS系統(tǒng)。對于污水濃度低 的場合，B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。但是此硝化反硝化反應(yīng)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?；瘜W(xué)需氧量(COD)的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。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計，全國按目前正常需要，年缺水總里約為300 億～400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟損失每年達(dá)2300 億。工業(yè)污水處理設(shè)施中，城市排水管線和工業(yè)污水處理廠的興建和運行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。據(jù)統(tǒng)計，由于水質(zhì)污染，我國已有大約3億人的飲水發(fā)生不安全現(xiàn)象。本文介紹了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設(shè)計一套基于PLC控制的污水處理系統(tǒng)。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。在人工處理技術(shù)方面，“八五”對高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)行了深入研究。所以水資源也是一種保護(hù)。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無機性物質(zhì)和有機性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。曝氣池（微生物吸附有機物氧化為無機物）沉淀池（活性泥下沉）回流活性泥原污水清水排出圖21傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖污水中的有機物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機物，并且在曝氣池中被氧化成無機物，然后在沉淀池中經(jīng)過沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。B段與常規(guī)活性污泥法相識，負(fù)荷較低。在該氧化溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來加強處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。該系統(tǒng)按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議在智能設(shè)備之間，以及智能設(shè)備與計算機之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實現(xiàn)控制與管理一體化的自動控制系統(tǒng)，其優(yōu)點：可以用計算機豐富的軟件、硬件資源。（1）按鈕輸入檢測。工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)污水中的含氧量，其基本組成如圖31所示。沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備為刮泥機，其功能是對進(jìn)行氧化溝處理后的污水進(jìn)行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機在整個系統(tǒng)啟動后就開始持續(xù)運行。(1）接通電源，啟動自動控制方式，啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C。正好可以滿足控制系統(tǒng)的I/O需求。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星三角起動器。（2）脈寬調(diào)制(PWM)實現(xiàn)方法就是在每半個周期內(nèi)，把輸出電壓的波形分割成若干個脈沖波，每個脈沖的寬度為t1，每個脈沖間的間隔寬度為t2，則脈沖的占空比Υ=tl/(t2+tl)。新系列的變頻器一般都提供了設(shè)置自動轉(zhuǎn)矩補償功能。 型號含義：如Y2200L12Y：“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，“1”表示鐵心長度序號，“2”表示極數(shù)，“Y”表示第一種設(shè)計（可省略）。超聲波液位差計具有精度高，壽命長，穩(wěn)定可靠，安裝維護(hù)方便等特點。% FS 溶解氧：177。（2）啟動粗格柵系統(tǒng)。圖44粗格柵系統(tǒng)工作流程圖潛水泵程序主要控制潛水泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面：（1）自動過程開始啟動潛水泵。（5）定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。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。 PID控制對于工業(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，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)域仍具有強大的生命力。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。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、自動模式的控制。②定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點的壽命。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯誤。④若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。當(dāng)在自動模式時，在自動方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行啟?？刂啤Ｕ{(diào)用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會立即產(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)。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。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，啟動定時。（3）定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行。（4）啟動細(xì)格柵系統(tǒng)。 ℃，自動溫度補償：pH：（0~100）℃ 溶解氧：（0~45）℃，其他參數(shù)：數(shù)據(jù)儲存：900組，通訊接口：RS232，電源：DC9V/300mA。用傳統(tǒng)的化學(xué)方法（如碘量滴定法）測定溶解液中的溶解氧是很費時的，且成本很高，不能連續(xù)測量，而用滴汞電極（DME）的極譜分析最為簡單。電動機符合JB/ Y2系列(1P54)三相異步電動機（機座號80～280）技術(shù)條件。該系統(tǒng)選用的變頻器是西門子MM430變頻器，具有多個繼電器輸出，具有多個模擬量輸出（0~20 mA），2 個模擬輸入：AIN1：0~10 V， 0~20 mA 和–10 至+10 V； AIN2：0~10 V， 0~20 mA，6 個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為NPN/PNP 接線。PWM只需控制逆變電路便可實現(xiàn)，與PAM相比電路簡化了許多，因此在變頻調(diào)速中比較常用。變頻器的輸入端接至頻率固定的三相交流電，輸出端輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電。西門子公司專門為S7—300系列PLC配置了模擬量輸入輸出模塊，該模塊具有較高的分辨率和較強的輸出驅(qū)動能力，可滿足控制系統(tǒng)的功能要求。(3）根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機的運行與停止。(5）污泥脫水環(huán)節(jié)。進(jìn)水系統(tǒng)主要有進(jìn)水管道和進(jìn)水泵房組成，進(jìn)水管道主要由粗格柵機和清污機組成，進(jìn)水泵房主要有兩臺潛水泵組成。（2）液位差輸入檢測。通信協(xié)議公開，不同產(chǎn)品可互連。同時在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中的含氧量進(jìn)行檢測，根據(jù)其反饋到PLC的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。B段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好。該工藝的缺點有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。好氧有機污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，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。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。污水廠污泥處置問題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理。隨著社會的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對水質(zhì)要求越來越高。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。耗水量高、重復(fù)利用率低