【導(dǎo)讀】下面就污泥微波處理設(shè)備的應(yīng)用背景及研究的目的和意義大致做一。城鎮(zhèn)自來水廠、給水廠和污水處理廠及其管網(wǎng)系統(tǒng)，在對原水或污。水進(jìn)行處理時(shí)，會產(chǎn)生大量沉渣，這種沉渣稱為污泥。污泥中有機(jī)物含量高，容。污泥顆粒較細(xì)，成發(fā)泡狀，因而密度較小，含水率高，且水分不易。污泥中還含有氮、磷、鉀等植物營養(yǎng)素，可以作為肥料。較高熱值，可以燃燒。常含有大量的寄生蟲卵、大腸桿菌、細(xì)菌等微生物和重金屬等有害有毒物質(zhì)。物、細(xì)菌、重金屬等各種有害物質(zhì)，具有一定的流動(dòng)性，并有強(qiáng)烈臭味。等重金屬和多氯聯(lián)苯、二惡英等難以降解的有毒有害以及致癌物。造成二次污染，直接危害人類的身體健康。造條件，并減少污泥最終處置前的容積。等，但從轉(zhuǎn)運(yùn)、加工到最終處置，均存在不同程度的二次污染問題。后，最大限度的殺死污泥中所包含的細(xì)菌。的成果，小型微波爐目前已進(jìn)入千家萬戶。此外，在食品防霉，殺菌，解凍，發(fā)酵。要進(jìn)一步迅猛發(fā)展。

　　

【正文】 式中 e（ t） 偏差值 （ 1）比例（ P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差成比例關(guān)系。比例系數(shù)Ｋ c加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快。Ｋ c 偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長。Ｋ c太大時(shí)，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。Ｋ c太小，又會使系統(tǒng)的動(dòng)給定溫度 PLC主機(jī) 主調(diào)節(jié)器 副調(diào)節(jié)器 可控硅 污泥出口 微波系統(tǒng) 副溫度變送器 溫度傳感器 T2 主溫度變送器 溫度傳感器 T1 串級控制系統(tǒng)框圖 作緩慢。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 （ 2）積分（ I）控制 在積分控制中 ，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，引入積分控制能夠消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。積分項(xiàng)對誤差的運(yùn)算取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會變大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時(shí)間的增加而加大，他推動(dòng)控制器的輸出增大，是穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。但 積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ｔ i ?。ǚe分作用強(qiáng)）會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。 （ 3）微分（ D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分，即誤差的變化率成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過 程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大的慣性組件或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅僅是放大了誤差的幅值，增加微分項(xiàng)，它能夠預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例加微分的控制器就能夠提前抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控對象的嚴(yán)重超調(diào)。微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，Ｔ d 偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。Ｔ d 偏 小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長。只有Ｔ d 合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。 、副回路控制規(guī)律的選擇 采用串級控制，所以有主副調(diào)節(jié)器之分。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動(dòng)控制作用，這是選擇規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。主參數(shù)是工藝操作的重要指標(biāo)，允許波動(dòng)的范圍較小，一般要求無余差，因此，主調(diào)節(jié)器一般選PI或 PID控制，副參數(shù)的設(shè)置是為了保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，可允許在一定范圍內(nèi)變化，允許有余差，因此副調(diào)節(jié)器只要選 P 控制規(guī)律就可以。在本控制系統(tǒng)中，我們將污泥出口溫度作為主參數(shù)，加熱設(shè)備中段溫度為副參數(shù)。主控制采用 PI控制，副控制器采用 P 控制。 程序的設(shè)計(jì) 編程軟件 STEP7— Micro/WIN 簡介 STEP7Micro/WIN 編程軟件是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，由西門子公司專為S7200 系列可編程控制器設(shè)計(jì)開發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。以 STEP7Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通 STEP7Micro/WIN，可雙擊 STEP7 Micro/WIN 的圖標(biāo)，如圖 所示，STEP7Micro/WIN 項(xiàng)目 窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。瀏覽條給出了多組按鈕，用于訪問 STEP7Micro/WIN 的不同編程特性。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項(xiàng)目對象指令。程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時(shí)局部變量的符號名。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標(biāo)簽顯示。 圖 STEP7— Micro/WIN 項(xiàng)目窗口 編程軟件為 STEP7— Micro/WIN SP5，界面如上圖所示。 程序設(shè)計(jì)思路 PLC 運(yùn)行時(shí)，通 過特殊繼電器 ，將溫度設(shè)定值， PID 參數(shù)值等存入數(shù)據(jù)寄存器，隨后系統(tǒng)開始溫度采樣，采樣周期是 20秒， T1(出口處溫度傳感器 )將采集到的出口污泥溫度信號轉(zhuǎn)換為電流信號，電流信號在通過 AIW0進(jìn)入 PLC，作為主回路的反饋值，經(jīng)過主控制器（ PID0）的 PI運(yùn)算產(chǎn)生輸出信號，作為副回路的給定值。 T2(加熱中段溫度傳感器 )將采集到的設(shè)備加熱中段溫度信號轉(zhuǎn)換為電流信號，電流信號在通過 AIW2進(jìn)入 PLC，作為副回路的反饋值，經(jīng)過副控制器（ PID1）的 P運(yùn)算產(chǎn)生輸出的信號 ,由 AQW0輸出，輸 出的 420mA 電流信號控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制勵(lì)磁線圈初級線圈電壓，完成對溫度的控制。 PID 指令向?qū)? S7200PLC 中的部分指令的編程工作量和難度都較大，為了減少編寫程序的難度， S7200PLC 的編程軟件設(shè)置了各種指令向?qū)А?PID 指令先導(dǎo)能大大簡化PID程序的編寫工作量，同時(shí)更容易保證程序的嚴(yán)謹(jǐn)和完整。 1. 主回路 PID 指令向?qū)Ь幊? 單擊“工具 ” /“ plc 向?qū)А睂⒊霈F(xiàn)如圖 選擇 PID，單擊下一步，將出現(xiàn)圖 圖 主回路 PID回路的選擇 設(shè)置主回路的 PID回路為 0號回路。單擊下一步。 出現(xiàn) PID 參數(shù)設(shè)置框，如圖 ： 圖 PID 向?qū)нx擇 圖 設(shè)置 PID 參數(shù) 微波加熱設(shè)備要實(shí)現(xiàn)的溫度控制為 0— 90℃ ,所以給定值的范圍設(shè)置為— ，比例增益 Kc 暫時(shí)取 3，采樣時(shí)間 Ti 設(shè)為 ，積分時(shí)間 Td 設(shè)為10分鐘。由于主回路 PID控制只用到 PI 控制，所以微分時(shí)間設(shè)為 0分鐘。單擊下一步。 出現(xiàn)回路輸入量的極性與范圍設(shè)置，如圖 ： 圖 PID 輸入 /輸出參數(shù) 回路輸入與輸出的參數(shù)設(shè)置如上如所示。單擊下一步。 跳過回路報(bào)警選項(xiàng)對話框，單擊下一步，將出現(xiàn)“為配置分配儲存區(qū)”對話框。如圖 ： 圖 “為配置分配存儲區(qū)”對話框 PID指令使用了一個(gè) 120個(gè)字節(jié)的 V 存儲區(qū)參數(shù)表來進(jìn)行控制回路的運(yùn)算工作。 單擊上圖的“下一步”，則進(jìn)入定義 PID 指令向?qū)傻?PID初始化子程序和中斷程序名及手 /自動(dòng)模式對話框，如圖 ： 圖 定義 PID 初始化子程序和中斷程序名 主回路， PID 初始化子程序名和中斷程序名如上圖所示。此處不添加 PID 手動(dòng)控制。 單擊上圖“下一步”，將完成 PID 指令先導(dǎo)設(shè)置，如圖 ： 圖 主回路 PID 向?qū)瓿? 單擊“完成”，并確定設(shè)置，完成主回路 PID 程序設(shè)計(jì)。 2. 副回路 PID 指令向?qū)? 副回路 PID 指令向?qū)У脑O(shè)置和主回路 PID 指令向?qū)У脑O(shè)置基本相同，下面就不同部分做一些介紹。 在 PID 配置時(shí)，選擇“新建”項(xiàng)，如圖 ： 圖 副回路 PID 配置新建 單擊“下一步”，需要為副回路 PID 設(shè)置一個(gè)不同的 PID 回路，以免和主回路PID配置產(chǎn)生沖突。如圖 ： 圖 副回路 PID 回路設(shè)置 此處設(shè)置 PID回路號為 ，設(shè)置副回路 PID 參數(shù)，如圖 ： 圖 副回路 PID 參數(shù)設(shè)置 由于副回路僅采用比例控制，所以積分時(shí)間設(shè)為 INF（無窮大），微分時(shí)間設(shè)為 0，即關(guān)閉積分和微分的作用。 副回路 PID 指令參數(shù)表占據(jù)的 V存儲區(qū)的起始地址如圖 ： 圖 副回路 PID 存儲區(qū)位置設(shè)置 由于不同 PID配置地址不能夠重復(fù)，所以此處設(shè)置副回路 PID存取區(qū)地址為從VB120開始的 120個(gè)地址。 單擊上圖的“下一 步”，則進(jìn)入定義副回路 PID 指令向?qū)傻?PID 初始化子程序和中斷程序名及手 /自動(dòng)模式對話框，如圖 ： 圖 定義副回路 PID 初始化子程序和中斷程序名 單擊上圖“下一步”即可完成副回路 PID 向?qū)гO(shè)置。如圖 ： 圖 副回路 PID 向?qū)瓿伞? 完成主回路與副回路的 PID 向?qū)гO(shè)置，即可以再主程序或子程序中調(diào)用它們。它們也相當(dāng)于兩個(gè)子程序。 控制程序梯形圖及分析 由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量模塊，將溫度變化的模擬信號轉(zhuǎn)化為 PLC 能識別的數(shù)字量，其范 圍為 6400— 32020，所以要轉(zhuǎn)化為實(shí)際的溫度還要進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算公式為： ? )6400640032020 90)6400( ???? ??? DDT 公式（ 352） 其中， T 為實(shí)際溫度， D為 AIW0 和 AIW2 輸入的數(shù)字量。 PLC的 I/O 地址分配，見表 351： 地址 說明 啟動(dòng)按鈕 關(guān)閉按鈕 保護(hù)按鈕，按下開關(guān)，終止加熱 運(yùn)行燈輸出 停止燈輸出 溫度正常指示燈 溫度過高指示燈 AQW0 可控硅控 制輸出 表 351 I/O 地址分配 PLC的內(nèi)存地址分配，見表 352： 地址 說明 VD250 污泥出口 溫度存放地址 VD260 加熱中段 溫 度 存放地址 VD270 主控制器 PID輸出存放地址 VD300 目標(biāo)設(shè)定溫度存放地址 VD304 主控制器 Kc存放地址 VD308 主控制器 Ti存放地址 VD312 主控制器 Td存放地址 VD320 副調(diào)節(jié)器 Kc存放地址 表 352 內(nèi)存地址分配 PID指令回路地址分配，見表 353： 地址 名稱 說明 VD0 主調(diào)節(jié)器過程變量（ PVn） 必須在 ~ VD4 主調(diào)節(jié)器給定值（ SPn） 必須在 ~ VD8 主調(diào)節(jié)器輸出值（ Mn） 必須在 ~ VD12 主調(diào)節(jié)器增益（ Kc） 比例常數(shù)，可正可負(fù) VD16 主調(diào)節(jié)器采樣時(shí)間（ Ts） 單位為 s，必須是正數(shù) VD20 主調(diào)節(jié)器積分時(shí)間（ Ti） 單位為 min，必須是正數(shù) VD24 主調(diào)節(jié)器微分時(shí)間（ Td） 單位為 min，必須是正數(shù) VD120 副調(diào)節(jié)器過程變量（ PVn） 必須在 ~ 間 VD124 副調(diào)節(jié)器給定值（ SPn） 必須在 ~ VD128 副調(diào)節(jié)器輸出值（ Mn） 必須在 ~ VD132 副調(diào)節(jié)器增益（ Kc） 比例常數(shù)，可正可負(fù) VD136 副調(diào)節(jié)器采樣時(shí)間（ Ts） 單位為 s，必須是正數(shù) VD140 副調(diào)節(jié)器積分時(shí)間（ Ti） 單位為 min，必須是正數(shù) VD144 副調(diào)節(jié)器微分時(shí)間（ Td） 單位為 min，必須是正數(shù) 表 353 PID 指令回路表 控制程序梯形圖： 1. 主程序 圖 主程序 1 圖 主程序 2 圖 主程序 3 圖 主程序 4 主程序能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)與關(guān)閉及緊急關(guān)閉，并根據(jù)相應(yīng)的指示燈能夠識別設(shè)備當(dāng)前的工作狀況。 2. 主調(diào)節(jié)器程序（子程序之一） 圖 主調(diào)節(jié)器程序 1 圖 主調(diào)節(jié)器程序 2 圖 主調(diào)節(jié)器程序 3 3. 副調(diào)節(jié)器程序（子程序之一） 圖 副調(diào)節(jié)器程序 1 圖 副調(diào)節(jié)器程序 2 圖 副調(diào)節(jié)器程序 3 圖 副調(diào)節(jié)器程序 4 第四章 總結(jié) 設(shè)備的 特點(diǎn)與不足 此污泥微波處理設(shè)備，采用隧道式箱型加熱器結(jié)構(gòu)， 主要由物料輸送機(jī)構(gòu)、直流電源、微波管、連接波導(dǎo)、加熱器、冷卻系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成 ，能實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)處理。微波發(fā)生器總功率高達(dá) 320Kw，處理能力達(dá) 10t/h，可滿足大型污水處理廠的污泥處理要求。加熱器進(jìn)出口為微波容易泄漏處，如果不采取措施，將對操作人員產(chǎn)生很大的人身安全隱患。本設(shè)備在加熱器進(jìn)出口處采用混合抗流器（電抗行抗流器和電阻性抗流器的組合）能有效的抑制進(jìn)出口的微波泄漏，保證操作人員的人身安全。 采用了 PLC 溫度控制技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)微波加熱過程的溫度自動(dòng)控制功能。以出口溫度值為參照參數(shù)，采用 PID 算法，控制磁控管功率的輸出大小，達(dá)到溫度控制的要求。 大功率微波磁控管的開啟和關(guān)閉有一定的順序操作要求。與目前的大部分微波設(shè)備一樣，本設(shè)備也采用人工方式操作。由于磁控管的數(shù)量較多，容易導(dǎo)致操作失誤，造成人員或設(shè)備的傷害。物料輸送機(jī)構(gòu)的開啟和關(guān)閉與磁控管的開閉也有順序要求。均需人工操作。 改進(jìn)方法 針對此微波處理設(shè)備不足之處，建議采用單片機(jī)或 PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開機(jī)、關(guān)機(jī)的程序化控制。并能根據(jù)加熱過程中的實(shí)時(shí)反饋信 息，實(shí)現(xiàn)加熱過程中的各參數(shù)最優(yōu)化控制，最大限度的保證設(shè)備的使用壽命。利用單片機(jī)或 PLC 與計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)，可使操作人員在機(jī)房就能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全程操作。降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也避免了操作人員與微波的直接接觸，保證了人身安全。