【正文】 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文） 35 5 調試和運行結果 工業(yè)污水處理廠自動控制系統(tǒng)設計、安裝完成后，進行系統(tǒng)的調試和試運行，確定符合實際進水水量和水。 Baud 設置波特率為 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 38400、 57600 或 115200。 USS_INIT 指令：當 EN 輸入接通時，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。調用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。 在使用 USS 協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。 USS協(xié)議是主 從結構的協(xié)議，規(guī)定了在 USS 總線上可以有一個主站和最多 30 個從站；總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數(shù)中設定），主站依靠它識別每個從站；每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應并回送報文，從站之間不能直接進行數(shù)據(jù)通訊。為此在常規(guī)的 PID控制基礎上，采用模糊推理的方法，對 PID 的控制參數(shù)進行在線自整定，從而完善 PID 控制器的性能，使其適應控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。在實際的系統(tǒng)設計中只有合理地整定上述n i=0 U n=kpEn+ki∑ Ei+KdECn 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文） 34 三個參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。微分作用 kt的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢作出反應，它加快了對偏差變化的反應速度，能夠有效地減小超調，縮小 最大動態(tài)偏差。然而， ki 值的引入使得系統(tǒng)的響應的快速性下降，穩(wěn)定性變差。但是因為 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。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會立即產(chǎn)生控制作 用，比例控制是用來調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進行調節(jié)的，是有差調節(jié)。 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飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領域仍具有強大的生命力。其 PID調節(jié)的模糊控制過程與上述兩個非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時滯、非線性的特點。 圖 411氯氣投加自控原理圖 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文） 33 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，達到泥水充分分離的處理效果，需進行絮凝劑投加。為了精確控制投加的氯量，運用模糊自整定 PID參數(shù)控制器對氯氣投加系統(tǒng)進行自動控 制。近年來，人工加氯逐漸被自動方式取代。人工進行加氯量控制，不僅對操作工人不安全，而且投加量也難以準確控制。如果控制曝氣設備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質優(yōu)化，也能節(jié)約動力費用，并且由于 DO的在線檢測簡單、可靠，因此把 DO 作為工業(yè)污水處理過程的控制參數(shù)。如果供氧量少，處理的水質和污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質也差，另外也不經(jīng)濟。 在好氧反應過程中，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鍵因素是反應池中溶解氧的含量。另外， COD檢測儀的價格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。 COD 的檢測比較精確，但方法繁瑣，耗時約 2小時。 COD 是指在酸性條件下，用強氧化劑將有機物氧化成 CO H2O所消耗的氧量。 表 410軟元件設置 元件 意義 內容 備注 系統(tǒng)停止標志 On有效 手動方式標志 On有效 自動方式標志 On有效 自動方式啟動標志 On有效 清污機運行標志 On有效 聚合物泵運行標志 On有效 污泥泵運行標志 On有效 切割機運行 標志 On有效 粗格柵機停止標志 On有效 粗格柵機定時脈沖計數(shù) On有效 進水泵房液面低于最低位 On有效 細格柵機停止標志 On有效 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文） 31 細格柵機定時脈沖計數(shù) On有效 轉碟曝氣機變頻轉工頻運行標志 On有效 轉碟曝氣機變頻運行標志 On有效 回流泵房液面低于最低位標志 On有效 回流泵房液面高于最高位標志 On有效 C1 粗格柵機 2h 定時中間計數(shù)器 10 C2 細格柵機 2h 定時中間計數(shù)器 10 T33 時鐘脈沖 5 50ms T37 粗格柵機運行時間 12021 20min T38 粗格柵機停止時間定時 7200 12min T39 進水泵房液面低于最低位定時 20 2s T40 進水泵房液面高于最高位定時 20 2s T41 細格柵機運行時間 12021 20min T42 細格柵機停止時間定時 7200 12min T43 污泥回流泵房液面低于最低位定時 20 2s T44 污泥回流泵高于低位且低于高位定時 20 2s T45 污泥回流泵房液面高于最 高位定時 20 2s T46 離心式脫水機與聚合物泵啟動間隔 50 5s T47 聚合物泵與污泥泵和切割機啟動間隔 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 含氧量標準值寄存器 VD102 變頻器速度標準值寄存器 VD104 USSINIT 指令執(zhí)行結果 VD106 USSRPMR 錯誤狀態(tài)字節(jié) 工業(yè)污水處理后的水質是否達到排放標準，其中生化需氧量（ BOD）和化學需氧量（ COD）是重要的水質指標。 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖 49所示。 （ 2）定時到，啟動聚合物泵，啟動定時。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（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，啟動定時。 （ 5）定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。 （ 3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。 （ 1）自動過程開始首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文） 27 圖 46 細格柵系統(tǒng)工作流程圖 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖 47所示。 （ 4）同時檢測液面差，若超過設定值則啟動轉鼓清污機。 （ 2）定時到，停止運行細格柵機 2h。 潛水泵工作流程圖如圖 45 所示。 （ 4）檢測液面處于中位和高位傳感器之間時，開始定時防止誤判。 （ 2）檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖 44所示。 （ 4）同時檢查液面差，若超過設定值則啟動清污機。 （ 2）定時到，停止運行粗格柵機 2h。 粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機和清污機的運行，其工作過程包括以下幾個方面。 圖 43 自動操作模式流程圖 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文） 25 在自動控制模式流程圖中，調用了各個控制系統(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。 （ 7）啟動污泥脫水系統(tǒng)。 （ 5）啟動曝氣沉砂系統(tǒng)。 （ 3）啟動潛水泵。 （ 1）系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認按鈕，啟動潛水攪拌器和刮泥機。在此模式下，可以通過按鈕對格柵機、清污機、轉碟曝氣機、刮泥機，以及各類泵進行控制，對于轉碟曝氣機的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測調試性能。在手動控制模式下，每個設備可以單獨運行，以測試設備的性能，如圖 41 所示。在軟件的設計中，首先按照需要實現(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，也便于調試。極譜型溶氧電極，極化時間短 ，響應快，測量準確?？稍O定高純水和加氨純水二種特殊的 pH 測量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。其特點是 高精度的 pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。 mg/L 溫度：177。 pH mV：177。測量范圍： pH：（ ~） pH mV：177。因此，測定電流即可知氧濃度。測量 時將其放入待測溶液，水質溶解氧透過透氧膜，溶解于膜與電極之間的電解液薄層中，當兩輸出端接上負載電路時，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應。當前用來測量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學傳感器（例如 Clark傳感器）。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。但是 DME 的一些特殊性又影響了它在現(xiàn)場工作中的應用。 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，是檢測水質和環(huán)境污染程度的主要指標。它集超聲波傳感器、溫度補償電路、運算主機為一體的非接觸式液位差測量儀器。 （全角） ， 工作頻率： 13KHz~40KHz（因型號規(guī)格而不同） ， 信號輸出： RS48 Modbus、標準的 420mA 電流信號和多路開關量輸出 。3mm 或 ％ FS（取其較大者） ， 重復精度： 1‰ ， 分辨率： 1mm ， 方 向 角 ： 4176。該系統(tǒng)選用的 超聲波液位差計型號 ： XL60YI4000。當液位差超過預設值后，系統(tǒng)控制清污機運行，清除大顆粒的污染物質，保障污水流動暢通；在液位差未超過設定值時，清污機處于停止狀態(tài)，這樣就可以大大減少設備損耗。 液位差計 對格柵機的清污機進行控制，需要監(jiān)測格柵機兩側的液面差，在該系統(tǒng)中利用液位差計，該系統(tǒng)選用的 超聲波液位差計型號 ： XL60YI4000。 型號含義：如 Y2200L26E：“ Y2”表示異步電動機第二次改型設計，“ 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”表示第二種設計。 第 2種設計是滿載時有較高效率，更適用于長期運景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文） 21 行和負載率較高的使用場合，如水泵、風機配套，此設計稱為 Y2E 系列，中心高 80～ 280mm，功率從 ～ 90kW。電動機符合JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電動機（機座號 63～ 355）技術條件。 Y2 系列電動機有兩種設計，一種是適用于一般機械配套和出口需要，在輕載時有較高效率，在實際運行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉轉矩，此設計稱為 Y2Y 系列。 表 311 變頻器參數(shù)設置表 參數(shù)號 參數(shù)值 說明 P0005 21 顯示實際頻率 P0700 2 由端子排輸入 P1000 2 模擬輸入 P1300 2 可用于可變轉矩負載 P2021 6 9600baud P2021 1 USS 地址 P0300 根據(jù)具體電動機設置 電動機類型 P0304 根 據(jù)具體電動機設置 電動機額定電壓 P0305 根據(jù)具體電動機設置 電動機額定電流 P0310 根據(jù)具體電動機設置 電動機額定頻率 P0311 根據(jù)具體電動機設置 電動機額定轉速 電動機的選型 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、整機結構緊湊、外形美觀大方，安裝尺寸符合 IEC 標準，具有高效、節(jié)能、起動轉矩大，使用維護方便等特點。該變頻器，具有能 源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結構與功能，便于工作人員進行操作，實現(xiàn)其控制功能。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。 它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。 它是一種風機水泵負載專用變頻器，能適用于各種變速驅動系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風機。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動地決定補償?shù)某潭?。而針對這種想象一般要采取電壓補償法。 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 310kf＝ km1 時的機械特性 由圖 42 可知隨著 f 的下降，臨界轉矩 Tkx逐漸減少，電動機的帶負載能力也隨之下降。將上述兩個公式代入異步電動機的電磁轉矩公式可得變頻后的轉矩公式： 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時的轉差率。兩者之間的差異可由轉差率表示，轉差率 s=( n0 n1)/n0根據(jù) n0=60f/p 可知，當頻率 f連續(xù)可調時，電動機的同步轉速 n0 也連續(xù)可調，而異步電機的轉子轉速 n1，總是比同 步轉速略低一點，所以當 n1連續(xù)可調時， n1也是連續(xù)可調。產(chǎn)生轉子電流的必要條件是轉子繞組切割定子磁場的磁力線。異步電動機的定子主磁通是以一定的轉速旋轉，旋轉磁場實際是三個交變磁場合成的結果。 變頻調速的基本原理 （ 1）異步電動機的等效變換 X 1 R 2R 1 X 2R mI OX mR 1U 1R LU 2 圖 39 異步電動機的等效變換 異步電動機的電磁轉矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? 其中： P