【正文】 在此模式下，可以通過按鈕對格柵機(jī)、清污機(jī)、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、刮泥機(jī)，以及各類泵進(jìn)行控制，對于轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)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(diào)試性能。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。在軟件的設(shè)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(diào)試。極譜型溶氧電極，極化時間短，響應(yīng)快，測量準(zhǔn)確。可設(shè)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(zhì)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(dāng)兩輸出端接上負(fù)載 電路時，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應(yīng)。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）。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(yīng)用。 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(zhì)和環(huán)境污染程度的主要指標(biāo)。它集超聲波傳感器、溫度補(bǔ)償電路、運算主機(jī)為一體的非接觸式液位差西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 22 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(biāo)準(zhǔn)的 420mA 電流信號和多路開關(guān)量輸出 。3mm 或 ％ FS（取其較大者） ， 重復(fù)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(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)值后，系統(tǒng)控制清污機(jī)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(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可以大大減少設(shè)備損耗。 對格柵機(jī)的清污機(jī)進(jìn)行控制 ， 需要監(jiān)測格柵機(jī)兩側(cè)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(jī)第二次改型設(shè)計，“ 200”表示中心高，“ L”表示機(jī)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。 第 2種設(shè)計是滿載時有較高效率，更適用于長期運行和負(fù)載率較高的使用場合，如水泵、風(fēng)機(jī)配套，此設(shè)計稱為 Y2E 系列，中心高 80～ 280mm，功率從 ～ 90kW。電動機(jī)符合JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電動機(jī)（機(jī)座號 63～ 355）技術(shù)條件。 Y2 系列電動機(jī)有兩種設(shè)計，一種是適用于一 般機(jī)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，此設(shè)計稱為 Y2Y 系列。 表 311 變頻器參數(shù)設(shè)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(zhuǎn)矩負(fù)載 P2021 6 9600baud P2021 1 USS 地址 P0300 根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置 電動機(jī)類型 P0304 根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置 電動機(jī)額定電壓 P0305 根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置 電動機(jī)額定電流 P0310 根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置 電動機(jī)額定頻率 P0311 根據(jù)具體電動機(jī)設(shè)置 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 電動機(jī)的選型 在該 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)中需要用到許多電機(jī)， Y2 系列三相異步電機(jī) 是專為西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 21 歐洲市場設(shè)計的三相異步電動機(jī)、電機(jī)出線盒置于電機(jī)機(jī)殼頂部、整機(jī)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。該變頻器，具有能源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實現(xiàn)其控制功能。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù)。 它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。它是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動地決定補(bǔ)償?shù)某潭取６槍@種想象一般要 采取電壓補(bǔ)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(jī)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(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。將上述兩個公式代入異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)差率。兩者之間的差異可由轉(zhuǎn)差率表示，轉(zhuǎn)差率 s=( n0 n1)/n0根據(jù) n0=60f/p 可知，當(dāng)頻率 f連續(xù)可調(diào)時，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 n0 也連續(xù)可調(diào)，而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n1，總是比同步轉(zhuǎn)速略低一點，所以當(dāng) n1連續(xù)可調(diào)時， n1也是連續(xù)可調(diào)。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。異步電動機(jī)的定子主磁通是以一定的轉(zhuǎn) 速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場實際是三個交變磁場合成的結(jié)果。 （ 1） 異步電動機(jī)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(jī)的等效變換 異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? （ ） 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 19 其中： P 為旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)， S為轉(zhuǎn)差率。這時電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時，不改變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，同 樣可以實現(xiàn)變頻也變壓的效果。 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(fù)雜，因此比較少用。 VVVF 實施的基本方法包括：脈幅調(diào) 制 (PAM)和脈寬調(diào)制 (PWM)。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φ m可保持基本不變。 (VVVF)原理 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 18 當(dāng)在實際利用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的過程中，當(dāng)頻率 f 下降時，定子繞組的反電動勢 E有所下降，定子電流增大，但是轉(zhuǎn)子側(cè)的負(fù)載并未增加，故轉(zhuǎn)子段電流不變，根據(jù)電流平衡方程可知，勵磁電流比增大，因而磁通φ m增大。 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。 相控整流器將交流電壓整流為可控的直流電壓，經(jīng)濾波由電容 Cd 輸出直流電壓 Vd，逆變器將直流 Ud變換成頻率可調(diào)的交流電源供給電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。 變頻器主要分為間接 變頻和直接變頻兩大類，而間接變頻又根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)的主要儲能元件的不同可分為電壓型和電流型。 變頻器的功能是將頻率固定的 (通常為 50Hz)的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。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(jī)械閉鎖等模塊。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。長壽命：機(jī)械壽命高達(dá) 2021 萬次；電壽命高達(dá) 200 萬次。為此該系統(tǒng)選用施耐德 LC1D0901M5C 交流接觸，其額定電壓 220V,額定電流 9A。 圖 38工業(yè)污水處理 系統(tǒng) PLC硬件接線圖 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 17 其他資源配置 要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要 PLC 主 機(jī)及其擴(kuò)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。 表 36 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 溶解氧儀 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(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運行，如下表 37 所示 。 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(jìn)行配置，具體分配如下表 。 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(kuò)展一個模擬量輸入輸出擴(kuò) 展模塊。 8點 DC輸入 8點輸出型。 CPU226 在 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點和輸出點都比較多，因此除了 PLC 主機(jī)自帶的 I/O 外，還需要擴(kuò)展一定數(shù)量的 I/O 擴(kuò)展模塊。 圖 33工業(yè)污水處理 系統(tǒng) 部分 主電路 圖 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 14 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(jì)性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子 S7— 200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(jī)。接觸器 KM KM KM6分別控制 M M M3的工頻運行；接觸器 KM KM9 分別控制 M M3 的變頻運行； FR FR FR3 分別為三臺電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器； QF主電路的空氣開關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計 圖 33為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。 (6）污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。 (4） 進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運行、停止及運行數(shù)量的控制。 (2）運行粗、細(xì)格柵機(jī)，進(jìn) 行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進(jìn)行 。在自動方式