【正文】 調(diào)速控制。在自動(dòng)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(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?，其工作過程如下。（2）運(yùn)行粗、細(xì)格柵機(jī)，進(jìn)行間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間，循環(huán)進(jìn)行。（4）進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運(yùn)行、停止及運(yùn)行數(shù)量的控制。（6）污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。圖33為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。接觸器KMKMKM6分別控制MMM3的工頻運(yùn)行；接觸器KMKM9分別控制MM3的變頻運(yùn)行；FRFRFR3分別為三臺(tái)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。09/B2 09/B24 3 R1500歐姆FR1M13 ~FR2M23 ~PEFR3M33 ~U3 V3 W3KM9L34L24L141 R S T2西門子變頻器3 MM4304U V W03/D310L16 L26 L36KM3 KM2 KM6L17 L27 L37 L18 L28 L38L15 L25 L35 KM5L1L2L3NL12L22L32N FU1 QF1 L11 L12 L21 L22 L31 L32L13 L 23 L33圖33工業(yè)污水處理系統(tǒng)變頻部分主電路圖 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)。CPU226在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)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。8點(diǎn)DC輸入8點(diǎn)輸出型。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(gè)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊。 PLC的I/O資源配置根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)PLC的I/O進(jìn)行估算配置，具體分配如下。手動(dòng)方式針對(duì)各個(gè)部件，粗細(xì)格柵機(jī)有手動(dòng)粗格柵機(jī)啟動(dòng)， 手動(dòng)細(xì)格柵機(jī)啟動(dòng)。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(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表37所示。變頻器 潛水泵電機(jī) 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)電機(jī) AC220vM1M33 MM4304U V WRS485L NS7200CPU 226+EM223L+2M1MMNLML+ EM235RA A+ AP手動(dòng)操作面板溶解氧儀圖38工業(yè)污水處理系統(tǒng)PLC硬件接線圖此圖同32電氣控制系統(tǒng)總框圖急停 手動(dòng)方式 自動(dòng)方式 自動(dòng)啟動(dòng) 確認(rèn) 操作面板 粗格柵液位計(jì) 細(xì)格柵液位計(jì) 進(jìn)水泵高位 進(jìn)水泵低位 回流泵高位 回流泵低位 N 1L KM1 粗格柵機(jī)啟動(dòng) KM2 清污機(jī)啟動(dòng) KM3 潛水泵啟動(dòng) KM4 細(xì)格柵機(jī)啟動(dòng) KM5 分離機(jī)啟動(dòng) KM6 曝氣機(jī)工頻啟動(dòng) KM7 曝氣機(jī)變頻啟動(dòng) KM8 潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng) KM9 刮泥機(jī)啟動(dòng) KM10 污泥回流泵啟動(dòng)2L KM11 離心式脫水機(jī)啟動(dòng) 潛水泵報(bào)警顯示面板 污泥回流泵報(bào)警 變頻器與電動(dòng)機(jī)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。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(chǔ)能元件的不同可分為電壓型和電流型。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。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(chǔ)能元件用的是電感而不是電容。(VVVF)原理當(dāng)在實(shí)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(shí)，定子繞組的反電動(dòng)勢(shì)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(lì)磁電流比增大，因而磁通φm增大。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)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。VVVF實(shí)施的基本方法包括：脈幅調(diào)制(PAM)和脈寬調(diào)制(PWM)。PAM需要同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)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。這時(shí)電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時(shí)，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(shí)現(xiàn)變頻也變壓的效果。U1R1 X1 R2 X2 Rm Io Ri U2 RL（1）異步電動(dòng)機(jī)的等效變換圖39 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式：（）其中：P為旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對(duì)數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率。異步電動(dòng)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(shí)際是三個(gè)交變磁場合成的結(jié)果。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。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(shí)，電動(dòng)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(diǎn)，所以當(dāng)n1連續(xù)可調(diào)時(shí)，n1也是連續(xù)可調(diào)。將上述兩個(gè)公式代入異步電動(dòng)機(jī)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(shí)的轉(zhuǎn)差率。圖310kf＝km1時(shí)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(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。而針對(duì)這種想象一般要采取電壓補(bǔ)償法。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動(dòng)地決定補(bǔ)償?shù)某潭?。主要性能有：絕緣等級(jí)：F；防護(hù)等級(jí)：IP54或IP55；電壓：380V或415V；頻率：50Hz或60Hz；冷卻方式：IC411。中心高63～355mm，～315kW。 型號(hào)含義：如Y2200L12Y：“Y2”表示異步電動(dòng)機(jī)第二次改型設(shè)計(jì)，“200”表示中心高，“L”表示機(jī)座長短號(hào)，“1”表示鐵心長度序號(hào)，“2”表示極數(shù)，“Y”表示第一種設(shè)計(jì)（可省略）。電動(dòng)機(jī)符合JB/ Y2系列(1P54)三相異步電動(dòng)機(jī)（機(jī)座號(hào)80～280）技術(shù)條件。根據(jù)上述分析，選擇Y2200L26E 22KW即可滿足要求。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(dòng)系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。該變頻器，具有能源利用率高的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)其控制功能。表311 變頻器參數(shù)設(shè)置表參數(shù)號(hào)參數(shù)值說明P000521顯示實(shí)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(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)類型P0304根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定電壓P0305根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定電流P0310根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定頻率P0311根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速在控制系統(tǒng)中，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(jìn)行動(dòng)作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)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(jī)接觸器、清污機(jī)接觸器、潛水泵接觸器、分離機(jī)接觸器、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)接觸器、潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器、刮泥機(jī)接觸器等。其特點(diǎn)有：高標(biāo)準(zhǔn)：。強(qiáng)適應(yīng)性：“TH”防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。強(qiáng)通用性：具有50Hz60Hz通用線圈，可以全世界通用。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星三角起動(dòng)器。粗格柵、細(xì)格柵各安裝了一臺(tái)超聲波液位差計(jì)，通過格柵機(jī)前后的液位差來反映格柵機(jī)阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進(jìn)行分析計(jì)算。超聲波液位差計(jì)精度較高，且有多種量程可供選擇，其輸出信號(hào)有一下三種：可編程繼電器輸出、高精度4～20mA模擬信號(hào)輸出、RS485通信口輸出，可根據(jù)需要的信號(hào)選擇輸出，作為PLC的輸入信號(hào)。工作溫度： 20~60℃ ，工作電壓：AC220V或 DC24V，工作壓力：常壓，差值精度：177。/ 6176。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)。它是根據(jù)電池原理而設(shè)計(jì)的，本身就是個(gè)電池，不需要外加電壓，可通過測量電解電流來測量溶解氧濃度。測量范圍：pH：（~）pH mV：177。 pH mV：177。 mg/L 溫度：177。 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用西門子公司為S7—200系列PLC開發(fā)的STEP7—Micro/WIN32作為編程軟件，上面介紹了工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和電氣控制部分的結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)基本完成后，就要開始軟件部分的設(shè)計(jì)，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和硬件部分的設(shè)計(jì)情況及PLC控制系統(tǒng)I/O的分配情況，進(jìn)行軟件編程設(shè)計(jì)。 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制過程可以分為手動(dòng)控制功能和自動(dòng)運(yùn)行功能。 NY圖41模式選擇流程圖開始自動(dòng)控制手動(dòng)控制自動(dòng)？污泥回流機(jī)啟停手動(dòng)控制離心式脫水機(jī)啟停格柵機(jī)啟停清污機(jī)啟停轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)啟停及速度調(diào)節(jié)潛水泵啟停刮泥機(jī)啟停潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟停 在手動(dòng)模式下，可單獨(dú)調(diào)試每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，如圖52所示。圖42手動(dòng)操作模式流程圖 處于自動(dòng)方式時(shí)，系統(tǒng)上電后，按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)后系統(tǒng)運(yùn)行，系統(tǒng)開始工作，其工作過程包括以下幾個(gè)方面。（2）啟動(dòng)粗格柵系統(tǒng)。（4）啟動(dòng)細(xì)格柵系統(tǒng)。（6）啟動(dòng)污泥回流系統(tǒng)。以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照PLC檢測到傳感器狀態(tài)進(jìn)行啟動(dòng)如圖43所示。以及污泥脫水系統(tǒng)程序，以下將分別介紹各個(gè)子程序的工作過程。（1）自動(dòng)過程開始啟動(dòng)粗格柵機(jī)，定時(shí)20min。（3）2h定時(shí)到，運(yùn)行粗格柵機(jī)20min，循環(huán)進(jìn)行。（5）液面差值低于設(shè)定值，停止清污機(jī)運(yùn)行。 停止時(shí)間到？ Y自動(dòng)過程開始？Y