【正文】 子的轉速n1必須低于定子磁場的轉速n0 (即所謂的“異步”)。設變頻后的頻率為fx，電壓為Ux，電動機的額定相電壓和頻率為UN和fN，則有：＝ （）＝ （）其中kf為頻率可調比，ku為電壓可調比。在變頻器正常工作情況下，即kf＝km1時的機械特性如圖310所示。這無疑給變頻調速帶來了瑕點。新系列的變頻器一般都提供了設置自動轉矩補償功能。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 個帶隔離的數字輸入，并可切換為NPN/PNP 接線。該型變頻器，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，實現功能強。其脈沖寬度調制的開關頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲。該工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的MM430變頻器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)，尤其適合用于工業(yè)部門的水泵和風機。在此控制系統(tǒng)中，需要對變頻器進行通信控制，因此需先對變頻器的參數進行設置，主要對一下幾個參數進行調整，如表311所示。主要性能有：絕緣等級：F；防護等級：IP54或IP55；電壓：380V或415V；頻率：50Hz或60Hz；冷卻方式：IC411。中心高63～355mm，~315kW。 型號含義：如Y2200L12Y：“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，“1”表示鐵心長度序號，“2”表示極數，“Y”表示第一種設計（可省略）。電動機符合JB/ Y2系列(1P54)三相異步電動機（機座號80～280）技術條件。根據上述分析，選擇Y2200L26E即可滿足要求。粗格柵、細格柵各安裝了一臺超聲波液位差計，通過格柵機前后的液位差來反映格柵機阻塞程度，并傳輸到PLC控制器，進行分析計算。超聲波液位差計精度較高，且有多種量程可供選擇，其輸出信號有一下三種：可編程繼電器輸出、高精度4～20mA模擬信號輸出、RS485通信口輸出，可根據需要的信號選擇輸出，作為PLC的輸入信號。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。采用先進的嵌入式微處理技術，使其測控儀器達到了高度的數字化和智能化。超聲波液位差計具有精度高，壽命長，穩(wěn)定可靠，安裝維護方便等特點。用傳統(tǒng)的化學方法（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。金與鉑電極能克服DME遇到的某些困難，但在一些生物介質中就失效。這種電極利用膜可滲透氧但不能滲透水和有機及無機溶質的原理，保護電極不與這類還原物質緊密接觸，從而使傳感器的靈敏度不受影響。它是根據電池原理而設計的，本身就是個電池，不需要外加電壓，可通過測量電解電流來測量溶解氧濃度。對結構和透氧膜確定的傳感器而言，在一定溫度下，氧傳感器的電流只與試樣中的氧分壓成正比。選用PH/溶解氧測量儀型號:SA29MP525。 mV，溶解氧：（0~）mg/L(ppm)；（0~）% 溫度：（10~110）℃精確度：pH：177。% FS 溶解氧：177。 ℃，自動溫度補償：pH：（0~100）℃ 溶解氧：（0~45）℃，其他參數：數據儲存：900組，通訊接口：RS232，電源：DC9V/300mA。配用2503型pH電極，可用于離子強度較低、渾濁液體和膠體溶液的測量。新型的溶氧電極有鹽度測試功能，自動實現鹽度補償和溫度補償；儀器內置氣壓傳感器，自動實現氣壓補償。西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 4 軟件系統(tǒng)設計采用西門子公司為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)的結構、工作原理和電氣控制部分的結構，硬件結構的總體設計基本完成后，就要開始軟件部分的設計，根據控制系統(tǒng)的控制要求和硬件部分的設計情況及PLC控制系統(tǒng)I/O的分配情況，進行軟件編程設計。 根據系統(tǒng)的控制要求，控制過程可以分為手動控制功能和自動運行功能。圖41模式選擇流程圖 在手動模式下，可單獨調試每個設備的運行，如圖52所示。圖42手動操作模式流程圖 處于自動方式時，系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認后系統(tǒng)運行，系統(tǒng)開始工作，其工作過程包括以下幾個方面。（2）啟動粗格柵系統(tǒng)。（4）啟動細格柵系統(tǒng)。（6）啟動污泥回流系統(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)進行啟動如圖43所示。以及污泥脫水系統(tǒng)程序，以下將分別介紹各個子程序的工作過程。（1）自動過程開始啟動粗格柵機，定時20min。（3）2h定時到，運行粗格柵機20min，循環(huán)進行。（5）液面差值低于設定值，停止清污機運行。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。（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。（5）定時到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。圖45潛水泵工作流程圖細格柵系統(tǒng)程序與粗格柵系統(tǒng)程序相似，主要控制細格柵機和轉鼓清污機的運行，其工作過程包括以下幾個方面：（1）自動過程開始，啟動細格柵機，定時20min。（3）2h定時到，運行細格柵機20min，循環(huán)進行。（5）液面差低于設定值，停止轉鼓清污機運行。47曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖污泥回流系統(tǒng)程序主要控制污泥回流泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面。（2）定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。（4）若液面高于最高位傳感器時，啟動定時。污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖48所示。（1）自動過程開始首先啟動離心式脫水機，啟動定時。（3）定時到，啟動污泥泵和切割機。圖49污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖在設計程序過程中，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，在程序編寫前應先列出可能用到的軟元件，如表410所示。BOD是指在有氧條件下，降解有機物所需的氧量。BOD的測定需費時5天，且測定結果易受多種因素影響，誤差較大。雖然有COD濃度在線檢測儀可以在線檢測，但仍存在滯后（30分鐘左右），測量結果嚴重滯后于實際運行時間，不能及時反映實際情況。所以有必要找出簡單、可行的控制參數。為了使微生物的活動最佳化，應該使供氧量與消耗的氧量相等，或稍大一些。由此可見，混合液中溶解氧濃度(DO)是好氧反應中一個重要的控制參數。氯氣投加消毒效果的好壞與原水PH值、水溫、濁度和接觸時間有直接的關系。投加量少了，達不到殺菌消毒效果；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，生產成本也上升。氯氣投加系統(tǒng)具有大慣性、大滯后的特點，其過渡過程和純滯后時間均較長，并且系統(tǒng)的干擾因素較多，對這樣一個系統(tǒng)，使用一般的PID調節(jié)很難滿足控制要求。氯氣投加自動控制系統(tǒng)如圖411所示。其控制過程主要是通過污泥濃度、污水流量、絮凝劑濃度等因素控制來完成的。由于混凝過程的復雜性和多變性，混凝投藥的自動控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專家的普遍關注。常規(guī)的PID控制器的描述如式（）所示：ni=0U n=kpEn+ki∑Ei+KdECn （）其中各參數代表的意義是：Un：控制器的輸出En：控制器偏差輸入ECn：系統(tǒng)誤差變化率kp：比例增益ki：積分增益kd：微分增益比例增益kp使控制器的輸入輸出成一一對應比例關系。為了盡量減小偏差，同時也為了加快系統(tǒng)的響應速度，縮短系統(tǒng)的調節(jié)時間，需要增大kp值。積分作用ki是為了消除靜差而引入的。尤其在系統(tǒng)出現大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應出現過大的超調，從而使調節(jié)時間變長。但是，同時又會使系統(tǒng)容易受到高頻干擾的影響。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控制算法難以實現準確和高效的控制。 PLC和變頻器通訊（1）USS通訊協(xié)議簡介USS協(xié)議（Universal Serial Interface Protocol 通用串行接口協(xié)議）是SIEMENS 公司所有傳動產品的通用通訊協(xié)議，它是一種基于串行總線進行數據通訊的協(xié)議。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應的響應后可不回送報文。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN32指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN32指令庫提供14個子程序、3個中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。（2）USS通訊協(xié)議庫編程之前一定要將USS協(xié)議庫添加進去，編程軟件默認安裝沒有USS協(xié)議庫的。通過Mode輸入值可選擇不同的通訊協(xié)議：輸入值為1，指定Port 0為USS協(xié)議并使能該協(xié)議；輸入值為0，指定Port 0為PPI并且禁止USS協(xié)議。Active指示哪個驅動激活，有些驅動只支持地址0到30。按照系統(tǒng)設計要求將各硬件接線接好。在對系統(tǒng)進行必要的檢查后，開始具體調試。在STEP7Micro/WIN32軟件中，通過編程，將編好的程序下載到PLC中進行運行調試，檢查程序是否有錯誤，是否能夠實現相應的功能控制。 在該控制程序中，需要根據外界輸入的狀態(tài)來控制清污機、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。啟動電源后按下手動或自動模式選擇按鈕，當在手動模式時，可通過各控制按鈕實現對工業(yè)污水處理系統(tǒng)中各電機的控制運行同時相應的指示燈亮。自動控制系統(tǒng)過程包括：粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細格柵系統(tǒng)、曝氣沉砂系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)。運行粗、細格柵機，進行間歇運行，即運行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進行。細格柵機粗格柵機相似。而進水泵房中的潛水泵根據液面高低進行運行、停止及運行數量的控制：①潛水泵系統(tǒng)啟動首先開始啟動潛水泵。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。⑤定時到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。污泥回流泵的運行與停止根據液面的高低進行控制：①污泥回流系統(tǒng)啟動首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。③若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。⑤定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號?？刂葡到y(tǒng)能根據外界溶解氧儀檢測反饋的模擬量信號輸入的狀態(tài)來控制清污機、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制?；旧线_到了系統(tǒng)設計的目標要求。本文詳細闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現。在這個過程中，使我學到了很多知識，積累了許多寶貴的經驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統(tǒng)的模擬調試，通過對系統(tǒng)的不斷修改和調試，基本上達到了預期的設計要求。在PLC的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護設備。軟件方面主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用西門子公司配套的仿真軟件。調試時，可根據功能模塊分類分別調試，最后進行總體調試。西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文）參考文獻[1] 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