【正文】 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)是專為歐洲市場設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩大，使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。Y2系列電動(dòng)機(jī)有兩種設(shè)計(jì)，一種是適用于一般機(jī)械配套和出口需要，在輕載時(shí)有較高效率，在實(shí)際運(yùn)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(jì)稱為Y2Y系列。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)63～355）技術(shù)條件。 第2種設(shè)計(jì)是滿載時(shí)有較高效率，更適用于長期運(yùn)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(jì)稱為Y2E系列，中心高80～280mm，～90kW。 型號(hào)含義：如Y2200L26E：“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)，“2”表示鐵心長度序號(hào)，“6”表示極數(shù)，“E”表示第二種設(shè)計(jì)。對(duì)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(jì)，該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計(jì)型號(hào)：XL60YI4000。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)值后，系統(tǒng)控制清污機(jī)運(yùn)行，清除大顆粒的污染物質(zhì)，保障污水流動(dòng)暢通；在液位差未超過設(shè)定值時(shí)，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。該系統(tǒng)選用的超聲波液位差計(jì)型號(hào)：XL60YI4000。％FS（取其較大者），重復(fù)精度：1‰，分辨率：1mm ，方 向 角：4176。（全角），工作頻率：13KHz~40KHz（因型號(hào)規(guī)格而不同），信號(hào)輸出：RS48Modbus、標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)和多路開關(guān)量輸出。它集超聲波傳感器、溫度補(bǔ)償電路、運(yùn)算主機(jī)為一體的非接觸式液位差測量儀器。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)。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。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。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）。測量時(shí)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(shí)，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應(yīng)。因此，測定電流即可知氧濃度。測量范圍：pH：（~）pH mV：177。 pH mV：177。 mg/L 溫度：177。其特點(diǎn)是高精度的pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。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。極譜型溶氧電極，極化時(shí)間短，響應(yīng)快，測量準(zhǔn)確。在軟件的設(shè)計(jì)中，首先按照需要實(shí)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。在手動(dòng)控制模式下，每個(gè)設(shè)備可以單獨(dú)運(yùn)行，以測試設(shè)備的性能，如圖41所示。在此模式下，可以通過按鈕對(duì)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(duì)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。（1）系統(tǒng)上電后，按下自動(dòng)啟動(dòng)確認(rèn)按鈕，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。（3）啟動(dòng)潛水泵。（5）啟動(dòng)曝氣沉砂系統(tǒng)。（7）啟動(dòng)污泥脫水系統(tǒng)。圖43 自動(dòng)操作模式流程圖在自動(dòng)控制模式流程圖中，調(diào)用了各個(gè)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(xì)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。粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機(jī)和清污機(jī)的運(yùn)行，其工作過程包括以下幾個(gè)方面。（2）定時(shí)到，停止運(yùn)行粗格柵機(jī)2h。（4）同時(shí)檢查液面差，若超過設(shè)定值則啟動(dòng)清污機(jī)。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖44所示。（2）檢測液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。（4）檢測液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。潛水泵工作流程圖如圖45所示。（2）定時(shí)到，停止運(yùn)行細(xì)格柵機(jī)2h。（4）同時(shí)檢測液面差，若超過設(shè)定值則啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)。圖46細(xì)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。（1）自動(dòng)過程開始首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動(dòng)定時(shí)。（3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動(dòng)污泥回流泵。（5）定時(shí)到，若液面仍處于最高位傳感器時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)。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(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。（2）定時(shí)到，啟動(dòng)聚合物泵，啟動(dòng)定時(shí)。污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖49所示。表410軟元件設(shè)置元件意義內(nèi)容備注系統(tǒng)停止標(biāo)志On有效手動(dòng)方式標(biāo)志On有效自動(dòng)方式標(biāo)志On有效自動(dòng)方式啟動(dòng)標(biāo)志On有效清污機(jī)運(yùn)行標(biāo)志On有效聚合物泵運(yùn)行標(biāo)志On有效污泥泵運(yùn)行標(biāo)志On有效切割機(jī)運(yùn)行標(biāo)志On有效粗格柵機(jī)停止標(biāo)志On有效粗格柵機(jī)定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)On有效進(jìn)水泵房液面低于最低位On有效細(xì)格柵機(jī)停止標(biāo)志On有效細(xì)格柵機(jī)定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)On有效轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行標(biāo)志On有效轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻運(yùn)行標(biāo)志On有效回流泵房液面低于最低位標(biāo)志On有效回流泵房液面高于最高位標(biāo)志On有效C1粗格柵機(jī)2h定時(shí)中間計(jì)數(shù)器10C2細(xì)格柵機(jī)2h定時(shí)中間計(jì)數(shù)器10T33時(shí)鐘脈沖550msT37粗格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間1200020minT38粗格柵機(jī)停止時(shí)間定時(shí)720012minT39進(jìn)水泵房液面低于最低位定時(shí)202sT40進(jìn)水泵房液面高于最高位定時(shí)202sT41細(xì)格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間1200020minT42細(xì)格柵機(jī)停止時(shí)間定時(shí)720012minT43污泥回流泵房液面低于最低位定時(shí)202sT44污泥回流泵高于低位且低于高位定時(shí)202sT45污泥回流泵房液面高于最高位定時(shí)202sT46離心式脫水機(jī)與聚合物泵啟動(dòng)間隔505sT47聚合物泵與污泥泵和切割機(jī)啟動(dòng)間隔505sVD10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(biāo)準(zhǔn)值寄存器VD102變頻器速度標(biāo)準(zhǔn)值寄存器VD104USSINIT指令執(zhí)行結(jié)果VD106USSRPMR錯(cuò)誤狀態(tài)字節(jié)工業(yè)污水處理后的水質(zhì)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其中生化需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)。COD是指在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化成COH2O所消耗的氧量。COD的檢測比較精確，但方法繁瑣，耗時(shí)約2小時(shí)。另外，COD檢測儀的價(jià)格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。在好氧反應(yīng)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(guān)鍵因素是反應(yīng)池中溶解氧的含量。如果供氧量少，處理的水質(zhì)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(zhì)也差，另外也不經(jīng)濟(jì)。如果控制曝氣設(shè)備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質(zhì)優(yōu)化，也能節(jié)約動(dòng)力費(fèi)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)。人工進(jìn)行加氯量控制，不僅對(duì)操作工人不安全，而且投加量也難以準(zhǔn)確控制。近年來，人工加氯逐漸被自動(dòng)方式取代。為了精確控制投加的氯量，運(yùn)用模糊自整定PID參數(shù)控制器對(duì)氯氣投加系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。圖411氯氣投加自控原理圖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(dá)到泥水充分分離的處理效果，需進(jìn)行絮凝劑投加。其PID調(diào)節(jié)的模糊控制過程與上述兩個(gè)非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時(shí)滯、非線性的特點(diǎn)。 PID控制對(duì)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(diǎn)，因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大的生命力。一旦輸入輸出有偏差，比例作用會(huì)立即產(chǎn)生控制作用，比例控制是用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)增益的，它是基于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，是有差調(diào)節(jié)。但是因?yàn)閗p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。然而，ki值的引入使得系統(tǒng)的響應(yīng)的快速性下降，穩(wěn)定性變差。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(yīng)，它加快了對(duì)偏差變化的反應(yīng)速度，能夠有效地減小超調(diào)，縮小最大動(dòng)態(tài)偏差。在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只有合理地整定上述三個(gè)參數(shù)，才能獲得比較滿意的控制性能。為此在常規(guī)的PID控制基礎(chǔ)上，采用模糊推理的方法，對(duì)PID的控制參數(shù)進(jìn)行在線自整定，從而完善PID控制器的性能，使其適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條。USS協(xié)議是主從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在USS 總線上可以有一個(gè)主站和最多30 個(gè)從站；總線上的每個(gè)從站都有一個(gè)站地址（在從站參數(shù)中設(shè)定），主站依靠它識(shí)別每個(gè)從站；每個(gè)從站也只對(duì)主站發(fā)來的報(bào)文做出響應(yīng)并回送報(bào)文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。調(diào)用一條指令時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序。USS_INIT指令：當(dāng)EN輸入接通時(shí)，每一循環(huán)都執(zhí)行該指令。Baud設(shè)置波特率為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院第5章 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果工業(yè)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行，確定符合實(shí)際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項(xiàng)控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)，即出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。調(diào)試過程首先檢查總供電及各設(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)備的電氣控制是否正常，能否正常開機(jī)，各種閘閥能否正常開啟和關(guān)閉，檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。硬件功能調(diào)試主要是測試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括：（1）供電線路的設(shè)置和檢驗(yàn)，主要用萬用表檢測電路的連通是否實(shí)現(xiàn)，以及保證接線的正確性，防止220V與24V線路的錯(cuò)位接線發(fā)生；（2）電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測電機(jī)工作狀態(tài)；（3）變頻器單獨(dú)調(diào)試，檢測能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；（4）變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速，在外部控制模式下，控制端子是否能正常控制電機(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等；（5）PLC單獨(dú)檢測，檢查PLC單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成；（6）PLC加變頻器聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢查PLC、變頻器是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)控制；經(jīng)過測試，結(jié)果表明上述功能一切正常，可以進(jìn)行總體調(diào)試。調(diào)試時(shí)，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動(dòng)、自動(dòng)模式的控制。當(dāng)在自動(dòng)模式時(shí)，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?。啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行按鈕后，自動(dòng)過程開始，啟動(dòng)潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。在間歇運(yùn)行過程時(shí)，粗格柵機(jī)運(yùn)行20min定時(shí)到后停止運(yùn)行2h，2h定時(shí)到后又開始運(yùn)行20min。根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。②檢測液面高度，低于最低位傳感器時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。④檢測液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。而轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng)PLC運(yùn)算后通過變頻器控制其進(jìn)行工頻運(yùn)行還是變頻運(yùn)行，進(jìn)行加速還是減速運(yùn)行，同時(shí)控制分離機(jī)的運(yùn)行與停止。②定時(shí)到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運(yùn)行。④若液面高于最高位傳感器時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)。在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機(jī)的啟動(dòng)采用順序控制方式，依次啟動(dòng)其設(shè)備。各模塊程序在仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試時(shí)也能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的控制。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院第6章 結(jié) 論宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場計(jì)量自控檢測儀表的選用、控制流程的模型建立、對(duì) PLC系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。通過四個(gè)月的課題設(shè)計(jì)和調(diào)試，基本上完成了對(duì)PLC工業(yè)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。進(jìn)一步加深了解了PLC在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中主要從硬件和軟件兩個(gè)方面的問題進(jìn)行，工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件選型和PLC的外圍電路設(shè)計(jì)和接線處。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開和閉合會(huì)形成突波對(duì)PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點(diǎn)的壽命。然后通過模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯(cuò)誤。在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來控制清污機(jī)、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(jì)反饋來的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控