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撇 水 器 电 控

一、设备描叙

在曝气和沉淀阶段，撇水器位于最高水位之上，滗水阶段开始时，驱动机构驱动起升机构的丝杠向下作直线运动带动铰链四连杆摆动，使出水堰快速接近水面。这时浮筒首先进入水面，由于浮力的作用又从水面浮起同时推开位于出水堰周围的浮渣，加之浮筒两侧的挡渣板的作用，形成了一个无浮渣的出水区域，浮筒漂浮于水面可自动调节与堰口之间的距离。当出水堰到达水面后，上清液从浮筒下面缓缓进入堰口。排水过程中，采用变频调速使下降速度保证工艺要求，在工作过程中可实现由高速变低速的降速恒速运行，可以确保进入出水堰的水流呈层流状态，其下降速度使出水量保持恒定，而不会扰动上清液。当出水堰到达所设定的最低水位时，自动快速返回初始位置。

撇水器全自动控制，间歇运行。

二、控制要求

每个撇水器配套提供一个就地控制箱，室外安装，符合一般电气要求。材质采用不锈钢或聚碳酸脂，保护等级IP55。

控制箱内设备有：进口变频器，控制PLC，及满足撇水器正常工艺操作所需的其他电气设备，采用西门子，并符合一般电气要求。

控制箱提供远程控制所需与PLC相连的I/O点，包括远程升降控制、就地升/降操作、升到位、降到位及入水情况、故障、撇水器升、降状态，且上述无源接点信号将传送至上位机，以便于中控室进行监控。箱内可实现变频器的人工操作。

三、频率计算

撇水器入水频率在PLC中的计算方法为：

入水（实时）液位 — 最低液位 液位模变量 频率变量

* 1h * *

撇水有效时长 液位量程 频率模变量

2m（可设定）* 60min 32000 – 6400 （60 – 0）Hz

= * * = 16 Hz

60min（可设定） （10 – 0）m看实际 32000 - 0

2m（可设定）* 60min 32000 – 6400 （60 – 0）Hz

或 * * 计算得20 Hz 后

60min（可设定） （10 – 0）m看实际 32000 - 6400

32000 * 20 Hz 计算得4Hz ； 20Hz — 4 Hz = 16 Hz

6400

但以上运算公式在实际运用中存在较为明显的差异，需要加速或减速，以减速居多，需要采用过程减速或分段变速或间行间停来满足撇水器的运行及速度需求。

四、个人设想

1．为了尽可能避免干扰对设备运行的影响，模拟量与外部变送传感器及柜内部分控制线路应采用屏蔽措施。

2．由于设备在制造工艺、运输环节、安装方法与精度等一系列运作过程中产生的偏差和误差，使设备在运行期间产生变形甚至断裂而无法正常工作，在机械方法最大限度地进行调整改正的基础前提下，电控部分也可努力尝试解决。

1）在撇水器自上而下变化角度、降低液位的过程中（且假定频率恒定不变的情况下），水流总量会不断加大而使设备有沉于水中的状况。我们可试想，在保证用户出水量的条件下，根据角度（液位）的改变，来逐渐降低撇水速度，或采用间行间停的方法来尽可能减少满管流现象的出现。当然，这一方法需要在现场做长时间的运行试验及分析调整或已具备较为丰富的摸索实践经验。

行程高位（α：常量高位角）

撇水变速（γ1：变速开始与变速到位变量角）

α （假定）撇水到位（γ2：变速到位与常量低位变量角，可为0）

γ1 γ2 行程低位（β：常量低位角）

β

行程高位与开始变速的液位差 = L[ sin（90-α）-sin（γ1+γ2+β）]

（即全高速60HZ下降深度） （L：泻水管长，即主轴中心与出水堰口间距）

变速运行深度 = L[ sin（γ1+γ2+β）-sin（γ2+β）]

即开始变速与撇水到位的液位差 若撇水到位设定与行程低位相同，则 γ2=0

撇水到位与行程低位的液位差 = L[ sin（γ2+β）-sinβ]

γ1（γ2）随角度的不断减小，对应的撇水速度相应降低。（但角度（或液位）与速度的变化关系，应建立数学函数模型，需要一段时间的研究总结。）

2）由于现场的一些线路未采用屏蔽，且模拟量输入模块未进行良好的校准（输出模块中虽没有此项校准功能，但由于数字交换等过程中产生的偏差损失以及干扰损失，造成速度控制不准确的事情发生，对它的控制就更为重要），这就需要在PLC进行自动控制的时候，其内部数据的计算和转换就要尽可能地做到精准，最好为0误差。那么，我们可以采用通讯，通过数字的读出/写入的方式，来有效改变现状。此种模式经济实用，硬件逻辑简单，抗干扰能力强，传输速率高且远，（比原有控制方式）价格更为低廉、性能更为可靠。

但由于此方案的技术难度较大，目前本人尚未完全攻克。在请教咨询了西门子技术支持后，做出了通讯控制方案，但在西门子PLC和三菱变频器的通讯连接环节（硬件及部分软件沟通），因为三菱厂家无专门的技术支持，其销售人员对其通讯了解欠佳，至今未做出任何回复。

3）为尽量避免过电压故障，根据SEW电机的特点，可以考虑尝试配套使用制动器等部件及配件。

① SEW电机和减速机可以与套装的机械制动器相装配，形成整体结构紧凑坚固的制动电机。它利用直流线圈的电磁力使制动器释放，在弹簧力的作用下制动，通过压敏电阻来防止过电压。

② SEW电机技术样本中指出，当用变频器控制时，SEW原则上推荐在电机上加装热敏电阻保护器。采用这种保护装置，电机可用于高惯量起动转换制动运行和不稳定的供电系统。以奉化MRD1750为例，由于撇水器本身是一个升降机构需要采用制动来防止过电压；另者，西门子变频器其内部参数精细化，它所能控制的运行惯量远低于SEW电机所提供的转动惯量值；与此同时，可能也存在进线时的供电不稳因素，而使变频器频繁出现过电压故障而无法正常开机运行。

具体参数设置如下：

PE ：通过接地导体的保护性接地，接地导体的截面大小应能保证在短路情况下接地点的电压不超过50伏，用于变频器的接地。

：其参考电压可达到与地电压相同的值，用于电动机的接地。

1） DIP开关2（off：50Hz）

2） P0003：用户访问级（3 → 专家级）

3） P0004：参数过滤器（0 → 全部参数）

4） P0010：调试参数过滤器（1 → 快速调试）

5） P0100：（0 → 50Hz；KW）

6） P0205：变频器应用（0 → 恒转矩）

7） r0207：变频器的额定电流

8） r0208：变频器的额定电压（r0208 = 400；380～480V±10%）

9） r0209：变频器的最大电流

10） P0210：直流供电电压（400V）

11） P0290：变频器过载时的反应措施（2 → 降低调制脉冲频率和输出频率）

12） P0300：电动机的类型（1 → 异步电动机）

13） P0304：电动机的额定电压（400V）

14） P0305：电动机的额定电流（异步电动机：P0305 = r0209；

同步电动机：P0305 = 2* r0209；

v/f和FCC ：1/8 ≤ P0305/ r0207；

SLV和VC ：1/4 ≤ P0305/ r0207 ≤ r0209/ r0207）

15） P0307：电动机的额定功率

16） P0308：电动机的额定功率因数

17） P0310：电动机的额定频率：（50HZ）

18） P0311：电动机额定速度：（1400r/min）

19） r0313：电动机极对数（2对 → 4极）

20） r0330：电动机的额定滑差 r0330% = （P0310-P0311/60* r0313）÷P0310*100

21） r0333：电动机的额定转矩 r0333 = P0307*1000÷（P0311/60 * 2Π）

22） P0335：电动机的冷却（0 → 自冷：采用安装在电动机轴上的风机进行冷却）

23） P0341：电动机的惯量（kgm2）

24） P0342：驱动装置总惯量/电机惯量的比值（1.000）

25） r0345：电动机的起动时间 r0345（s） = P0341*P0342* 2Π*P0311÷（60* r0333）

26） P0640：电动机过载因子：（150%） P0640max% = min(r0209=4*P0305)÷P0305 * 100

27） P0700：选择命令源（2 → 由端子排输入）

28） P0701：DIN1（1 → ON/OFF1 接通正转/停车命令1）

29） P0702：DIN2（2 → ON reverse/OFF1 接通反转/停车命令1）

30） P0703：DIN3（9 → 故障确认//复位）

31） P0704～P706：DIN4～DIN6（15 → 固定频率设定值,直接选择）

32） P0731：DO1（52.3 → 变频器故障）

33） P0732：DO2（52.7 → 变频器报警；52.2 → 变频器正在运行）

34） P0756：ADC类型 [ P0756（0）：AIN1； P0756（1）：AIN2；DIP（ON）：20mA ]

0 → 单极性电压输入（0～+10V）

1 → 带监控的单极性电压输入（0～+10V）

2 → 单极性电流输入（0～20mA）

3 → 带监控的单极性电流输入（0～20mA）

4 → 双极性电压输入（-10～+10V）

35） P1000：频率设定值的选择

1 → 电动电位计设定

2 → 模拟输入

3 → 固定频率设定

4 → 通过BOP链路的USS设定

5 → 通过COM链路的USS设定

36） P1080：最低频率（8Hz）

37） P1082：最高频率（60Hz） P1082≤P1800/15（P1800：2～16，缺省为4kHz）

38） P1120：斜坡上升时间

39） P1121：斜坡下降时间

40） P1130：斜坡上升曲线的起始段圆弧时间

41） P1131：斜坡上升曲线的结束段圆弧时间

t上升 = 1/2(P1130+P1131) + (f2-f1)*P1120/P1082

[//(f2-f1)*P1120/P1082 ≥ 1/2(P1130+P1131)//]

42） P1132：斜坡下降曲线的起始段圆弧时间

43） P1133：斜坡下降曲线的结束段圆弧时间

t下降 = 1/2(P1132+P1133) + (f2-f1)*P1121/P1082

[//(f2-f1)*P1121/P1082 ≥ 1/2(P1132+P1133)//]

44） P1134：平滑圆弧的类型（0 → 连续平滑圆弧）

45） P1240：直流电压（Vdc）控制器的配置（1 → 使能）

46） r1242：最大直流电压控制器（Vdc- max）接通电平

P1254 = 0：VDC = r1242 = 1.15√2*P0210

P1254 = 1：VDC = 0.98* r1242

47） P1254：Vdc接通电平的自动检测（ 0 → 禁止；1 → 使能 ）

48） P1300：变频器的控制方式

0 → 线性特性的v/f控制

1 → 带磁通电流控制（FCC）的v/f控制

49） P1500：转矩无主设定值

50） P1530：电动状态功率限幅值（缺省0.75；max=3*P0307）

51） r1782：RS-自适应控制器输出（电动机额定电阻% = P0304*√3*P0305）

52） P1910：选择电动机数据是否自动检测（识别）

1 → 所有参数都自动检测，并改写参数数值

3 → 饱和曲线自动检测，并改写参数数值

53） P3900：结束快速调试（3 → 结束快速调试，只进行电动机数据的计算）

54） P0340：电动机参数的计算

1 → 完全参数化

2 → 计算等效电路的各参数数据

3 → 计算v/f和矢量控制的参数

4 → 只计算控制器的设定数据

55） P0344：电动机重量（kg = ？）

56） P0350：祛磁时间

57） P2000：基准频率（50Hz）

58） P2001：基准电压（1000）

59） P2002：基准电流（2*P0305）

60） P2003：基准转矩（2*r0333）

61） P2004：基准功率（2*P0307）

62） P2172：直流回路的门限电压（800）

63） r0026：CO经过滤波的直流回路电压实际值

64） r 0067：CO输出电流的实际限制值

r0067 = P0305 * P0640 ≤ r0209