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基于CAN總線的污水加藥控制系統(tǒng)設(shè)計

作者: 時間:2009-06-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言
針對以活性污泥法為基礎(chǔ)的處理工藝,在處理高濃度有機物的過程中,混凝劑的投加是一個關(guān)鍵的問題,混凝劑的投加量直接影響最終的水處理效果和處理廠的運行成本。目前,大多數(shù)廠的混凝劑投加仍停留在憑經(jīng)驗,肉眼判斷出水水質(zhì)進行現(xiàn)場手動控制的方法,一般的藥劑具有腐蝕性,投藥間的工作環(huán)境差。因此,如何實現(xiàn)藥劑的自動投放,減輕人工勞動強度,改善勞動環(huán)境是目前水處理行業(yè)普遍關(guān)注的問題。為此筆者開發(fā)了污水。
1 介紹
為了改變操作人員的工作環(huán)境,實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程操作,采用通信方式。即控制器局域網(wǎng),是目前國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一,是一種多主方式的串行通信總線規(guī)范,它具有高位速率,高抗電磁干擾性、低成本、極高的總線利用率,可根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文,可靠的錯誤處理機制。最大通信速率為1Mps,最大傳輸距離達10km。作為一種技術(shù)先進、可靠性高、功能完善且成本合理的遠程通訊網(wǎng)絡(luò)已被廣泛應(yīng)用到各個自動化中[1]。
2 基本原理
過程中,加藥反應(yīng)過程是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),由于影響加藥量的因素很多,也很復(fù)雜,混凝劑的投加量不僅與處理工藝、進水濁度、pH 值、流量、水質(zhì)、水溫等有關(guān),還和混凝劑種類、加藥地點、混合方式、混凝劑質(zhì)量濃度有關(guān)。根據(jù)的工藝要求,通過改變加藥量來調(diào)整絮凝澄清效果,保證氣浮機流出污水的濁度在一定范圍即可保證凈水效果。因此,加藥量的控制非常關(guān)鍵,太少則混凝效果不好,水中膠體未完全絮凝。太多則發(fā)生再穩(wěn)定現(xiàn)象,不僅出水效果差,而且浪費混凝劑。根據(jù)現(xiàn)場污水狀況和污水處理工藝特點,污水的pH值和水溫基本穩(wěn)定??刂葡到y(tǒng)主要根據(jù)污水流量實現(xiàn)控制,以氣浮機的出水濁度作為反饋修正,輸出信號控制加藥計量泵,實現(xiàn)對加藥量控制。根據(jù)污水的進水量Q和單位污水需求混凝劑量K可以計算出加藥量Q1,即Q1=K×Q,單位水需求混凝劑量K可根據(jù)原水的水質(zhì)、藥劑的濃度等因素確定。圖1為加藥控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由于計量泵加藥后要經(jīng)過一定時間后,才能測出污水濁度,具有很滯后性,不易實現(xiàn)實時控制[2]。但可以將污水的濁度數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)傳給上位機進行數(shù)據(jù)分析,制定控制參數(shù)表,在線修正單位水需求混凝劑量K,保證出水濁度符合要求的范圍。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173704.htm

3 硬件接口
圖2為系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)原理圖,主要包括接口、模擬量I/O接口和數(shù)
字量I/O接口。
3.1 CAN總線接口
CAN總線控制器種類很多,常用的獨立式CAN總線控制器有SJA1000,還有內(nèi)置CAN總線控制器的微處理器。筆者采用PHILIPS公司的CAN控制器芯片SJA1000和CAN總線驅(qū)動器PCA82C250。CAN總線通信具有Basic CAN和 PeliCAN兩種工作模式。SJA1000既支持CAN2.0A協(xié)議,也支持CAN2.0B協(xié)議,Basic CAN工作在CAN2.0A協(xié)議,PeliCAN工作再CAN2.0B協(xié)議。在中考慮到通信節(jié)點不多,故采用了Basic CAN工作模式。設(shè)置CAN總線通信波特率為200KB/S。CAN總線的驅(qū)動器采用PCA82C250,它是協(xié)議控制器和物理傳輸線路之間的接口芯片,此器件對總線上的數(shù)據(jù)提供差動發(fā)送能力,對CAN控制器提供差動接收能力。在控制器和收發(fā)器之間采用高速光電耦合器6N137,提高了系統(tǒng)的抗干擾性能和安全性能。微處理器采用AT89C52,內(nèi)部具有8K的Flash Rom,滿足了程序設(shè)計要求,無需外擴程序存儲器。為確保系統(tǒng)工作可靠,外加一片看門狗芯片X5045來防止程序“跑飛”和存儲一些系統(tǒng)參數(shù)。
3.2數(shù)據(jù)I/O接口
1 模擬量I/O電路
模擬量接口采用芯片TLC2543,TLC2543是TI公司的具有11個通道的12位開關(guān)電容逐次逼近串行A/D轉(zhuǎn)換器,采樣率為66kbit/s,采樣和保持由片內(nèi)采樣保持電路自動完成。此多通道、小體積的TLC2543器件節(jié)省接口資源,成本低,特別適用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)。由于多數(shù)的現(xiàn)場傳感器輸出是4~20mA電流信號,故系統(tǒng)采用Burr Brown公司的RCV420芯片進行I/V轉(zhuǎn)換,RCV420是一種精密的電流/電壓轉(zhuǎn)換器,可靠性高,成本低,可將4~20mA的環(huán)路電流變換成0~5V的電壓輸出,直接輸入到AD轉(zhuǎn)換芯片TLC2543的相應(yīng)通道即可。RCV420詳細工作原理見參考文獻[3]。


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