基于CAN總線的污水加藥控制系統(tǒng)設計

模擬量輸出用于控制計量泵輸出流量，筆者采用的計量泵的輸入控制信號是4～20mA電流。因此，需要將模擬器件輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成4～20mA電流信號，故采用AD公司的電流變換器AD694。AD694是標準單路輸入V/I轉(zhuǎn)換芯片，供電電壓為+4.5V～+36V，可為現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)提供符合工業(yè)標準的4～20mA電流環(huán)路輸出。輸入電壓信號范圍根據(jù)對應管腳連接不同為0～2V或0～10V。AD694具有2V和10V的內(nèi)部基準電壓，可向MAX1502轉(zhuǎn)換器提供2V的基準電壓Vref，AD694的詳細原理見參考文獻[4]。通過AD694將D/A轉(zhuǎn)換器的0～2V電壓信號轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號，提供計量泵輸入信號。
2 數(shù)字量I/O電路
數(shù)字量輸入接口電路主要檢測加藥箱的液位信號，電路采用光電隔離器件4N25進行隔離，通過單片機的P1口采集液位開關信號。數(shù)字量輸出接口電路主要用來驅(qū)動指示燈、交流接觸器和其他電氣設備，輸出信號用74HC573進行數(shù)據(jù)鎖存，為提高輸出電路的驅(qū)動能力，采用了達林頓驅(qū)動芯片ULN2004，輸入和輸出電路均采用直流12V供電。
4 軟件結(jié)構(gòu)設計
控制系統(tǒng)的軟件設計包括CAN總線通信程序，加藥量控制程序和數(shù)字量控制程序。圖3為系統(tǒng)的軟件流程和中斷處理流程。在系統(tǒng)運行前要對系統(tǒng)進行初始化，包括CAN 總線初始化，設置通信參數(shù)，加藥量表格參數(shù)初始化。
4.1 CAN總線通信程序
CAN總線通信的接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的通信方式均采用中斷方式，主要程序包括，1、CAN總線初始化子程序。包括中斷使能設置、波特率設置、節(jié)點號設置和模式設置等。2、中斷接收子程序。3、定時中斷發(fā)送子程序。4、錯誤處理程序。具體的功能是將下位機采集到的流量和濁度數(shù)據(jù)傳給上位機軟件供上位機查詢和分析，同時接收上位機發(fā)送的控制命令和參數(shù)。
4.2 加藥量控制程序
加藥量控制程序主要包括A/D轉(zhuǎn)換子程序，數(shù)字濾波子程序，查表計算子程序， D/A轉(zhuǎn)換子程序。根據(jù)實際污水處理工藝要求，流量信號與加藥量信號基本呈線性關系，易于實現(xiàn)自動控制。操作人員要根據(jù)污水進水流量、出水的濁度和操作經(jīng)驗制定控制參數(shù)表格，在線修改線性比例，即單位污水需求混凝劑量K，這個參數(shù)由上位機監(jiān)控軟件設定，通過CAN總線傳給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在線參數(shù)修改。