基于STM32單片機的工業(yè)循環(huán)水極化控制系統(tǒng)設(shè)計

PWM0、PWM1、PWM2、L1位置點、L2位置點、極化輸出u的波形如圖3所示。

圖3　PWM0、PWM1、PWM2、L1位置點、L2位置點、極化輸出u的波形

為提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和抗干擾能力，并實現(xiàn)輸出電平的轉(zhuǎn)換，設(shè)計U3、U5光電耦合器，實現(xiàn)輸出PWM 信號的隔離傳輸。R2與R3、R6與R7分別組成分壓電路，實現(xiàn)對Q1、Q2的驅(qū)動功能，R4、C1、R8、C2組成阻容吸收保護電路，用于吸收升壓變壓器原邊線圈通斷產(chǎn)生的瞬時高電壓脈沖[4]，從而保護Q1、Q2。

2.3　極化能量檢測電路

極化能量檢測電路由采樣電路、有源濾波電路、信號放大和限幅保護電路組成，如圖4所示。R9、R10構(gòu)成采樣電路。R9、R10選擇精密、低溫漂的線繞電阻，以保證系統(tǒng)在較寬溫度環(huán)境下工作時信號采集的穩(wěn)定、可靠。R11、C2、U6組成一階低通有源濾波電路，濾波器的截止頻率設(shè)計為45Hz，可有效濾除現(xiàn)場工頻50Hz干擾信號。限幅保護電路采用靜電釋放保護組件TVS，有效防止工業(yè)現(xiàn)場的大型電動機等設(shè)備啟停產(chǎn)生的高壓脈沖或信號超限而影響后級電路。

圖4　極化能量檢測電路

2.4　LCD顯示電路

LCD顯示電路采用專用段式液晶顯示屏，顯示內(nèi)容包括設(shè)定極化值、極化能量運行值、授權(quán)運行時間等參數(shù)。LCD顯示由1片液晶驅(qū)動芯片HT1622完成，HT1622為一個32×8的LCD驅(qū)動器，內(nèi)置RC振蕩器，提供1/4偏壓、1/8COM 周期[5]，通過一條串行數(shù)據(jù)線、讀、寫及片選控制信號與STM32F103連接，同時通過RS485通信接口由上位計算機或觸摸屏HMI實時顯示水質(zhì)參數(shù)及其它工作參數(shù)。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于ARM 的極化控制系統(tǒng)軟件在KeiluVision4環(huán)境下開發(fā)[5]工業(yè)循環(huán)水，采用C語言編程、模塊化設(shè)計，主要程序模塊包括初始化模塊、極化能量數(shù)據(jù)采集模塊、定時數(shù)據(jù)采集及PID功能運算模塊、LCD顯示驅(qū)動模塊、保護功能模塊。

主程序的主要功能是完成I/O引腳配置、定時器工作模式和常數(shù)配置、串行口工作模式和啟動控制、PWM 工作模式、中斷源初始化及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置;LCD顯示驅(qū)動模塊實現(xiàn)參數(shù)的數(shù)據(jù)變換和顯示功能，包括驅(qū)動芯片的初始化、顯示位分離、轉(zhuǎn)換顯示字型碼、寫入顯示映像區(qū)。

由于該系統(tǒng)的極化能量輸出作用于工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，其輸出效果反映為一個大慣性的滯后系統(tǒng)，因

此，極化能量輸出控制采用數(shù)字PID 調(diào)節(jié)控制方式，具體程序流程如圖5所示。

圖5　極化能量輸出控制子程序流程

4　結(jié)語

基于ARM 的工業(yè)循環(huán)水極化控制系統(tǒng)在某電廠循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用2臺(分別定義為設(shè)備A與設(shè)備

B)，并停止在循環(huán)水系統(tǒng)加化學藥劑。該系統(tǒng)運行1年多來，其防垢、除垢、殺菌、滅藻的效果理想，在2011D09D06的部分整點運行數(shù)據(jù)如表1所示。

通過表1可看出，該系統(tǒng)可控制循環(huán)水在較高濃縮倍率(4.50～5.20)下運行，因此，可以減少污水的排放;由于循環(huán)水系統(tǒng)不再加藥處理，也避免了排放的水對河流等的污染。該系統(tǒng)實際運行效果說明其符合火電廠循環(huán)水現(xiàn)場運行要求。