基于CAN總線的污水加藥控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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模擬量輸出采用MAX5102，它是MAXIX公司生產(chǎn)的高性能并行8位D/A轉(zhuǎn)換器，具有雙通道電壓輸出，兩個(gè)通道共用一個(gè)基準(zhǔn)電壓，具有獨(dú)立的片內(nèi)鎖存器，數(shù)據(jù)通過(guò)公共的8位輸入口送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器，WR作為片選置低電平時(shí)，由控制端A0選擇通道輸出，每個(gè)通道的輸出電壓信號(hào)Vout=Vref×CODE/256。公式中，Vref為基準(zhǔn)電壓輸入，CODE為輸入的數(shù)字量，其范圍為0-255。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/173704.htm
模擬量輸出用于控制計(jì)量泵輸出流量，筆者采用的計(jì)量泵的輸入控制信號(hào)是4～20mA電流。因此，需要將模擬器件輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA電流信號(hào)，故采用AD公司的電流變換器AD694。AD694是標(biāo)準(zhǔn)單路輸入V/I轉(zhuǎn)換芯片，供電電壓為+4.5V～+36V，可為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流環(huán)路輸出。輸入電壓信號(hào)范圍根據(jù)對(duì)應(yīng)管腳連接不同為0～2V或0～10V。AD694具有2V和10V的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，可向MAX1502轉(zhuǎn)換器提供2V的基準(zhǔn)電壓Vref，AD694的詳細(xì)原理見(jiàn)參考文獻(xiàn)[4]。通過(guò)AD694將D/A轉(zhuǎn)換器的0～2V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號(hào)，提供計(jì)量泵輸入信號(hào)。
2 數(shù)字量I/O電路
數(shù)字量輸入接口電路主要檢測(cè)加藥箱的液位信號(hào)，電路采用光電隔離器件4N25進(jìn)行隔離，通過(guò)單片機(jī)的P1口采集液位開(kāi)關(guān)信號(hào)。數(shù)字量輸出接口電路主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)指示燈、交流接觸器和其他電氣設(shè)備，輸出信號(hào)用74HC573進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存，為提高輸出電路的驅(qū)動(dòng)能力，采用了達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(yùn)行前要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括CAN 總線初始化，設(shè)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(shè)置、波特率設(shè)置、節(jié)點(diǎn)號(hào)設(shè)置和模式設(shè)置等。2、中斷接收子程序。3、定時(shí)中斷發(fā)送子程序。4、錯(cuò)誤處理程序。具體的功能是將下位機(jī)采集到的流量和濁度數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)軟件供上位機(jī)查詢和分析，同時(shí)接收上位機(jī)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(jì)算子程序， D/A轉(zhuǎn)換子程序。根據(jù)實(shí)際污水處理工藝要求，流量信號(hào)與加藥量信號(hào)基本呈線性關(guān)系，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。操作人員要根據(jù)污水進(jìn)水流量、出水的濁度和操作經(jīng)驗(yàn)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(gè)參數(shù)由上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)定，通過(guò)CAN總線傳給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線參數(shù)修改。
評(píng)論