一种基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器，包括微控制器以及分别与其相连的程控组态模块、回路控制与组态模块、网络／现场总线接入模块、自检／自诊断功能模块和图形显示／操作界面模块。本实用新型专利技术依据污水处理工艺过程一般流程及特点进行应用程序的开发，成品后的软件嵌入在系统组件中，提供控制程序组态视图窗口，工艺及现场条件一定范围内的对程序的修改要求可通过调试界面窗口实现，无需程序代码级上的修改。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器，属于机电一体 化领域。
技术介绍
传统的污水处理控制系统是基于继电器实现的，现在，工程上也开始使用PLC集 中控制。程序的调试需长时间完全在现场进行，大量的信号线集中布向控制室，工程材料及 施工成本费用高。操作界面只提供按钮与信号灯。污水处理工艺过程控制器中，应用程控组 态功能传统的一体机控制系统大多都需在生产现场调试、修改程序，并通过程序修改运行 及设定参数。这不仅增加了调试成本，对控制程序的质量及可靠性都会造成不利影响。而 用嵌入技术实现传统设备控制的智能化，信息处理的数字化，运行监控管理的网络化已成 为当代各
技术进步的一个基本体现及工业发达国家污水处理设备制造商的一个 研发方向。目前，进入我国市场销售的进口产品与国产的污水处理设备中，一般采用传统的 电气控制方式或另配PLC实现设备的控制。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本技术的目的是要通过采用嵌入技术、网 络技术、智能控制技术实现对污泥浓缩脱水一体机传统控制设备/装置的数字化、智能化、 网络化技术改造，提出一种在传统控制系统基础上具有1)程控组态功能；2)回路控制与组 态；3)网络/现场总线接入功能；4)自检/自诊断功能；5)图形显示/操作界面等功能的 基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器。本技术基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器，包括微控制器以及分别 与其相连的程控组态模块、回路控制与组态模块、网络/现场总线接入模块、自检/自诊断 功能模块和图形显示/操作界面模块。所述微控制器为基于ARM内核的16/32位微控制器，微控制器包括程序存储器单 元、指令译码单元、算术逻辑运算单元、寄存器单元、数据存储器单元、控制单元、输入模块 和输出模块，其中，所述指令译码单元分别与控制单元和程序存储器单元通讯，并和寄存器 单元和数据存储器单元通讯，所述寄存器单元通过多路转换单元与算术逻辑运算单元通 讯。所述程控组态模块、自检/自诊断功能模块分别接输出模块的输出端，网络/现场 总线接入模块接输入模块的输入端。所述回路控制与组态模块为设置在中央控制室的PC机，PC机与微控制器的程序 存储器单元通讯。所述图形显示/操作界面模块采用触摸屏。本技术依据污水处理工艺过程一般流程及特点进行应用程序的开发，成品后 的软件嵌入在系统组件中，提供控制程序组态视图窗口，工艺及现场条件一定范围内的对3程序的修改要求可通过调试界面窗口实现，无需程序代码级上的修改，该技术具有程 控组态功能；回路控制与组态；网络/现场总线接入功能；自检/自诊断功能；图形显示/ 操作界面等功能，且是传统控制系统不具备的，采用的技术(嵌入技术)也代表着当代用信 息技术改造传统技术的发展方向。附图说明图1为本技术的电路结构原理框图；图2为本技术基于ARM内核的16/32位微控制器结构原理图；图3为本技术回路控制与组态模块的模拟信号放大电路图；图4为本技术网络/现场总线接入功能模块的控制驱动与接口信号选择电路 图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。如图1、图2所示，本技术基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器，包括 基于ARM内核的16/32位微控制器1以及与其相连的程控组态模块2、回路控制与组态模块 3、网络/现场总线接入模块4、自检/自诊断功能模块5和图形显示/操作界面模块6，所 述图形显示/操作界面模块6采用触摸屏。所述微控制器1为基于ARM内核的16/32位微控制器，微控制器1包括程序存储 器单元11、指令译码单元12、算术逻辑运算单元13、寄存器单元14、数据存储器单元15、控 制单元16、输入模块18和输出模块23，其中，所述指令译码单元12分别与控制单元16和 程序存储器单元11通讯，并和寄存器单元14和数据存储器单元15通讯，所述寄存器单元 14通过多路转换单元19与算术逻辑运算单元13通讯。所述程控组态模块2、自检/自诊 断功能模块5分别接输出模块23的输出端，网络/现场总线接入模块4接输入模块18的 输入端。所述回路控制与组态模块3为设置在中央控制室的PC机，PC机与微控制器1的 程序存储器单元11通讯。所述回路控制与组态模块3采用AD公司的高精密放大器0P07构成模拟信号放 大电路，0P07具有低输入偏移电压(IOuV)、低漂移电压(0. 2uV/°C )和宽范围的供电电压 (士3V-士 18V)，可以很好地满足该产品的要求。在这里0P07由士5V供电，R18、R79作为调 零电阻，输出电压由下式给出Vout = Vin(1+R98/R56)。依据不同的控制要求—和工艺设 备及仪表条件，可选用的控制回路结构(或规则)有1)开环比值控制；2)单闭环比值控制； 3)双闭环比值控制；4)变比值控制；5)变比值自适应控制。这些控制规则都以模块形式嵌 入在控制器中，技术人员可根据工艺要求与条件通过图形界面或控制器中的控制规则选择 开关进行组态运行。控制驱动与接口信号选择电路电原理图。选择16通道的模拟开关⑶4067构成信 号选择电路，A、B、C、D、INH接到芯片组的Pl. 0-P1. 4引脚，做为模拟开关的通道选择控制 信号。OUT引脚接到芯片组的ΑΙΝ0，即第一个AD转换通道。所述网络/现场总线接入模块 使任何工艺“设备群”可以组网互连，任何工艺设备可接入Infranet/Intranet/Inernet，设 备运行管理不存在信息“孤岛”。所述自检/自诊断功能模块能够实现运行前的系统自检及运行中的故障快速诊 断处理。本技术在面向过程的任务环境下通过借鉴面向对象的设计思想，依据污水处 理工艺过程一般流程及特点进行应用程序的开发，成品后的软件嵌入在系统组件中，并提 供控制程序组态视图窗口。工艺及现场条件一定范围内的对程序的修改要求可通过调试界 面窗口实现，无需程序代码级上的修改。权利要求一种基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器，其特征在于包括微控制器(1)，以及分别与其相连的程控组态模块(2)、回路控制与组态模块(3)、网络/现场总线接入模块(4)、自检/自诊断功能模块(5)和图形显示/操作界面模块(6)。2.根据权利要要求1所述的工艺过程控制器，其特征在于所述微控制器(1)为基 于ARM内核的16/32位微控制器，微控制器(1)包括程序存储器单元(11)、指令译码单元 (12)、算术逻辑运算单元(13)、寄存器单元(14)、数据存储器单元(15)、控制单元(16)、输 入模块(18)和输出模块(23)，其中，所述指令译码单元(12)分别与控制单元(16)和程序 存储器单元(11通讯，并和寄存器单元(14)和数据存储器单元(15)通讯，所述寄存器单元 (14)通过多路转换单元(19)与算术逻辑运算单元(13)通讯。3.根据权利要要求1或2所述的工艺过程控制器，其特征在于所述程控组态模块 (2)、自检/自诊断功能模块(5)分别接输出模块(23)的输出端，网络/现场总线接入模块 (4)接输入模块(18)的输入端。4.根据权利要要求1所述的工艺过程控制器，其特征在于所述回路控制与组态模块 ⑶为设置在中央控制室的PC机，PC机与微控制器⑴的程序存储器单元(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式技术的污水处理工艺过程控制器，其特征在于：包括微控制器（１），以及分别与其相连的程控组态模块（２）、回路控制与组态模块（３）、网络／现场总线接入模块（４）、自检／自诊断功能模块（５）和图形显示／操作界面模块（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜军，夏效胜，钱伟，李伟，王滨，
申请(专利权)人：安徽中科大国祯信息科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]