基于CAN總線的污水加藥控制系統設計

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轉換芯片，供電電壓為+4.5V～+36V，可為現場執行機構提供符合工業標準的4～20mA電流環路輸出。輸入電壓信號范圍根據對應管腳連接不同為0～2V或0～10V。AD694具有2V和10V的內部基準電壓，可向MAX1502轉換器提供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轉換器的0～2V電壓信號轉換為4～20mA電流信號，提供計量泵輸入信號。
2 數字量I/O電路
數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。數字量輸出接口電路主要用來驅動指示燈、交流接觸器和其他電氣設備，輸出信號用74HC573進行數據鎖存，為提高輸出電路的驅動能力，采用了達林頓驅動芯片ULN2004，輸入和輸出電路均采用直流12V供電。
4 軟件結構設計
控制系統的軟件設計包括CAN總線通信程序，加藥量控制程序和數字量控制程序。圖3為系統的軟件流程和中斷處理流程。在系統運行前要對系統進行初始化，包括CAN 總線初始化，設置通信參數，加藥量表格參數初始化。
4.1 CAN總線通信程序
CAN總線通信的接收數據和發送數據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、節點號設置和模式設置等。2、中斷接收子程序。3、定時中斷發送子程序。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據傳給上位機軟件供上位機查詢和分析，同時接收上位機發送的控制命令和參數。
4.2 加藥量控制程序
加藥量控制程序主要包括A/D轉換子程序，數字濾波子程序，查表計算子程序， D/A轉換子程序。根據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，易于實現自動控制。操作人員要根據污水進水流量、出水的濁度和操作經驗制定控制參數表格，在線修改線性比例，即單位污水需求混凝劑量K，這個參數由上位機監控軟件設定，通過CAN總線傳給控制系統，實現在線參數修改。