基于51单片机的电镀废水处理控制系统设计 5页

万方数据检测与仪表化工自动化及仪表，20lO，37(6)：5l一54ContmlandInstllJmentsinChPmicalTndustry基于51单片机的电镀废水处理控制系统设计赵文亮，张之泰，潘宏侠(中北大学机械工程与自动化学院，太原030051)摘要：设计了电镀废水处理控制系统。本系统采用Mcs-51系列单片机为控制核心，完成电镀废水处理控制系统的设计。详细介绍了利用A／D转换芯片TLc2543进行模数转换，三八译码器74HCl38与89S5l的接口电路设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。关键词：单片机89S5l；电镀废水；模数转换；TLC2543；74HCl38中图分类号：7I挖73文献标识码：A文章编号：1000-3932(20lO)06J005l拼l引言随着全球可持续发展战略的实施，循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注，电镀行业对环境的危害性也突显出来，因此做好电镀废水的处理意义是深远的⋯。近几十年来，在我国电镀和环保工作者的共同努力下，针对电镀废水的特性和原理，不断创新电镀废水的治理装置和发展电镀废水治理技术，至今已有化学法成套治理装置，以及离子交换法、电解法、电渗析法、反渗透法、薄膜蒸发法等现代化的成套治理装置"1。治理技术已呈现多技术并存的局面，先后研究开发出采用离子交换法、移动床离子交换法、化学混凝气浮法、槽边循环化学法处理铬酸钝化液；隔膜电解纯净法、铁屑微电池腐蚀法、浸喷洗涤一阳离子净化一薄膜蒸发浓缩法、高腐蚀酸法、活性炭法、活性炭一硅酸钙法、碳酸氢钠氧氧化钙法、逆流喷浸洗法处理镀铬废水¨1；离子交换法、大气蒸发一三级间歇逆流清洗法、硫化钠法、硫酸亚铁法、中和沉淀法、凝聚沉淀法处理镀锌废水；电解法或脉冲电解法处理酸性镀铜废液、镀银废液、氰化漂洗废水；活性炭处理氰化镀铜及含金废水；离子交换法和槽边循环化学法处理镀镍废水；破氰腐蚀酸离子交换法、化学破氰一反渗透法处理含氰废水等141。特别是近年来自动化工艺控制装置和自动化检测仪表的广泛使用，推动了一体化和成套电镀废水处理设备的应用，取得了良好的处理效果∞o。2系统总体结构设计本控制系统在实际的运行过程中要实现对液位、pH、浓度等参量的采集、处理、显示等功能。同时要求其操作简便、安装调试方便、成本低、可靠性高，以降低人力、物力成本和节约时间。系统所要实现的是电镀废水处理的自动控制，电镀废水处理工艺流程如图l所示。Na0H空气NaclO图l工艺流程图该系统首先根据液位传感器输出的数据进行废水容虽的换算，按比例加药搅拌后，由单片机控制检测机械手动作，使检测探头准确接触废水液面进行检测。首先根据其pH值情况控制NaOH加药罐加药，加药过程中启动搅拌器进行不断搅拌，直到废水的pH值达到9—1l，然后再检测废水cN一浓度，根据其浓度控制NaCl0加药罐加药，同样加药过程中启动搅拌器进行不断搅拌，待废水中的CN。浓度小于0．5mg／L时，控制排放泵，将达到排放标准的废水排放到沉淀池沉淀数日后排放。系统总体结构如图2所示。驯k信号变换电路_==[1A，D转换卜ll控黼H型I忻图2总体结构框图3系统硬件电路设计系统硬件电路主要包括：A／D转换电路、74HCl38和74HC373接口电路。收稿日期：2010讲-13(修改稿)一一一一一一～n万方数据·52·化工自动化及仪表第37卷3．1A／D转换电路设计本系统选用TLC2543型A／D转换器，它是1'I公司的12位串行模数转换器，属逐次逼近式A／D转换器。A／D转换接口电路如图3所示。一DSl232(8)图37rLc2543的SPI扩展线路图3．274HCl38接口电路设计由于单片机的外接L／O设备较多，同时为了给今后存储器的扩展留有余地，需要采用译码器74HCl38进行译码以实现外接较多的I／O设备。与单片机的接口电路如图4所示。根据硬件电路图可得到译码器译出的地址范围和各输出端Y的地址，如表1所示。3．374HC373接口电路设计本系统的控制功能都是通过74Hc373来实现的，下面以74HC373对清洗泵的控制来说明其工作原理，电路如图5所示。在图5中，三八译码器的Y5引脚和单片机的／wR引脚通过一个或非门接到锁存允许端LE。要控制清洗泵工作时，首先三八译码器要产生选中U6的信号，当单片机准备好数据往u6送时，／wR为低，通过或非门产生一个高电平，从而Q=D；当数据传送完毕的时候，／wR变为高，或非门的输出端产生一个低电平，U6就将刚刚传送的数据一直保持，从而可以实现对一个机构的持续控制一1。U6的D0一D7引脚接单片机的P0口，输出端Q0通过一个3kQ的电阻接三极管的基极，Kl为松下公司的DS2Y．S．DC5V型号的继电器，将其接人拖动清洗泵的电机电路中，通过其触点的开闭就可控制清洗泵的启动和停止，此处利用的是其常开触点一’。当向Q0送人一个高电平时，在三极管Ql的基极产生电流，三极管导通，其集电极的电位接近为0，继电器的线圈通电，继电器的常开触点闭合，电机工作，从而也就使清洗泵开始工作，实现对探头的清洗，相反地若要使清洗泵停止工作，只需向Q0口送入0即可‘81。74Hc373对其他执行机构的控制原理跟对清洗泵的控制都是一样的，这里不再介绍。n万方数据第6期赵文亮等．基于5l单片机的电镀废水处理控制系统设计·53·U7‘DSl232(8)图474Hcl38与单片机的连接电路表l三八译码器译出的地址i午码名称A15(E3)A14(C)A13(B)A12(A)YOYlY2Y3Y4Y5Y6Y7地址电磁阀l0l0OB000H电机l0OC000H清洗泵lIOlO0D000H加药罐lO0EOooH图574Hc373对清洗泵的控制电路4系统软件设计系统软件完成的主要功能：系统初始化，电压、电流模拟量采集和数据运算，开关量输出控制等。系统开始运行后，应首先进行初始化，然后对外界的数据进行采集，采集回来的数据与单片机中预先编制程序时存入的数据进行比较，根据比较的结果跳转到相应的子程序进行处理。控制程序流程图如图6所示。5结束语本系统是以51单片机为控制核心，完成电镀废水处理控制系统的设计。本系统能够对反应池的液位、pH值、氰离子的浓度进行测量，并根据处理工艺的要求，控制加入的NaOH和NaClO量，使电镀废水的pH值达到9一ll，cN一的浓度小于0．5mg／L以n万方数据·54·化工自动化及仪表第37卷后进行排放。图6主程序流程图参考文献：[1]金兆丰，余志荣．污水处理组合工艺及工程实例[M】．北京：化学工业出版社，2004：392．[2]杨岳平，徐新华。刘传富．废水处理工程及实例分析[M]．北京：化学工业出版社，2003：327．[3]YANGQuan-da．Exper{mentalstudi伪ontheRe∞veryofch肛IlIinumbyMeIllb瑚eElec咖nly8iB知mspemRegene啪t0fI∞Exch∞ge[M]．waterTr∞tmenl，1989：23l一246．[4]吴国平．化学法处理电镀废水提高周液分离效果的工艺技术研究[D]．桂林：桂林工学院，2002．[5】张进秋，陈永利，张中民．可编程控制器原理及实例[M]．北京：机械I：业出版社，2003：340．[6]李朝青．单片机原理及接u技术[M]．第3版．北京：北京航空航天大学出版社，2005：320．[7]李维祥．单片机原理与应用[M】．天津：天津大学出版社，2001．[8]谢维城，杨加国．单片机原理与应用及c5l程序设计[M]．北京：清华大学出版社，2006：301．D嘟印ofEIectropIatiIIgW舾te啪衙TreatmentContmlSystemBased仰MCS-51Mic矸眦佃trollerZHA0Wen．1iang，ZHANGZhi．tai．PANHong—xia(coZ妇e旷胍kn记以E嚼，搠i几g&AM￡o撇f玩砌，l，Ⅳ0砌‰泌巧砂矿傩i，lo，扎咖肌03005l，吼iM)Abst瑚In：Theelectroplatingw船tewatertreatmentcontrolsvstemb鹪edon89s5lmicrocontrollerw鹊designed．TheuseoftheA／Dconve措ionchip7I'LC2543foranalog—digitalconversionandthedesi印oftheinterfacecircuitbe．tween74HCl38decoder明d89s51werede8cribed．Thehardware8chematicand80胁aredi雒Tamwereintroduced．Key啪rIls：89s5l；electmplatingw鹊teWater；analog—di舀talconversion；TLC2543；74HCl38(上接第50页)工艺要求，若恢复值>85％，则该段岩芯几乎无损害；若65％<恢复值<85％，则该段岩芯轻微损害；若恢复值<65％，则该段岩芯严重损害”j。系统将对岩芯的损害程度和损害深度自动进行判断。由此可知，该岩芯属轻微损害，这与现场实际施工后测试的数据基本是一致的。高温高压动态损害评价测试仪可应用在地层岩芯非均匀性的研究、评价和优选保护油层的钻井液、完井液配方、评价酸化实验效果。通过在胜利油田钻井院的运行，江苏油田泥浆公司、北京石油大学等单位的推广应用，很好地检验了该评价测试仪的稳定性、有效性和实用性。参考文献：[1]周东华，王桂增．故障诊断技术综述[J]．化工自动化及仪表，1998，25(1)：58—62．[2]邹金慧，孙瑞杰，黄术魏．模糊控制在磨矿分级自动控制中的应用研究[J]．化工自动化及仪表。2009，36(1)：89—91．[3]刘军，王洋，黄盟芝．基于滑模控制的混沌系统在永磁同步电机中的应用研究[J]．化工自动化及仪表，2009，36(1)：75—78．[4]徐献中．石油渗透力学基础[M]．武汉：中国地质大学出版社，1992．[5】sYY5336．88常规岩芯分析推荐法[M]．北京：北京石油工业出版社，1989．D髑i驴ofApp阳isaI豫tSystemofD—mngLiqllidMAoYu—mn91，MAwei—don92(1．y口愕妞踟觇rs渺，^够知“434023，铂i胁；2．日G尸胁er7m砌mZ，C．7、『Pc，劢№如M07275l，劬i船)AbstIIact：Anewmethodof印pmisingdrillingliquidw鹊putforward．Theequipmentthatcouldappmisethed蛐agedyllaIIlicallyinthehigh—tempemtureandhighpressurew幽deveIopedsuccessfully．Itcouldappmi8ethedamagedex．tentofstIatum蚰dartificialcoI．e帅dtllesituationvaryingwiththed锄ageddepthcausedbythedrillingIiquid柚dcompletionnuidint11econditionthatsimulatedtllepit．Systemdesignw勰dividedintothreep叭s：hardwaredesi朗，∞ftwaredesign锄dpowersourcedesign．Theopemtionprincipleblockdia罢即mofeVerypaftw髂givensep啪tely．Accordingtotheconc弛tedenmndoftheo订fieldofthep他∞ntstage，theequipment诵llhaveextensive印plicati∞prospects．1【eywords：曲llinglicIuid；pemleability；d”咖icd枷aged；印pmisementn基于51单片机的电镀废水处理控制系统设计作者：赵文亮，张之泰，潘宏侠，ZHAOWen-liang，ZHANGZhi-tai，PANHong-xia作者单位：中北大学机械工程与自动化学院,太原,030051刊名：化工自动化及仪表英文刊名：CONTROLANDINSTRUMENTSINCHEMICALINDUSTRY年，卷(期)：2010,37(6)参考文献(8条)1.谢维城;杨加国单片机原珲与应用及C51程序设计20062.李维祥单片机原理与应用20013.李朝青单片机原理及接口技术20054.张进秋;陈永利;张中民可编程控制器原理及实例20035.吴国平化学法处理电镀废水提高周液分离效果的工艺技术研究20026.YANGQuan-daExperimentalStudiesontheRecoveryofChrominumbyMembraneElectronlysisfromSpemRegenerantofIonExchange19897.杨岳平;徐新华;刘传富废水处理工程及实例分析20038.金兆丰;余志荣污水处理组合工艺及工程实例2004本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hgzdhjyb201006014.aspx