单片机在锅炉水处理控制中的应用

单片机在锅炉水处理控制中的应用

作者：甄彩虹,伍星,杨博

来源：《现代电子技术》2009年第19期

摘要:为了使锅炉水处理安全高效地自动运行,设计以单片机AT80C51为核心的锅炉水处理控制装置,实现了以C语言为编程基础的软件控制。实际应用表明,通过本方法,设计的控制器可以获得满意的控制效果。

关键词:单片机;水处理;自动控制;C语言

中图分类号:TP29文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)19-161-02

Application of Single Chip Computer in Boiler Water Treatment Control

ZHEN Caihong,WU Xing,YANG Bo

(Colege of Chemical Engineering,Northwest University,Xi′an,710069,China)

Abstract:To improve boiler water processing of the safety circulates efficiently and automatically,a control equipment for boiler water treatment is introduced,which takes 80C51 as the core and takes C language as the programming foundation software control is realized.It proves that the design controller can acquire satisfied control result in the practical application.

Keywords:single chip computer;water treatment;automatic control;C language

0 引言

自然水中通常含有钙镁等离子,俗称硬水。在锅炉用水中需要去除水中的钙镁离子而形成软水以防止锅炉结垢。在生产中锅炉水的软化处理是一项重要的安全指标,所以,对于锅炉水处理的技术要求愈来愈高。单片机以其较高的灵活性和稳定性广泛应用在自动控制领域[1]。

本文所设计的锅炉水处理控制装置,由高低水位控制进水阀开关,选用单片机为核心,C语言编程实现循环时间电路控制。该装置已成功应用于成都富华水处理公司。

1 软水生产工艺过程及对自控系统的要求

1.1 生产工艺过程

软化水设备的工作原理是基于阳离子交换原理。水由交换柱上流下,与交换树脂中的盐离子充分接触达到把原水中的杂质、易结垢的重金属阳离子去除掉。其生产工艺大致分为下列几步:①条件满足后运行;②松床:主要把交换柱中压紧的交换树脂充分冲开使之与要处理的水充分接触;③再生:水处理经过一段时间后,交换器树脂中的盐离子会失去导致交换失效,要对交换树脂进行反洗,再用酸(或碱)溶液对树脂进行处理,使其恢复交换能力;④置换:在置换过程中,软化水由上而下流经交换柱,冲洗掉树脂中的钠离子,实现钠离子交换钙镁离子;⑤清洗:把树脂中残留的氯离子洗净。在实际运行中有A,B两套完全相同的结构构成一个系统,共有四个工位,各自工作于不同的工作流程,交替进行,各工位之间通过电机转动换位。当R(E)处于再生,置换过程时,E(R)要处于交换过程,以便为锅炉提供所需的软化水[2]。工艺流程图如1所示(1#为进水阀,3#为再生阀)。

图1 水处理工艺流程

1.2 工艺过程对自动系统的要求

根据需要各个工位的运行时间长度不同。要求控制系统应能够设置、修改、存储各工位的运行时间长度,并能按照设置的各工位时间长度自动切换工作流程,控制各阀门的开关。并且能够随时手动干预当前工位使之快速进入下一个工位。

配合水位检测器,系统应能自动检测存储软化水容器的水位高低。达到上限时,系统应能自动停止运行,达到下限应能自动启动系统重新运行。水处理不管在怎样的情况下停止,设置的数据不能丢失,停止之前的运行状态应能保存下来,重新运行时接着原来的状态运行。

面板显示当前系统所处状态:停机或运行;四个工位的哪个工位在运行,相应的指示灯亮;当前工位所剩时间长度等。面板设计如图2所示。

图2 面板显示

2 系统硬件设计

2.1 单片机的选择

本控制系统采用C8051F2xx系列的混合信号系统级MCU芯片,兼容8051内核,有8 KB的FLASH存储器还有硬件实现的UART和SPI串行接口。片内还集成了VDD监视器,看门狗WDT和时钟振荡器。芯片功能强大,简化了硬件部分,省去了不必要的外围芯片设计[3]。

2.2 显示与按键功能设计

根据要求本系统显示柱号、工位号和分钟内容。这些内容都是数字。所以采用LED数码管作为显示器即可。为了简化显示,每一工位的运行时间精确到分,设置最长时间到百位,因而,采用三位数码管显示时间。再用一位显示工位号和柱号,共四位。运行时,显示当前运行柱号及当