申请日2015.01.16
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号G05B19/042; H04L29/08
摘要
本发明公开了一种污水处理厂TCP/IP局域网自动控制系统及方法，PIC16F877A控制器通过SPI通信协议实现通信芯片W5500实时交换数据，PIC16F877A控制器作为SPI通信的主控，当控制器在独立实现本终端控制的数据采集和控制指令输出时，PIC16F877A控制器实时将相关寄存器的数据通信芯片W5500传送并读取局域网上传送来的数据，通信芯片W5500将数据以TCP/IP协议输送到局域网上，符合数据地址要求的控制器接收到该数据作出相应的动作响应，实现终端机的数字和模拟量的控制与采集，实现系统自动化。该系统具有成本低，使用寿命长的优点。
权利要求书
1.一种污水处理厂TCP/IP局域网自动控制系统，其特征在于，PIC16F877A控制器通 过SPI通信协议实现通信芯片W5500实时交换数据，PIC16F877A控制器作为SPI通信的 主控，当控制器在独立实现本终端控制的数据采集和控制指令输出时，PIC16F877A控制器 实时将相关寄存器的数据通信芯片W5500传送并读取局域网上传送来的数据，通信芯片 W5500将数据以TCP/IP协议输送到局域网上，符合数据地址要求的控制器接收到该数据作 出相应的动作响应，实现终端机的数字和模拟量的控制与采集，实现系统自动化。
2.一种污水处理厂TCP/IP局域网自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1);系统通电，主机、从机、终端控制器启动;
(2);主机与从机通过定义串口相连，主机内部程序运行，通过SPI通信协议实现主机 与从机交换实时数据;
(3)从机通过网线与终端控制器相连，从机将命令指令传送给终端控制器，终端控制 器执行命令，对处理对象进行操作，从而实现系统自动化。
说明书
一种污水处理厂TCP/IP局域网自动控制系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种污水处理厂TCP/IP局域网自动控制系统及方 法，具体地说，涉及一种基于PIC单片机的污水处理厂TCP/IP局域网自动控制系统及方法。
背景技术
国外污水处理厂的自动控制技术起步较早，从大型污水处理厂到小型氧化塘，全部采用 计算机自动控制、遥控和闭路电视等现代化工具。我国污水处理厂直到90年代以后才开始 引进自动控制系统，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统的应用还比较少。 先后设置PID调节、比值、前馈、后馈、FCS(现场总线控制系统)，DCS(集中分散型控 制系统)和最初的以太网技术，经历了几次重大的变革，自动化水平有了较大的提高。目 前我国污水处理厂最为先进的自动化控制系统是用工业以太网配合FCS作为系统网络，也 是世界上最先进的自动化系统，该系统配以高性能、高可靠的PLC控制站，并具有服务器 的最新一代的控制系统。
可编程控制器(PIC)是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置。其最大的特点是 从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。而且 PIC单片机可以精简指令使其执行效率大为提高，其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻可以 接至220V交流电源，可直接与继电器控制电路相连，无须光电耦合器隔离，给应用带来极大 方便，同时降低了生产成本。
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)模型也被称作DoD模型 (Department ofDefense Model)。TCP/IP字面上代表了两个协议：TCP(传输控制协议)和IP (网际协议)。1983年1月1日，在因特网的前身(ARPA网)中，TCP/IP协议取代了旧的 网络控制协议(NCP，Network Control Protocol)，从而成为今天的互联网的基石。
现有技术中采用PLC控制系统的污水处理系统，该污水处理系统采用SBR循环处理的 工艺，即序批式间歇活性污泥法，并结合PLC技术。以期实现污水处理过程的实时检测和 控制，保障生产过程的连续性，降低劳动强度。此工艺由4个池组成，每个SBR处理周期 包括进水、生化反应(曝气)、沉淀、排放等工序，污水在SBR中按序列间歇地进入每个反 应工序。曝气使好氧、缺氧和厌氧状态交替进行，最终达到脱碳、脱氨和脱氮的目的。
主控系统采用PLC和微机组成控制系统。PLC选用日本三菱公司FX系列可编程序控 制器。软件变成采用FXGPW1N实现，组态采用MCGS 6.2实现，PLC作为整个系统的控制 中心，在系统过程中完成水泵、各个调节阀的动作，除污机和潜水搅拌机等的启停，液位检 测信号的输入输出。污水处理远程计算机控制系统采用MCGS组态软件来控制和管理。这 是一套用来构造和生成计算机监控系统的组态软件，通过对现场数据的采集显示、报警处理、 流程控制和报表输出等多种直观方式，向用户提供解决实际问题的方案。从而减少人员操作， 提高污水处理系统的自动性和安全性。该技术存在以下缺陷：
1、该主控系统体积较大，可封装性差。
2、PLC(可编程逻辑控制器)的价格昂贵，成本特别高，不适合装置的批量生产。
3、工业控制中，MCGS读取变量的速度非常慢，导致系统无法对污水实时处理。
4、该污水处理系统为滞后系统，影响污水处理的时效性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种成本低、使用寿命长、可靠性高、 方便维护的污水处理厂TCP/IP局域网自动控制系统及方法。
其具体技术方案为：
一种污水处理厂TCP/IP局域网自动控制系统，PIC16F877A控制器通过SPI通信协议 实现通信芯片W5500实时交换数据，PIC16F877A控制器作为SPI通信的主控，当控制器 在独立实现本终端控制的数据采集和控制指令输出时，PIC16F877A控制器实时将相关寄存 器的数据通信芯片W5500传送并读取局域网上传送来的数据，通信芯片W5500将数据以 TCP/IP协议输送到局域网上，符合数据地址要求的控制器接收到该数据作出相应的动作响 应，实现终端机的数字和模拟量的控制与采集，实现系统自动化。
一种污水处理厂TCP/IP局域网自动控制方法，包括以下步骤：
(1);系统通电，主机、从机、终端控制器启动。
(2);主机与从机通过定义串口相连，主机内部程序运行，通过SPI通信协议实现主机 与从机交换实时数据。
(3)从机通过网线与终端控制器相连，从机将命令指令传送给终端控制器，终端控制 器执行命令，对处理对象进行操作，从而实现系统自动化。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明采用低成本器件PIC单片机，减少生产和维护成本。
2、本发明将传统网络系统中的软协议用硬协议代替，提高系统运行的可靠性。
3、本发明将系统核心控制板做成插拔卡，方便检修，从而降低设备维护成本。
4、本发明采用TCP/IP局域网自动控制系统，从而实现控制终端的任意扩展。
5、本发明改善主控系统的性能，延长系统的无故障使用寿命。