申请日2011.03.16
公开(公告)日2011.08.17
IPC分类号G05B19/418
摘要
本发明公开了一种小型污水处理自动控制系统，它包括中控机、打印机和控制器;打印机与中控机连接，控制器采用RS-485通信网络通过双绞线与中控机连接通信。控制器由开关电源模块、CPU模块、RS-485通信模块、开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入电路组成;开关电源模块与CPU模块、RS-485通信模块、开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入电路分别连接供电;CPU模块与RS-485通信模块连接，建立与中控机间的通信;开关量输入板与CPU模块连接，模拟量输入电路与CPU模块连接，开关量输出板与CPU模块连接。本发明技术简单、易于掌握，且投资成本低、运行及维护费用少、经济适用。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.小型污水处理自动控制系统，它包括中控机(1)、打印机(2)和控制器(3)，打印机与中控机连接，控制器采用RS-485通信网络通过双绞线与中控机连接通信，其特征是：所述控制器由开关电源模块(4)、CPU模块(21)、RS-485通信模块(6)、开关量输入板(7)、开关量输出板(8)、模拟量输入电路(9)组成;开关电源模块与CPU模块、RS-485通信模块、开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入电路分别连接供电;CPU模块与RS-485通信模块连接，建立与中控机间的通信;开关量输入板(7)与CPU模块连接，将污水处理现场设备的开关量信号送入;模拟量输入电路(9)与CPU模块连接，将污水处理现场仪表的模拟量信号送入;开关量输出板(8)与CPU模块连接，将处理后的开关量控制信号送出。
2.根据权利要求1所述的小型污水处理自动控制系统，其特征是：所述控制器(3)的模拟量输入电路(9)、CPU模块(21)、RS-485通信模块(6)直接作在CPU板(5)上;所述CPU模块(21)包括看门狗电路(11)、实时时钟(12)、单片机(13)和第一译码器(14);单片机(13)与看门狗电路(11)连接，防止监控程序运行时出现“死循环”，并对单片机(13)进行低电压保护和扩展单片机的EEPROM;单片机(13)与实时时钟(12)连接，用于定时开关机;单片机(13)与第一译码器(14)连接，发出I/O板选信号;单片机(13)与模拟量输入电路(9)采用光电隔离连接，将污水处理现场仪表的模拟量信号转换成数字信号送入单片机(13)。
3.根据权利要求1所述的小型污水处理自动控制系统，其特征是：所述控制器(3)的开关量输入板(7)包括第一光电耦合器(15)、输入缓冲器(16)、第二译码器(17)和板选J201;开关量输入信号通过第一光电耦合器(15)输入端进入与第一光电耦合器输出端连接的输入缓冲器(16)，输入缓冲器(16)的输出端与单片机(13)连接，将开关量输入信号送入单片机(13)，输入缓冲器(16)的选通端与第二译码器(17)连接，第二译码器(17)的一个选通端连接单片机(13)，另一个选通端通过板选J201连接第一译码器(14)。
4.根据权利要求1所述的小型污水处理自动控制系统，其特征是：所述控制器(3)的开关量输出板(8)包括第三译码器(18)、板选J401、输出锁存器(19)、第二光电耦合器(20);第三译码器的输入端和一个选通端分别连接单片机，另一个选通端通过板选J401连接第一译码器(14)，输出端连接输出锁存器的时钟端;输出锁存器的输入端与单片机连接、输出端连接第二光电耦合器的输入端，单片机处理后的开关量控制信号通过输出锁存器、第二光电耦合器输出到污水处理现场设备。
5.根据权利要求3所述的小型污水处理自动控制系统，其特征是：所述控制器(3)的开关量输入板(7)还包括二极管和电容，所述二极管和电容并联在第一光电耦合器(15)的原边，吸收尖峰电压。
6.根据权利要求4所述的小型污水处理自动控制系统，其特征是：所述控制器(3)的开关量输出板(8)还包括贴片二极管，所述贴片二极管并联在第二光电耦合器(20)的输出端。
说明书 [支持框选翻译]
小型污水处理自动控制系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理自动控制系统，特别是针对小规模污水处理的自动控制。
背景技术
近几年，随着我国农村城镇化进程的加快，小城镇建设得到了快速发展。然而，小城镇在经济快速增长的同时，也带来了生活污水和工业废水的迅速增加，加上小城镇基础设施建设普遍严重滞后，缺乏必要的污水处理设施，不仅直接破坏了小城镇自身生态环境，而且造成了江(河)、湖(库)水体的严重污染，已成为区域性水环境的重要污染源。
由于小城镇呈分散型分布，污水处理规模小、负荷变化大，对运行管理提出了更高要求，再加上小城镇经济发展水平低、十分缺乏训练有素的运行管理人员，难以掌握和操作技术复杂的处理过程和设备。如果简单套用大(中)城市污水处理工艺过程的自动控制系统模式，不仅控制系统结构复杂，而且存在初期投资高、维护成本高、难以正常运行等诸多问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型污水处理自动控制系统，它技术简单、易于掌握，且投资成本低、运行及维护费用少、经济适用。
本发明所述的小型污水处理自动控制系统，它包括中控机、打印机和控制器，打印机与中控机连接，控制器采用RS-485通信网络通过双绞线与中控机连接通信，其特征是：所述控制器由开关电源模块、CPU模块、RS-485通信模块、开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入电路组成;开关电源模块与CPU模块、RS-485通信模块、开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入电路分别连接供电;CPU模块与RS-485通信模块连接，建立与中控机间的通信;开关量输入板与CPU模块连接，将污水处理现场设备的开关量信号送入;模拟量输入电路与CPU模块连接，将污水处理现场仪表的模拟量信号送入;开关量输出板与CPU模块连接，将处理后的开关量控制信号送出。
所述控制器的模拟量输入电路、CPU模块、RS-485通信模块直接作在CPU板上;所述CPU模块包括看门狗电路、实时时钟、单片机和第一译码器;单片机与看门狗电路连接，防止监控程序运行时出现“死循环”，并对单片机进行低电压保护和扩展单片机的EEPROM;单片机与实时时钟连接，用于定时开关机;单片机与第一译码器连接，发出I/O板选信号;单片机与模拟量输入电路采用光电隔离连接，将污水处理现场仪表的模拟量信号转换成数字信号送入单片机。
所述控制器的开关量输入板包括第一光电耦合器、输入缓冲器、第二译码器和板选J201;开关量输入信号通过第一光电耦合器输入端进入与第一光电耦合器输出端连接的输入缓冲器，输入缓冲器的输出端与单片机连接，将开关量输入信号送入单片机，输入缓冲器的选通端与第二译码器连接，第二译码器的一个选通端连接单片机，另一个选通端通过板选J201连接第一译码器。
所述控制器的开关量输出板包括第三译码器、板选J401、输出锁存器、第二光电耦合器;第三译码器的输入端和一个选通端分别连接单片机，另一个选通端通过板选J401连接第一译码器，输出端连接输出锁存器的时钟端;输出锁存器的输入端与单片机连接、输出端连按第二光电耦合器的输入端，单片机处理后的开关量控制信号通过输出锁存器、第二光电耦合器输出到污水处理现场设备。
进一步，所述控制器的开关量输入板还包括二极管和电容，所述二极管和电容并联在第一光电耦合器的输入端，吸收尖峰电压。
进一步，所述控制器的开关量输出板还包括贴片二极管，所述贴片二极管并联在第二光电耦合器的输出端。
本发明的有益效果为：
1.仅一台控制器，一台中控机(上位机)，能实现小型污水处理厂全流程的自动控制;各种现场设备实时运行/停止状态、正常/故障状态监测;现场仪表参数采集、显示;历史数据查询和生成报表;故障诊断专家系统等功能。
2.控制器硬件结构采用模块化设计，能满足不同规模小型污水处理系统的自动控制要求，中控机和控制器通信距离可达1500m。
3.对单片机功能进行了扩展，增加了看门狗电路、实时时钟电路。CPU模块与RS-485通信模块之间，单片机与模拟量输入电路之间，开关量输入板、开关量输出板与外围电路之间，均采用了光电隔离，各自单独供电;工作电源采用成品工业级开关电源，使系统不仅运行更加可靠、稳定，还具有重要数据能长期保存的特点。
4.系统元器件及芯片经济、成熟、适用，控制系统功能全、成本低、维护方便。