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1、长春工业大学人文信息学院毕业设计(论文) 电子信息系废水处理微机控制摘要 随着工业的不断发展，人们的生活水平得以很大的提高，但同时也存在一个很严重的问题，那就是工业废水。废水的如何处理问题，一直是世界各国所关注的焦点，因为它合理的好坏关系着整个人类社会的生存发展的大题。近几年来的环境污染给人类社会带来的损失也正有力的说明了这一点。为此本课题的设计者也是正是本着这样一个原则来从事这次设计任务。 现在的电子行业可以说是到了一个单片机的时代，而单片机的发展速度之快，种类之多更是让人惊奇，当然这也突显了单片机在电子行业中所占有的极重要的地位。当然品种再多，单片机的主流不会随之改变，MCS-51系列一直
2、占据主流地位，而其中的8031也是最典型的一款。本设计采用以MCS-51系列单片机8031为核心组成一个单片机控制系统。本设计进行了系统的软、硬件设计，采用串级控制方式，流量环是内环，PH值环是外环，通过对电石渣液的流量的控制达到对废水进行中和处理的目的，控制废水的PH值接近7左右。主调节器选用大林控制算法，副调节器选用PI控制算法，系统具有显示和报警的功能，并给出了各种程序的流程图和程序设计编写过程。关键字 串级控制 PH值 大林控制算法Computer control system for waste water treatmentAbstract With industrial deve
3、lopment, peoples living standards can be greatly improved, but at the same time there is a very serious problem, and that is industrial waste.The problem about how to deal with the polluted water is the focus of all over the world. For it is a big problem of man is existence and development resent y
4、ears, the polluted environment has made a big damage to man, It is just suggested the importance of the problems. so this subject plays important role, The designer of the subject plays important role. The designer of the subject took up this task just for this rule.Now it can be said that the elect
5、ronics industry to a single-chip era, and the development of single-chip speed as much as it is the type of surprise, of course, this also highlights the single-chip share in the electronics industry and some very important position. Of course, more varieties, single-chip will not change the mainstr
6、eam, MCS-51 series has always been mainstream, and the C8031 which is the most typical one.This design adopted C8031 composed a single-chip. Micro controller system and adopted serial control. Inner flow, PH value is the outer ring, By carbide fluid flow control to the wastewater and in the purpose.
7、 Control the PH value of water close to 7. Dalin control algorithm selection algorithm, the system has shown alarm function. And gives a variety of procedures for the preparation of flowcharts and program design process. This document also deals with the application of the 51 series single-chip desi
8、gn, computer interface technology, analog circuit, such as a few of the basic theory courses. Experiments to verify the correctness of the system and operable.Key word Cascade Control RH values Dalin control algorithm 目 录第 1章 选题背景1第 2 章 控制方案的确定及方案论证3第 3 章 控制系统的硬件选择5 3.1单片机的发展趋势53.2单片机的选择53.3单片机芯片的引脚
9、描述63.4单片机的复位状态及几种复位电路的设计83.5 8031的最小系统93.6振荡电路93.7程序存储器的扩展103.8 D/A转换器的选择113.9 A/D转换器的选择143.10 显示器的选择163.11 电压/电流转换183.12 PH计的选择203.13 调节阀的选择253.14量计的选择25第4章 软件设计及编程问题274.1中断系统274.2标度变换33结 论34参 考 文 献35附 录36I第 1章 选题背景化工酸性废水的成分复杂多变，浓度、流量也大幅度地随机变化，而且成分、浓度又不可在线测量。为了废物利用，吉化公司污水厂（目前国内最大的污水处理厂）使用电石渣废液做中和剂，
10、内含大量固体颗粒及其他杂质，使中和剂本身浓度波动很大，又造成反应滞后，给中和过程的控制带来困难，原设计的PH值控制系统三年多一直无法运行，现由工人手动阀门进行控制，PH值波动范围大，甚至有时超过排放标准。另外，由于化工废水中含有大量有毒物质，必须进行生化处理。微生物对PH值又很敏感，因此有必要把PH值的波动控制在更小的范围内，以保证生化处理获得更好的效果。这是设计松花江流域吉黑两省环境污染的大问题。该课题的主要技术参数：通过控制电石渣液的流量来控制废水的PH值接近7。关于中和的介绍：在工业行业中，因为要大量使用酸和碱，所以酸碱废水的排放十分普遍，尤其以酸性废水较为普遍。酸性废水中含有硫酸、硝酸
11、、盐酸、氢氟酸等无机酸和乙酸、甲酸、柠檬酸等有机酸，PH值在12，含量可高达510；碱性废水中常有苛性钠、碳酸钠、硫化钠、胺类等。无论从数量上还是危害程度上，酸性废水的处理都要比碱性废水更为重要。中和处理的目的就是中和废水中过量的酸和碱，以及调整废水中的酸碱度，使中和后的废水呈中性或接近中性，以适应下一步处理和外排的要求。对不同浓度的酸碱废水可采用不同的处理方法。对于浓度较高的酸性废水和碱性废水，一般首先考虑回收和综合利用，如制成硫酸亚铁、硫铵、石膏、硫化钠等。回收后的废水，或浓度较低不易回收再利用的酸碱废水就可以进行中和处理，达到中性后排放。另外，中和处理和PH值调节有着本质的区别，PH值调
12、节的目的是为了某种特殊的要求，把废水的PH值调整到某一特定值或某一范围，这种处理操作称为PH值调节。酸碱废水中和方法主要有：酸、碱废水相互中和或碱性废渣中和，投药中和以及过滤中和。酸碱废水相互中和或碱性废渣中和当有条件应用碱性废水或碱性废渣进行中和处理时应优先考虑以废治废，既可以节省处理费用和药剂消耗，又简便实用。当酸碱废水相互中和仍达不到处理要求时，可再补加药剂进行处理。酸、碱废水中和所用的设备一般是根据酸碱废水的排放情况来确定的。当酸碱废水排放的水质，水量比较稳定并且酸碱含量又能相互平衡，或混合水需要水泵抽升，或有相当长的出水管道可利用时，则不单独设置中和池。一般情况下，当酸碱两种废水在进
13、行中和时，其水质，水量均不易保持稳定，会给操作带来困难，此时应设置均和池和混合反应池。当酸碱废水的水质，水量变化很大时，废水本身的酸、碱含量难以平衡时，则需要补加酸性或碱性中和剂。当水质要求很高时，或废水中含有其他的杂质，重金属离子，连续流无法保证出水的水质，较稳妥的方法是采用间歇式的中和池，一般可设置两个，交替使用。利用酸碱废渣中和酸性废水也是一种方便可行的方法，如电石渣中含有一定量的氢氧化钙，锅炉灰中含有220的氧化钙，石灰氧化法的软化站中，含有大量的碳酸钙等，将这些废渣投入到酸性废水中或利用酸性废水喷淋废渣，均可达到一定的中和效果。第 2 章 控制方案的确定及方案论证废水中和PH值控制是
14、对流量进行控制的系统，其目的是把PH值控制在较小的波动范围内，即通过控制电石渣液的流量来控制废水的PH接近7，我们通过在计算机上仿真，从而达到控制要求。该控制系统不是较复杂，因此采用传统的硬件设计，以8031为核心设计控制系统硬件线路图。主调节器副调节器阀中和池流量检测PH计图2.1 控制系统方块图从图2.1中可以看到，串级系统和简单系统有一个显著的区别，即其在结构上形成可两个闭环。一个闭环在里面，被称为副环，在控制过程中起着粗调的作用；一个环在外面，被称为主环用来完成细调任务，以最终保证被调量满足工艺要求。它具有较好的控制性能：对二次干扰有很强的克服能力；改善了对象的动态特性，提高了系统的工
15、作频率；对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。因此本系统采用串级控制。设计一个控制系统，首先要对被控对象做全面的了解，该被控对象是碱性液体，要它的流量特性，建立控制对象的数学模型，采用采集正常生产运行数据的方法，即在微型机控制调试运行的条件下，由微型机本身采集被控过程的输入量，然后进行数据处理。因此，在整个设计过程中，首先要对电石渣液的流量进行测量，以保证其流量的给定与PH=7相匹配，因此选定流量计是耐酸性耐碱性较好的。根据PH值波动的大小控制电石渣液的流量需要一个执行器即调节阀，参照它的特殊环境，选取电动隔膜调节阀，它适用于强酸强碱强腐蚀性介质的调节，用于黏度及悬浮颗粒状介质的调节。要想精确地测量PH值，选取合适的PH计，为了准确我们选取PHG-100型工业在线PH计，其测量范围PH:0.0014.00PH,隔离信号输出:420mA一般单片机应用系统
