專利名稱：一種抗菌素生產(chǎn)廢水處理過程控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及抗菌素生產(chǎn)廢水處理的過程控制。
由于抗菌素生產(chǎn)廢水處理過程中應(yīng)用的常規(guī)儀表，只能對某個工藝參數(shù)單獨(dú)進(jìn)行檢測顯示控制。而在許多情況下，工藝過程需要幾個參數(shù)來確定工藝過程的狀態(tài)時，控制系統(tǒng)就會變的復(fù)雜而龐大，甚至有些功能仍不能實(shí)現(xiàn)。
近年來可編程控制器PLC可以將整個工藝過程的多個參數(shù)連接起來，構(gòu)成功能齊全的控制裝置。但因其設(shè)計(jì)時考慮到裝置自身的通用性、功能的完整性及用戶程序二次開發(fā)功能的必要性等方面的要求，亦使系統(tǒng)變得復(fù)雜，其價格昂貴，且對應(yīng)用和開發(fā)均有較高的要求。對于一個特定的工藝過程控制，就顯得很不經(jīng)濟(jì)。對于簡易型PLC來講，又存在設(shè)定時間周期和順序控制參數(shù)在線修改不方便或不能修改。控制狀態(tài)顯示不直觀或無顯示。程序編制和更改及寫入需要有專門設(shè)備和專業(yè)人員操作等問題。因此，對某個特定的工藝過程，如何設(shè)計(jì)一種既能滿足工藝控制要求，又能達(dá)到先進(jìn)、簡單、經(jīng)濟(jì)、操作方便的過程控制裝置，一直是本專業(yè)人員努力探討的問題。
本實(shí)用新型的目的就是要設(shè)計(jì)一種抗菌素生產(chǎn)廢水處理過程控制裝置，使其滿足工藝過程的控制要求，達(dá)到裝置設(shè)計(jì)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，成本低廉，使普通工藝操作人員只依照簡要的使用說明就能靈活操作的目的。
本裝置由以下三部分組成詳見

圖1第一部分由安裝于現(xiàn)場的溫度傳感器1，液位傳感器3，泥面?zhèn)鞲衅?，PH酸度計(jì)4，溶解氧檢測儀5組成。其功能是完成工藝過程參數(shù)的檢測。第二部分由安裝于現(xiàn)場的進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7排水調(diào)節(jié)閥8，排泥調(diào)節(jié)閥9組成。其功能是接受閥門操作器控制，實(shí)現(xiàn)對工藝過程參數(shù)自動調(diào)節(jié)。第三部分是安裝于控制室的儀表柜10，儀表柜10上裝有單片微處理器、參數(shù)顯示器、操作鍵及相應(yīng)的信號輸入電路，控制輸出及狀態(tài)顯示電路和閥門操作器(詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖3)。其功能是完成檢測參數(shù)的運(yùn)算和顯示，順序時間的顯示，順序控制狀態(tài)顯示，對某個工藝階段進(jìn)行識別，并根據(jù)檢測工藝參數(shù)和設(shè)定的條件做出判斷、選擇、發(fā)出預(yù)警信號或操作提示，對時間周期或時間順序進(jìn)行修正，并最終發(fā)出正確的控制信號。另外還可以對有關(guān)設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行在線檢查和修改，還具有強(qiáng)制進(jìn)入某一工藝階段運(yùn)行的功能使工藝過程控制變的更加方便和靈活。
由于采用了新型單片微處理器AT89S8252，使硬件電路具有以下特點(diǎn)，電路不需要外加存貯器，單片微處理器具有8K字節(jié)可下載閃速存儲器，做為應(yīng)用軟件存貯器，2K字節(jié)EEPROM做為數(shù)據(jù)存貯器解決了掉電使內(nèi)部數(shù)字丟失問題。256字節(jié)RAM做為軟件運(yùn)行的暫存區(qū)。三級程序存儲器加密。32條I/0線。可編程WATCH DOG看門狗電路。3個16位定時器/計(jì)數(shù)器。6個二級中斷源結(jié)構(gòu)。一個全雙工串行口為系統(tǒng)設(shè)計(jì)成網(wǎng)絡(luò)工作站提供了硬件基礎(chǔ)?？梢娭灰黾由倭客鈬娐芳纯山M成一個功能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制裝置。在軟件編程方面由于AT89S8252產(chǎn)品與MCS-51TM系列產(chǎn)品兼容，所以任何可以開發(fā)51系列單片機(jī)的裝置只要增加一個適配接口就可方便地實(shí)現(xiàn)對AT89S8252的編程、調(diào)試、寫入。這將使編程變的極為方便。本裝置的軟件編程中，在保證實(shí)現(xiàn)工藝過程控制功能的基礎(chǔ)上，盡量使系統(tǒng)操作簡便，以達(dá)到普通工藝操作人員都能方便應(yīng)用裝置的目的。
本裝置的工作過程簡述如下從電路系統(tǒng)圖2看，當(dāng)溫度1、泥面2、液位3、PH酸度計(jì)4、溶解氧5等傳感器的信號由多路電子開關(guān)11，根據(jù)光電隔離電路13送來的選通信號，接入某一傳感器的信號，該信號被送入電流/頻率轉(zhuǎn)換電路12，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率信號，經(jīng)由光電隔離電路14，送入微處理器32的計(jì)數(shù)器輸入端，微處理器32對該頻率信號進(jìn)行相應(yīng)處理后，將顯示值通過顯示驅(qū)動電路15，送給參數(shù)顯示器16a，進(jìn)行顯示(參數(shù)可定點(diǎn)顯示，也可各點(diǎn)依次循環(huán)顯示)。此時，時間顯示器16b顯示的是運(yùn)行時間。微處理器32根據(jù)已設(shè)定的順序時間和工作條件，與檢測的參數(shù)及實(shí)際運(yùn)行時間進(jìn)行比較，以確定某一時間到達(dá)并符合某一參數(shù)條件的控制輸出。以進(jìn)水調(diào)節(jié)閥關(guān)時間到為例，當(dāng)液位信號達(dá)到80％，運(yùn)行時間達(dá)到4小時，微處理器32檢查到符合進(jìn)水調(diào)節(jié)閥關(guān)的設(shè)定條件，就發(fā)出控制信號使進(jìn)水調(diào)節(jié)閥狀態(tài)指示器25不發(fā)光，光電隔離電路17切斷送給閥門操作器21的開閥信號，閥門操作器21將驅(qū)動進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，同時顯示閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，這里要說明的是閥門操作器21還為控制回路提供了一個后備手操作器，以備工藝系統(tǒng)在故障狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)緊急處理。其它參數(shù)的檢測、顯示以及其它幾個調(diào)節(jié)閥的控制動作與上述舉例基本相同。這里就不一一贅述。
圖1是該裝置的控制系統(tǒng)。
圖2是該裝置的電路系統(tǒng)圖。
圖3是該裝置的電路原理圖。
以本裝置用于某制藥廠抗菌素生產(chǎn)廢水凈化處理過程為例，裝置開始工作前首先通過面板上設(shè)定鍵29，增值鍵30，減值鍵31，依次設(shè)定溫度為25℃，液位為80％，泥面為1米，PH值為6.5，溶解氧為3mg/L，以上參數(shù)超出將都給出報警及操作提示，繼續(xù)設(shè)定進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6開時間為2分鐘，關(guān)時間為4小時。進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7開時間為15分鐘，關(guān)時間為9小時。排水調(diào)節(jié)閥8開時間10時30分，關(guān)時間11時30分。排泥調(diào)節(jié)閥9開的時間11時35分，關(guān)時間為11時55分。整個工作周期設(shè)定為12小時。當(dāng)所有參數(shù)設(shè)定完畢，即可同時按下30和31兩鍵5秒鐘后，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，2分鐘后進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6開時間到裝置發(fā)出控制信號，進(jìn)水狀態(tài)顯示器25亮表示工藝進(jìn)入進(jìn)水階段，光電隔離器17送開閥信號給21，閥門操作器21驅(qū)動進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6打開，將生產(chǎn)廢水引入曝氣池33中。15分鐘后進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7開的時間到，控制信號使進(jìn)氣狀態(tài)顯示器26發(fā)光，光電隔離器18送開閥信號給閥門操作器22，使其驅(qū)動進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7打開。工藝運(yùn)行在進(jìn)水、進(jìn)氣階段。在此期間裝置對溫度、液位、泥面、PH值、溶解氧等傳感器送來的信號進(jìn)行判斷，并確定工藝過程是否正常，是否有參數(shù)超限，是否要給出操作提示，例如藥劑投入量的增、減等將會顯示在顯示器16a上，若有參數(shù)超限微處理器32觸發(fā)報警電路34發(fā)出報警。當(dāng)工藝系統(tǒng)進(jìn)行到4小時，裝置發(fā)出關(guān)進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6的信號，使?fàn)顟B(tài)顯示器25熄滅，光電隔離器17切斷送給閥門操作器21的信號，使其驅(qū)動進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6關(guān)閉。此時工藝運(yùn)行在反應(yīng)階段。在反應(yīng)階段、前述各傳感器來的信號的顯示，判別發(fā)出報警等工作照常進(jìn)行。當(dāng)工藝運(yùn)行到9小時，裝置發(fā)出關(guān)進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7的信號，使進(jìn)氣狀態(tài)顯示器18熄滅，光電隔離器18切斷送給閥門操作器22的開閥信號，使其驅(qū)動進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7關(guān)閉，此時工藝系統(tǒng)進(jìn)入閑置階段。這時泥面?zhèn)鞲衅?送來的信號將指示出沉淀物的多少，也即反映出泥水分離的效果，是否達(dá)到排水要求，當(dāng)達(dá)到排水要求且排水設(shè)定時間(10時30分)到達(dá)時，裝置發(fā)出開啟排水調(diào)節(jié)閥8的信號，使排水狀態(tài)顯示器27發(fā)光，并通過光電隔離器19，送開閥信號給閥門操作器23，使驅(qū)動排水調(diào)節(jié)閥8開啟。此時工藝過程進(jìn)入排水階段。接著裝置根據(jù)液位傳感器3的信號，檢查排水狀況，當(dāng)液位高度及排水調(diào)節(jié)閥關(guān)時間到達(dá)時(11時35分)，裝置發(fā)出關(guān)閥信號，使?fàn)顟B(tài)顯示器27熄滅，光電隔離器19切斷送往閥門操作器23的信號，使其驅(qū)動排水調(diào)節(jié)閥8關(guān)閉。過5分鐘后(11時35分)裝置發(fā)出排泥調(diào)節(jié)閥9開啟信號，使排泥狀態(tài)顯示器28發(fā)光，光電隔離器20將開排泥調(diào)節(jié)閥9的信號送給閥門操作器24，使其驅(qū)動排泥調(diào)節(jié)閥9開啟。此時工藝過程運(yùn)行在排泥階段，當(dāng)運(yùn)行到11時55分則裝置發(fā)出關(guān)排泥調(diào)節(jié)閥的信號，使排泥狀態(tài)顯示器28熄滅，光電隔離器20切斷送給閥門操作器24的開閥信號，使其驅(qū)動排泥調(diào)節(jié)閥9關(guān)閉，再經(jīng)5分鐘后即可完成一個工作周期。操作人員如果還要繼續(xù)進(jìn)行廢水凈化處理，則可再次啟動裝置進(jìn)入運(yùn)行，而不需要重新設(shè)定。如需要修改參數(shù)可在系統(tǒng)運(yùn)行后再進(jìn)行，將會更為方便。應(yīng)用本裝置控制工藝系統(tǒng)完成一個工作周期后即可使COD去除率等工藝指標(biāo)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。工藝系統(tǒng)的工作過程自動化水平提高，使工藝設(shè)備的運(yùn)行效率提高15％，間接地節(jié)約原料及能源。由于其結(jié)構(gòu)簡單，成本低所以可節(jié)省投資。
權(quán)利要求1 一種抗菌素生產(chǎn)廢水處理過程控制裝置，它由溫度傳感器1、泥面?zhèn)鞲衅?、液位傳感器3、PH酸度計(jì)4、溶解氧檢測儀5及進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6、進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7、排水調(diào)節(jié)閥8、排泥調(diào)節(jié)閥9和儀表柜10組成，其特征在于所述儀表柜中包括A 一個操作、顯示、報警控制電路，由內(nèi)置控制程序的單片微處理器32、顯示驅(qū)動電路15、參數(shù)顯示器16a、時間顯示器16b、設(shè)定鍵29、增值鍵30、減值鍵31、報警電路34組成，單片微處理器32的I/O口線與顯示驅(qū)動電路15的信號輸入端及控制端相連接，驅(qū)動電路15的輸出端分別與參數(shù)顯示器16a，時間顯示器16b中的數(shù)顯電路連接構(gòu)成顯示電路，而設(shè)定鍵29，增值鍵30，減值鍵31分別與單片微處理器32的I/O口線連接并通過相應(yīng)編碼組合完成不同操作，報警電路34與單片微處理器32的口線連接構(gòu)成參數(shù)超限報警電路，B一個信號轉(zhuǎn)換電路，由多路切換開關(guān)11、電流/頻率轉(zhuǎn)換電路12、光電隔離電路13、14組成，多路切換開關(guān)11的輸入端分別與溫度傳感器1、泥面?zhèn)鞲衅?、液位傳感器3、PH酸度計(jì)4、溶解氧檢測儀5相連接，多路切換開關(guān)11的控制端經(jīng)由光電隔離電路13與單片微處理器32的I/O口線相連接，以獲得切換必需的選通信號，而多路切換開關(guān)11的公共輸出端與電流/頻率轉(zhuǎn)換電路12連接，將被選通的傳感器信號轉(zhuǎn)換成頻率信號，經(jīng)由光電隔離電路14送給單片微處理器32的計(jì)數(shù)輸入端，C 一個控制輸出電路，由狀態(tài)顯示器25、26、27、28，光電隔離電路17、18、19、20，閥門操作器21、22、23、24組成，狀態(tài)顯示器25的輸入端與單片微處理器32的I/O口線相連，狀態(tài)顯示器25的輸出端經(jīng)光電隔離電路17與閥門操作器21相連構(gòu)成對進(jìn)水調(diào)節(jié)閥6的控制電路，而狀態(tài)顯示器26的輸入端與單片微處理器32的I/O口線相連，狀態(tài)顯示器26的輸出端經(jīng)光電隔離電路18與閥門操作器22相連，構(gòu)成對進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7的控制電路，又狀態(tài)顯示器27的輸入端與單片微處理器32的I/O口線相連，狀態(tài)顯示器27的輸出端經(jīng)光電隔離電路19與閥門操作器23相連，構(gòu)成排水調(diào)節(jié)閥8的控制電路，狀態(tài)顯示器28的輸入端與單片微處理器32的I/O口線相連，狀態(tài)顯示器28的輸出端經(jīng)光電隔離電路20與閥門操作器24連接，構(gòu)成排泥調(diào)節(jié)閥9的控制電路。
2 如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于單片微處理器32是采用AT89S8252型單片微處理器，該單片微處理器內(nèi)部具有可編程看門狗電路，本裝置將看門狗監(jiān)視時間設(shè)置在1～65536毫秒內(nèi)。
3 如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，光電隔離電路13和14使裝置輸入信號電路與微處理器32，實(shí)現(xiàn)電磁隔離，由光電隔離電路17、18、19、20使裝置控制輸出電路與微處理器32實(shí)現(xiàn)電磁隔離。
專利摘要本實(shí)用新型是一種抗菌素生產(chǎn)廢水處理過程控制裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)整個工藝過程的參數(shù)檢測、顯示、報警、操作提示及時間周期和時間順序的控制,采用單片微處理器及外圍電路與檢測儀表和調(diào)節(jié)閥共同構(gòu)成一個電路先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格低廉、使用方便的工藝過程控制裝置。本裝置可提高工藝過程的自動化水平,使工藝設(shè)備的運(yùn)行效率提高,減少工藝過程中的故障,從而間接地節(jié)約生產(chǎn)原料及能源。
文檔編號G05B13/02GK2396418SQ9823313
公開日2000年9月13日 申請日期1998年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月9日
發(fā)明者劉亞軍, 邢定奎 申請人:機(jī)械工業(yè)部第七設(shè)計(jì)研究院