专利名称：一种抗菌素生产废水处理过程控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及抗菌素生产废水处理的过程控制。
由于抗菌素生产废水处理过程中应用的常规仪表，只能对某个工艺参数单独进行检测显示控制。而在许多情况下，工艺过程需要几个参数来确定工艺过程的状态时，控制系统就会变的复杂而庞大，甚至有些功能仍不能实现。
近年来可编程控制器PLC可以将整个工艺过程的多个参数连接起来，构成功能齐全的控制装置。但因其设计时考虑到装置自身的通用性、功能的完整性及用户程序二次开发功能的必要性等方面的要求，亦使系统变得复杂，其价格昂贵，且对应用和开发均有较高的要求。对于一个特定的工艺过程控制，就显得很不经济。对于简易型PLC来讲，又存在设定时间周期和顺序控制参数在线修改不方便或不能修改。控制状态显示不直观或无显示。程序编制和更改及写入需要有专门设备和专业人员操作等问题。因此，对某个特定的工艺过程，如何设计一种既能满足工艺控制要求，又能达到先进、简单、经济、操作方便的过程控制装置，一直是本专业人员努力探讨的问题。
本实用新型的目的就是要设计一种抗菌素生产废水处理过程控制装置，使其满足工艺过程的控制要求，达到装置设计先进，结构简单，运行可靠，成本低廉，使普通工艺操作人员只依照简要的使用说明就能灵活操作的目的。
本装置由以下三部分组成详见
图1第一部分由安装于现场的温度传感器1，液位传感器3，泥面传感器2，PH酸度计4，溶解氧检测仪5组成。其功能是完成工艺过程参数的检测。第二部分由安装于现场的进水调节阀6，进气调节阀7排水调节阀8，排泥调节阀9组成。其功能是接受阀门操作器控制，实现对工艺过程参数自动调节。第三部分是安装于控制室的仪表柜10，仪表柜10上装有单片微处理器、参数显示器、操作键及相应的信号输入电路，控制输出及状态显示电路和阀门操作器(详细结构见图3)。其功能是完成检测参数的运算和显示，顺序时间的显示，顺序控制状态显示，对某个工艺阶段进行识别，并根据检测工艺参数和设定的条件做出判断、选择、发出预警信号或操作提示，对时间周期或时间顺序进行修正，并最终发出正确的控制信号。另外还可以对有关设定的工艺参数进行在线检查和修改，还具有强制进入某一工艺阶段运行的功能使工艺过程控制变的更加方便和灵活。
由于采用了新型单片微处理器AT89S8252，使硬件电路具有以下特点，电路不需要外加存贮器，单片微处理器具有8K字节可下载闪速存储器，做为应用软件存贮器，2K字节EEPROM做为数据存贮器解决了掉电使内部数字丢失问题。256字节RAM做为软件运行的暂存区。三级程序存储器加密。32条I/0线。可编程WATCH DOG看门狗电路。3个16位定时器/计数器。6个二级中断源结构。一个全双工串行口为系统设计成网络工作站提供了硬件基础。可见只要增加少量外围电路即可组成一个功能先进，结构简单，运行可靠且经济实用的控制装置。在软件编程方面由于AT89S8252产品与MCS-51TM系列产品兼容，所以任何可以开发51系列单片机的装置只要增加一个适配接口就可方便地实现对AT89S8252的编程、调试、写入。这将使编程变的极为方便。本装置的软件编程中，在保证实现工艺过程控制功能的基础上，尽量使系统操作简便，以达到普通工艺操作人员都能方便应用装置的目的。
本装置的工作过程简述如下从电路系统图2看，当温度1、泥面2、液位3、PH酸度计4、溶解氧5等传感器的信号由多路电子开关11，根据光电隔离电路13送来的选通信号，接入某一传感器的信号，该信号被送入电流/频率转换电路12，转换为相应频率信号，经由光电隔离电路14，送入微处理器32的计数器输入端，微处理器32对该频率信号进行相应处理后，将显示值通过显示驱动电路15，送给参数显示器16a，进行显示(参数可定点显示，也可各点依次循环显示)。此时，时间显示器16b显示的是运行时间。微处理器32根据已设定的顺序时间和工作条件，与检测的参数及实际运行时间进行比较，以确定某一时间到达并符合某一参数条件的控制输出。以进水调节阀关时间到为例，当液位信号达到80％，运行时间达到4小时，微处理器32检查到符合进水调节阀关的设定条件，就发出控制信号使进水调节阀状态指示器25不发光，光电隔离电路17切断送给阀门操作器21的开阀信号，阀门操作器21将驱动进水调节阀6处于关闭状态，同时显示阀门处于关闭状态，这里要说明的是阀门操作器21还为控制回路提供了一个后备手操作器，以备工艺系统在故障状态下实现紧急处理。其它参数的检测、显示以及其它几个调节阀的控制动作与上述举例基本相同。这里就不一一赘述。
图1是该装置的控制系统。
图2是该装置的电路系统图。
图3是该装置的电路原理图。
以本装置用于某制药厂抗菌素生产废水净化处理过程为例，装置开始工作前首先通过面板上设定键29，增值键30，减值键31，依次设定温度为25℃，液位为80％，泥面为1米，PH值为6.5，溶解氧为3mg/L，以上参数超出将都给出报警及操作提示，继续设定进水调节阀6开时间为2分钟，关时间为4小时。进气调节阀7开时间为15分钟，关时间为9小时。排水调节阀8开时间10时30分，关时间11时30分。排泥调节阀9开的时间11时35分，关时间为11时55分。整个工作周期设定为12小时。当所有参数设定完毕，即可同时按下30和31两键5秒钟后，系统进入运行状态，2分钟后进水调节阀6开时间到装置发出控制信号，进水状态显示器25亮表示工艺进入进水阶段，光电隔离器17送开阀信号给21，阀门操作器21驱动进水调节阀6打开，将生产废水引入曝气池33中。15分钟后进气调节阀7开的时间到，控制信号使进气状态显示器26发光，光电隔离器18送开阀信号给阀门操作器22，使其驱动进气调节阀7打开。工艺运行在进水、进气阶段。在此期间装置对温度、液位、泥面、PH值、溶解氧等传感器送来的信号进行判断，并确定工艺过程是否正常，是否有参数超限，是否要给出操作提示，例如药剂投入量的增、减等将会显示在显示器16a上，若有参数超限微处理器32触发报警电路34发出报警。当工艺系统进行到4小时，装置发出关进水调节阀6的信号，使状态显示器25熄灭，光电隔离器17切断送给阀门操作器21的信号，使其驱动进水调节阀6关闭。此时工艺运行在反应阶段。在反应阶段、前述各传感器来的信号的显示，判别发出报警等工作照常进行。当工艺运行到9小时，装置发出关进气调节阀7的信号，使进气状态显示器18熄灭，光电隔离器18切断送给阀门操作器22的开阀信号，使其驱动进气调节阀7关闭，此时工艺系统进入闲置阶段。这时泥面传感器2送来的信号将指示出沉淀物的多少，也即反映出泥水分离的效果，是否达到排水要求，当达到排水要求且排水设定时间(10时30分)到达时，装置发出开启排水调节阀8的信号，使排水状态显示器27发光，并通过光电隔离器19，送开阀信号给阀门操作器23，使驱动排水调节阀8开启。此时工艺过程进入排水阶段。接着装置根据液位传感器3的信号，检查排水状况，当液位高度及排水调节阀关时间到达时(11时35分)，装置发出关阀信号，使状态显示器27熄灭，光电隔离器19切断送往阀门操作器23的信号，使其驱动排水调节阀8关闭。过5分钟后(11时35分)装置发出排泥调节阀9开启信号，使排泥状态显示器28发光，光电隔离器20将开排泥调节阀9的信号送给阀门操作器24，使其驱动排泥调节阀9开启。此时工艺过程运行在排泥阶段，当运行到11时55分则装置发出关排泥调节阀的信号，使排泥状态显示器28熄灭，光电隔离器20切断送给阀门操作器24的开阀信号，使其驱动排泥调节阀9关闭，再经5分钟后即可完成一个工作周期。操作人员如果还要继续进行废水净化处理，则可再次启动装置进入运行，而不需要重新设定。如需要修改参数可在系统运行后再进行，将会更为方便。应用本装置控制工艺系统完成一个工作周期后即可使COD去除率等工艺指标达到国家排放标准。工艺系统的工作过程自动化水平提高，使工艺设备的运行效率提高15％，间接地节约原料及能源。由于其结构简单，成本低所以可节省投资。
权利要求1 一种抗菌素生产废水处理过程控制装置，它由温度传感器1、泥面传感器2、液位传感器3、PH酸度计4、溶解氧检测仪5及进水调节阀6、进气调节阀7、排水调节阀8、排泥调节阀9和仪表柜10组成，其特征在于所述仪表柜中包括A 一个操作、显示、报警控制电路，由内置控制程序的单片微处理器32、显示驱动电路15、参数显示器16a、时间显示器16b、设定键29、增值键30、减值键31、报警电路34组成，单片微处理器32的I/O口线与显示驱动电路15的信号输入端及控制端相连接，驱动电路15的输出端分别与参数显示器16a，时间显示器16b中的数显电路连接构成显示电路，而设定键29，增值键30，减值键31分别与单片微处理器32的I/O口线连接并通过相应编码组合完成不同操作，报警电路34与单片微处理器32的口线连接构成参数超限报警电路，B一个信号转换电路，由多路切换开关11、电流/频率转换电路12、光电隔离电路13、14组成，多路切换开关11的输入端分别与温度传感器1、泥面传感器2、液位传感器3、PH酸度计4、溶解氧检测仪5相连接，多路切换开关11的控制端经由光电隔离电路13与单片微处理器32的I/O口线相连接，以获得切换必需的选通信号，而多路切换开关11的公共输出端与电流/频率转换电路12连接，将被选通的传感器信号转换成频率信号，经由光电隔离电路14送给单片微处理器32的计数输入端，C 一个控制输出电路，由状态显示器25、26、27、28，光电隔离电路17、18、19、20，阀门操作器21、22、23、24组成，状态显示器25的输入端与单片微处理器32的I/O口线相连，状态显示器25的输出端经光电隔离电路17与阀门操作器21相连构成对进水调节阀6的控制电路，而状态显示器26的输入端与单片微处理器32的I/O口线相连，状态显示器26的输出端经光电隔离电路18与阀门操作器22相连，构成对进气调节阀7的控制电路，又状态显示器27的输入端与单片微处理器32的I/O口线相连，状态显示器27的输出端经光电隔离电路19与阀门操作器23相连，构成排水调节阀8的控制电路，状态显示器28的输入端与单片微处理器32的I/O口线相连，状态显示器28的输出端经光电隔离电路20与阀门操作器24连接，构成排泥调节阀9的控制电路。
2 如权利要求1所述装置，其特征在于单片微处理器32是采用AT89S8252型单片微处理器，该单片微处理器内部具有可编程看门狗电路，本装置将看门狗监视时间设置在1～65536毫秒内。
3 如权利要求1所述装置，其特征在于，光电隔离电路13和14使装置输入信号电路与微处理器32，实现电磁隔离，由光电隔离电路17、18、19、20使装置控制输出电路与微处理器32实现电磁隔离。
专利摘要本实用新型是一种抗菌素生产废水处理过程控制装置,能够实现整个工艺过程的参数检测、显示、报警、操作提示及时间周期和时间顺序的控制,采用单片微处理器及外围电路与检测仪表和调节阀共同构成一个电路先进、结构简单、运行可靠、价格低廉、使用方便的工艺过程控制装置。本装置可提高工艺过程的自动化水平,使工艺设备的运行效率提高,减少工艺过程中的故障,从而间接地节约生产原料及能源。
文档编号G05B13/02GK2396418SQ9823313
公开日2000年9月13日 申请日期1998年11月9日 优先权日1998年11月9日
发明者刘亚军, 邢定奎 申请人:机械工业部第七设计研究院