专利名称：多元自动加药控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，特别是涉及一种水处理工艺中应用的投药设备系统。
背景技术：
目前，水处理药剂的自动控制系统还集中在以混凝剂自动投加控制为主，其主要控制方法有模拟沉淀池法、流动电流法。应用于实际工程运行中存在以下缺点及难于解决的问题1传统自动加药系统中SCD流动电流法由于决定加药量多少的水质成分因素在理论上还不够完善，如原水浊度、温度、pH、污染因素以及非胶体颗粒干扰因素等参数变化都对SCD有很大影响，而在SCD反馈调节方法中，只采用了反映水中胶体稳定度的参数ζ电位来代表全部水质因素，因此该控制方法并不完全符合生产实际。
2同时，传感器缝隙小易造成堵塞，加药后不易形成絮粒，特别是滞后反应和水质变化对SCD影响较大，导致该方法适应性较差，准确度不够，达不到优化自动加药的要求，而对有机阴离子高分子絮凝剂的投加更是无法控制。在有的系统中，虽然采用了智能技术如专家系统、自学习模糊控制等方法，取得了一定效果，但并未完全解决加药量优化控制的问题。
3模拟沉淀池法由于水处理系统的大延时而无法迅速响应加药量的变化，并且很难建立起适应水质变化的控制模型，同时与工艺设备的结合时控制偏差较大，精度较差。
4目前的加药控制系统对药剂的适应性较差，没有充分考虑药剂的特性，不能与工艺设备完美结合，不能做水前调质控制和助凝剂辅助投加控制，对特殊水质(如低温、低浊等)的加药控制没有办法。
5目前实际工程所应用的自动加药设备工作效率较低，药剂浪费严重，没能做到药剂的最佳投加控制，难以适应水量变化较大的工程运行，当水量有较大变化时，改变投药量改变滞后现象。
传统加药系统难以实现系统处理效果的时时检测，在处理后结果在一定范围内浮动时，难以对各加药系统投加量进行微调，使各种药剂形成较大浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种多元自动加药控制系统，它通过各种仪表设备对水质指标的时时监控，反馈原水信息，在中央控制器内对应数学模型计算，模拟信号输出至加药设备，使各种药剂投加量达到最佳范围，保证出水水质。
本发明的技术方案是通过各种仪表设备，采集原水温度、浊度、流量等信号，传送至中心控制器，由控制器中的数学模型计算给出控制信号，控制加药系统，实现加药自动化。
流量计与中央处理器的流量输入端口连接，PH计与中央处理器的PH输入端口连接，浊度仪与中央处理器的浊度输入端口连接，COD仪表与中央处理器的COD仪表输入端口连接，温度传感器与中央处理器的温度输入端口连接。
中央处理器调质剂输出控制端口通过调质剂变频器与PH调节投加系统连接，中央处理器混凝剂输出控制端口通过混凝剂变频器与混凝剂投加系统连接，中央处理器助凝剂输出控制端口通过助凝剂变频器与助凝剂投加系统连接。
人机界面连接到中央处理器的Rs232端口。
其电路由D/A控制部分、数据存储部分、A/D采集部分、继电器控制、运放电路部分组成D/A控制部分转换芯片D/A模块D0-D7连接中央处理器控制器CPU的D0-D7，CS0连接CPU28脚，WR1、WR2连接CPU的29脚，19脚、20脚和8脚接电源。11脚、12脚接运放G3A的2脚、3脚，3脚接地，运放G3A的1脚经过电阻R0连接运放G3B的6脚与电阻R7，运放G3B的5脚经过电阻R9与地相连，R7与运放G3B的7脚连接。
数据存储部分A8连接中央处理器控制器CPU38脚，A9连接CPU37脚，A10连接CPU36脚，A11连接CPU35脚，A12连接CPU26脚，A13连接CPU27脚。存储器U03的22脚连接CPU的21脚，1脚、27脚接电源。D0-D7连接A/D的D0-D7。
存储器U03的A0-A7连接地址所存器U2的Q0-Q7，地址所存器U2的D0-D7连接CPU的A8-A15，1脚接地，11脚接CPU25脚。
A/D采集部分A/D模块IN0-IN7接现场仪表，D0-D7脚接存储器U03的D0-D7，D0-D2接CPU的D0-D2。
A/D的ALE连接转换芯片U11A的1脚，U11A的2脚、3脚连接CPU的29脚、24脚。
A/D的9脚连接转换芯片U11B的4脚，U11B的5脚、6脚连接CPU的32脚、24脚。AD的16脚接地，12脚接电源。
继电器控制部分P1.0-P1.7，P3.3连接CPU的9-16脚(AD0-AD7)与18脚，P1.0连接与门芯片U6的1脚，经过2脚到与非门芯片U7的1脚，经过其16脚到1BH。
P1.1连接与门芯片U6的3脚，经过4脚到与非门芯片U7的2脚，经过其15脚到2BH。
P1.2连接与门芯片U6的5脚，经过6脚到与非门芯片U7的3脚，经过其14脚到3BH。
P1.3连接与门芯片U6的9脚，经过8脚到与非门芯片U7的4脚，经过其13脚连接电阻R10再连接WSD。
P1.4连接与门芯片U6的1脚，经过2脚到与非门芯片U7的1脚，经过其16脚连接电阻R1再连接1HD。
P1.5连接与门芯片U6的3脚，经过4脚到与非门芯片U7的2脚，经过其15脚连接电阻R2再连接2HD。
P1.6连接与门芯片U6的5脚，经过6脚到与非门芯片U7的3脚，经过其14脚连接电阻R4再连接3HD。
P1.7连接与门芯片U6的9脚，经过8脚到与非门芯片U7的4脚，经过其13脚连接电阻R5再连接BPD。
P3.3连接与门芯片U6的11脚，经过10脚到与非门芯片U7的5脚，经过其12脚连接电阻R6再连接CYD。
运放电路部分SR经过电阻R18进地，同时进入信号处理接口运放G2A的3脚，运放G2A的4脚接电源，11脚接地，1和2脚连接，经过R11进入运放G2C的10脚，运放G2C的9脚与8脚短接，8脚接IN1与R13。
RV1一端接电源一端接地，中间与运放G1D的12脚连接，运放G2D的13脚与14脚连接，11脚接地，14脚连接R12，再连接RV2与R13连接进入运放G2B的5脚，运放G2B的6脚与7脚连接，7脚连SPOUT。
BRIGE经过电阻R17进地，同时进入运放G1A的3脚，运放G1A的4脚接电源，11脚接地，1和2脚连接，经过R14进入运放G1C的10脚，运放G1C的9脚与8短接，8脚接IN0与R16。
RV3一端接电源一端接地，中间与运放G1D的12脚连接，运放G1D的13脚与14脚连接，14脚连接R15，再连接RV4与R16连接进入运放G1B的5脚，运放G1B的6脚与7脚连接，7脚连POUT。
本发明的有益效果是1、中央计算设备中丰富的多参数水质处理数学模型可广泛的适应水质水量变化，同时根据实际运行情况，具有灵活的参数重置功能。
2、参数采集、反馈、输出系统，水质参数模型处理系统、加药控制系统模型，三部分主要程序在中央计算系统内分别设置，避免了计算的复杂性产生的逻辑错误，系统运行稳定。防止系统瘫痪。
3、参数取样设备能够准确、快速反馈处理前期水质信号，调节加药系统，能使各药剂投加处于最佳状态，使药剂充分发挥反应，从而节省药剂的投加量。
4、本多元加药控制系统能够广泛的适应水处理的各种药剂，并能够根据实际处理情况，准确调节药量投加，做到精确控制，最大限度的节省药剂的投加，节省运行成本。
5、本发明在药剂投加控制中采用了拟合、自适应等非线性数学模型控制技术，具有反应迅速，抗扰动能力强的优点。
6、本技术设备能够通过后置参数检测传感器进行参数检测，同时反馈信号，经中央计算系统程序计算后，输出药剂投加控制设备微调信号，使药剂投加量更加精确，防止药剂损失。
7、本技术设备能够适应各种水处理工艺，适应多种水处理药剂，达到预期控制处理效果。
8、根据工程实际要求，系统设备可实现无人值守，节约人力资源，做到经济运行，也可手动设置操作。
图1是本发明的系统框图；图2是本发明D/A控制部分电路图；图3是本发明数据存储部分电路图；图4是本发明A/D采集部分电路图；
图5是本发明继电器控制电路图；图6是本发明运放电路部分电路图；图7是本发明电源部分电路图；具体实施方式
实施例1根据水质参数的在控制系统中所起的作用建立数学控制模型1、通过在线PH计输出的标准4-20mA电流信号到中央处理设备中，如果水处理工艺上具有调质功能，则中央处理设备输出0-10V或4-20mA信号控制调质剂的变频剂量投加。如果工艺设备没有调质功能，则PH计的4-20mA信号参加混凝剂的剂量投加控制。
2、根据原水浊度仪、COD、PH计、温度等在线仪表采集的参数及输入中央处理设备的标准4-20mA信号，通过中央处理设备的数学模型运算(运用神经网络、拟合、自适应)确定加药量的单耗，通过流量计采集并输入中央处理设备的标准4-20mA信号，在中央处理设备中确定加药量，输出0-10V或4-20mA信号控制变频器，通过变频器的调速控制来控制混凝剂剂量泵的剂量投加。并通过出水浊度的4-20mA信号到中央处理设备中做80％-120％的反馈予输出微调处理。
3、在处理特殊水质需要助凝剂投加时，根据混凝剂的投加的加药量做同比例、同步投加，其中在程序设计中对低温时的助凝剂投加，做了特殊模型运算处理，由中央处理设备输出0-10V或4-20mA信号控制变频器，由变频器控制剂量泵控制助凝剂的剂量投加。
图3、图4为混凝剂的单路主控制原理图，由CPU、数据采集A/D模块、数据输出转换模块D/A等组成。现场浊度传感器、流量传感器的模拟信号经过滤波、运放、整定等处理。经过A/D脚12与16采集的信号直接入A/D模块转化为二进制码，转化的二进制码经由D0-D7进中存储器，其存储控制位由CPU导通，每导通一次存储一次数据，进入存储器的数据，经由CPU控制进入CPU进行处理，其内部经过算式得出结果，将结果转化为二进制代码，由CPU经过D0-D7直接输出二进制控制D/A模块，通过控制进入D/A模块，D/A模块根据接收的二进制代码，根据量程转化为相应的模拟信号通过11、12脚输出电压信号，电压信号再经过变换电路转变为需要的4--20MA电流值，控制变频器的运行。由P1.0-P1.7为继电器控制，主要控制现场的阀门通断。
操作运行过程；在水处理加药控制系统中安装多元自动加药系统，对原水、出水相关指标进行参数检测，反馈信号，计算处理，模拟信号输出，计量投加等工序。
该系统设备组成可分为水质参数取样设备、中央计算设备、药剂投加控制设备等部分。取样设备根据测定要求，包括原水流量、浊度、温度、PH、COD等参数取样传感器。
中央计算设备由各类数字智能芯片、神经控制网络、PAC控制仪、工业电脑等组成，中央控制设备内固有多参数影响水质加药数学模型。
加药投加控制系统为药剂投加所需的各类投加设备，变频设备，可进行冲程变频调节。
取样设备可获得原水时时水质参数，通过取样传感器，各水质前置参数反馈信号输入至控制系统中央计算设备。根据系统中央计算设备根据设备中原有的多参数水质处理数学模型，计算各药剂投加量结果，时时输出调节模拟信号，进入药剂投加设备控制系统，通过变频器或冲程控制器改变药剂投加量。同时通过出水在线浊度信号反馈，经系统中央计算设备修正数学模型后，相应传感器输出各药剂修正后的流量微调信号至加药控制设备，使药剂投加量更加准确。保证出水水质，节省药剂量。
权利要求
1.一种多元自动加药控制系统，其特征是通过各种仪表设备，采集原水温度、浊度、流量等信号，传送至中心控制器，由控制器中的数学模型计算给出控制信号，控制加药系统，实现加药自动化。
2.根据权利要求1所述的一种多元自动加药控制系统，其特征是流量计与中央处理器的流量输入端口连接，PH计与中央处理器的PH输入端口连接，浊度仪与中央处理器的浊度输入端口连接，COD仪表与中央处理器的COD仪表输入端口连接，温度传感器与中央处理器的温度输入端口连接；中央处理器调质剂输出控制端口通过调质剂变频器与PH调节投加系统连接，中央处理器混凝剂输出控制端口通过混凝剂变频器与混凝剂投加系统连接，中央处理器助凝剂输出控制端口通过助凝剂变频器与助凝剂投加系统连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种多元自动加药控制系统，其特征是电路由D/A控制部分、数据存储部分、A/D采集部分、继电器控制、运放电路部分组成D/A控制部分，转换芯片D/A模块D0-D7连接中央处理器控制器CPU的D0-D7，CS0连接CPU28脚，WR1、WR2连接CPU的29脚，19脚、20脚和8脚接电源；11脚、12脚接运放G3A的2脚、3脚，3脚接地，运放G3A的1脚经过电阻R0连接运放G3B的6脚与电阻R7，运放G3B的5脚经过电阻R9与地相连，R7与运放G3B的7脚连接；数据存储部分，A8连接中央处理器控制器CPU38脚，A9连接CPU37脚，A10连接CPU36脚，A11连接CPU35脚，A12连接CPU26脚，A13连接CPU27脚；存储器U03的22脚连接CPU的21脚，1脚、27脚接电源；D0-D7连接A/D的D0-D7；存储器U03的A0-A7连接地址所存器U2的Q0-Q7，地址所存器U2的D0-D7连接CPU的A8-A15，1脚接地，11脚接CPU25脚；A/D采集部分，A/D模块IN0-IN7接现场仪表，D0-D7脚接存储器U03的D0-D7，D0-D2接CPU的D0-D2；A/D的ALE连接转换芯片U11A的1脚，U11A的2脚、3脚连接CPU的29脚、24脚；A/D的9脚连接转换芯片U11B的4脚，U11B的5脚、6脚连接CPU的32脚、24脚。AD的16脚接地，12脚接电源；继电器控制部分，P1.0-P1.7，P3.3连接CPU的9-16脚(AD0-AD7)与18脚，P1.0连接与门芯片U6的1脚，经过2脚到与非门芯片U7的1脚，经过其16脚到1BH；P1.1连接与门芯片U6的3脚，经过4脚到与非门芯片U7的2脚，经过其15脚到2BH；P1.2连接与门芯片U6的5脚，经过6脚到与非门芯片U7的3脚，经过其14脚到3BH；P1.3连接与门芯片U6的9脚，经过8脚到与非门芯片U7的4脚，经过其13脚连接电阻R10再连接WSD；P1.4连接与门芯片U6的1脚，经过2脚到与非门芯片U7的1脚，经过其16脚连接电阻R1再连接1HD；P1.5连接与门芯片U6的3脚，经过4脚到与非门芯片U7的2脚，经过其15脚连接电阻R2再连接2HD；P1.6连接与门芯片U6的5脚，经过6脚到与非门芯片U7的3脚，经过其14脚连接电阻R4再连接3HD；P1.7连接与门芯片U6的9脚，经过8脚到与非门芯片U7的4脚，经过其13脚连接电阻R5再连接BPD；P3.3连接与门芯片U6的11脚，经过10脚到与非门芯片U7的5脚，经过其12脚连接电阻R6再连接CYD；运放电路部分，SR经过电阻R18进地，同时进入信号处理接口运放G2A的3脚，运放G2A的4脚接电源，11脚接地，1和2脚连接，经过R11进入运放G2C的10脚，运放G2C的9脚与8脚短接，8脚接IN1与R13；RV1一端接电源一端接地，中间与运放G1D的12脚连接，运放G2D的13脚与14脚连接，11脚接地，14脚连接R12，再连接RV2与R13连接进入运放G2B的5脚，运放G2B的6脚与7脚连接，7脚连SPOUT；BRIGE经过电阻R17进地，同时进入运放G1A的3脚，运放G1A的4脚接电源，11脚接地，1和2脚连接，经过R14进入运放G1C的10脚，运放G1C的9脚与8短接，8脚接IN0与R16；RV3一端接电源一端接地，中间与运放G1D的12脚连接，运放G1D的13脚与14脚连接，14脚连接R15，再连接RV4与R16连接进入运放G1B的5脚，运放G1B的6脚与7脚连接，7脚连POUT。
全文摘要
一种多元自动加药控制系统，属于水处理技术领域，其特征是通过各种仪表设备，采集原水温度、浊度、流量等信号，传送至中心控制器，由控制器中的数学模型计算给出控制信号，控制加药系统，实现加药自动化；有益效果是1.中央计算设备中丰富的多参数水质处理数学模型可广泛的适应水质水量变化。2.避免了计算的复杂性产生的逻辑错误，系统运行稳定。防止系统瘫痪。3.参数取样设备能够准确、快速反馈处理前期水质信号。4.本多元加药控制系统能够广泛的适应水处理的各种药剂。5.具有反应迅速，抗扰动能力强的优点。
文档编号B01D21/01GK1958140SQ20061001723
公开日2007年5月9日 申请日期2006年10月11日 优先权日2006年10月11日
发明者徐立群, 胡明涛, 徐宏伟, 朱辉 申请人:上海立源水处理科技发展有限公司