基于单片机的自来水自动加氯控制仪的设计

　　1 引言

　　由于工业的蓬勃发展的同时，环保治理没有及时跟上，地面水污染日益严重，水源水质逐渐恶化，为了降低出水长水色度、氨氮和有机污染物的含量，许多水厂在常规处理工艺中加大了氯的投加量，但其效果并不明显，反而增加了出厂水中三氯甲烷等卤代烃和突变物质的含量。面对这种状况，传统的常规水处理工艺已显得力不从心，研究新的水处理工艺，利用先进的自动化控制技术，改善出厂水水质，已成为了一个迫切需要解决的问题。

　　针对传统水处理工艺的种种缺陷，本文拟通过使用AT89C52单片机为核心，设计一套通过MCU控制电磁泵进行加氯，从而改善出厂水水质的控制系统。该系统较原有系统具有更科学、更合理的特点，并且有效地降低了氯耗。

　　2 水处理工艺流程简介

　　原水通过取水泵房、输水管道进人净水厂，在管式混合器之前投加混凝剂和加氯，经絮凝沉淀池沉淀，气水反冲洗滤池过滤，再经后加氯，进人清水池，再由送水泵房送至城市管网。其中加氯是自来水厂净水工艺中极为重要的环节。自动加氯的实现，可以最大限度地改善水厂出厂水水质。水厂的自动加氯系统一般由前加氯与后加氯组成，前加氯主要是杀灭水中的微生物、细菌、氧化有机物及延长加氯消毒的接触时间，同时可起到助凝、助滤作用;后加氯主要是补充第一次原水加氯(前加氯)后的余氯不足，保证余氯量达到规定指标。水处理工艺流程如图1所示。

　　3 加氯控制仪的硬件设计

　　自来水加氯加药控制系统主要由MCU主(单片微型计算机)、MCU从、数据采集电路、故障监控电路、电源控制电路、报警电路、人机界面和投药自控电路等部分组成。控制器结构框图如图2所示。

　　3.1 MCU

　　MC U采用AT M E L 公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机AT89C52和AT89C2051微处理器。

　　设计中由于水处理过程中加药前加氯点和后加氯点之间需要经过沉淀池和过滤池，距离较远，考虑到使用一个MCU时信号的衰减，所以在前加氯点使用另一个从MCU，主从MCU之间通过RS485方式进行通讯。主MCU将人机界面处获得的设定值等相关数据传输给从MCU，通过这些数据从MCU控制电磁泵完成水处理的前加氯过程。从MCU将通过定时方式获得处理水流量值并将该数据传输给主MCU，用以控制电磁泵完成水处理的后加氯。

　　3.2 数据采集电路

　　数据采集电路由余氯传感器、后置处理电路和A/D转换电路等几部分组成。其主要作用是通过余氯传感器测得当前处理水余氯值4~20mA电流信号，再经运算放大器组成的放大和调零电路，转化成A/D转换芯片可处理的0~5V电压信号，最后经A/D转换进入主MCU。同时通过从MCU获得当前水的流量值。