单片机PH／ORP监控系统

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    摘　要：介绍、分析了单片机PH／ORP监控系统。
关键词：PH／ORP；系统概述；硬件设计；软件设计
　　众所周知，为了取得和确保我们居住环境的蓝天、绿草和碧水，一个重要的工作是对工业生产的废水进行处理后排放或回收利用。其方法有化学处理法，其中又有可借助PH／ORP监测控制仪组成的监测自控系统，对水质的PH值、ORP值自动进行监测和控制，使废水经处理后满足循环利用或排放要求。

1　系统概述
    该系统相关的工艺流程如下：
　　 酸、碱、重金属离子废水→调节池→还原反应槽→　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　沉淀池→清水池→清水排放或回用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑
含氰废水→调节池→氧化反应槽→沉淀池
　　 系统工作过程如下：
　　（1）调节池废水流入调节池，当达到控制高水位时废水泵自动把废水抽到反应槽进行化学处理，直至废水降到控制低水位时废水泵自动停止。
　　（2）反应槽（包括还原反应槽和氧化反应槽）通过PH／ORP电极测定废水PH／ORP值，当达到要控制的高点值时，控制药泵投药，搅拌泵进行搅拌，直至达到要控制的低点值时，控制药泵停止投药，搅拌泵停止搅拌。此后，系统又回到上述（1）的情况，如此反复循环，保证流入沉淀池、清水池的水其 PH／ORP值符合排放和回用的标准。
　　（3）沉淀池、清水池　废水经反应槽进行药物化学处理后流入沉淀池沉淀，再流入清水池达标排放或回用。

2　硬件设计
　　 （1）图1所示为主结线原理图。
　　


　　 其工作原理如下：
　　①当废水泵投入运行时（此时，QL，1QL和1KM合上），PH／ORP监控仪就开始并一直在工作：控制药泵是否应该投药；当废水泵停止运行时（QL或1QL或1 KM断电），监控仪和药泵也停止运行。
　　②搅拌泵功率虽不是很大，但启动电流要考虑，为了不影响PH／ORP监控仪的工作，搅拌泵用独立电源配电。
　　③废水泵、药泵等功率较小，起动电流不大，对PH／ORP监控仪影响不大，故共用一个电源。
　　 （2）图2所示为系统控制的单片机连接图。
　　P1.0-P1.7连接输入控制信号，P2.0-P2.3连接输出控制信号，高电平有效。按下开关Kb，系统启动、运行、测试；按下开关Ke，系统暂停；再按下开关Kb，系统继续运行。　
　　　


3　软件设计
　　 （1）根据系统要求，做法如下：
　　①系统运行、测试时输入P1口的控制信号分别是：P1．0，要控制的废水低水位；P1．1，要控制的废水高水位；P1．2，废水泵手动起动；P1．3，要控制的PH低点值；P1．4，要控制的PH高点值；P1．5，要控制的 ORP低点值；P1．6，要控制的ORP高点值；P1．7，搅拌泵手动起动。
　　 ②系统运行、测试时输出P2口的信号所控制的对象分别是：P2．0，1KM；P2．1，2KM；P2．2，3KM；P2．3，4KM。
　　 （2）程序流程如图3所示。
　　①主程序中进行堆栈指针、中断允许、中断开放等初始化。
　　②按下启动按键Kb时，外部

申请中断进入中断服务程序START。
　　③为防止Kb再次误动作，中断服务程序START中首先禁止

中断。
　　④为能使Ke按下时终止系统运行，将Ke按下时产生的外部中断

设为高优先级，同时为防止Ke再次误动作，中断服务程序PUASE中应禁止

中断。
　　⑤为保证Kb再次按下时能继续运行，PUASE中断程序中应开放

中断。
　　⑥为保证Ke按下后能回到主程序等待处，在PUASE中断程序中用POP调整中断返回位置。
　　（3）根据程序流程图（如图3）即可编出程序。
　　





4　主要电器
　　（1）单片机可选择应用普遍、接口容易、内存容量足够、价格适宜的MCS51系列机，如89C58。
　　（2）PH／ORP监控仪选用微电脑型，如LP系列的LP-3000，有高点控制和低点控制功能。
　　（3）断路器QL和1QL的额定电流应大于或等于线路计算电流［1］。可选用C45M型断路器产品［2］，如C45AD／2P（用于动力线路控制和保护，极数为两极）和C45Mvigi／2p（用于有漏电保护功能的漏电断路器，极数为两极）。
　　（4）交流接触器（图1的1 KM和4 KM）的额定电流应约为被控设备额定电流的1．25倍。可选用GMC系列交流接触器。如GMC-12/220和GMC-18/220等。　　
　　（5）液位控制器选用2位控制的YK-1。
5　实践和结论
　　本设计当初是根据系统工艺流程和工作过程的要求来进行的，后经历了二代5次方案比较，第一代（继电－接触器控制）：①正规、全面但较复杂的方案→②
实用、简单但有毛病的方案→③实用、简单、较完善的方案→第二代（工业控制计算机）：④PLC→⑤单片机才逐渐完成，反映较好，有关内容已应用于工程实践中产生社会效益和经济利益。他的优点是简单、实用、紧凑、符合要求。此外，由于采用了成套化PH／ORP监测控制仪和单片机，不但使系统监测和自控稳定、精确、可靠、功能完善、抗干扰性强、价格低廉，而且使设计简化、安装容易、操作简便。

　　参考文献


［1］周治湖．建筑电气设计［M］．北京：中国建筑工业出版社，1998．
［2］唐　海．建筑电气设计与施工［M］．北京：中国建筑工业出版社，2002．
         
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