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反冲洗过滤器

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自动反冲洗筛网过滤器控制仪的设计

发布时间:2017-06-28 17:41:14 4年前 热度:1322 ℃

1引言

我国皮革行业经过数十年的跨越式发展,在世 界上确立了制造大国的地位,但不断的扩大再生产、

生产厂区的分散、对经济效益急功近利的追逐,及长 期以来对社会效益的无视,制革行业产生的污染对 生态环境的破坏已不容忽视。在国家不断出台的环 保政策及法规的约制下,维护生态平衡、降低污染指 数已成为衡量皮革产业健康可持续发展的重要标

“十二五”期间,随着工业格局的优化和互补,以 强化环境综合治理效能及提升产业综合竞争力为目 标的新型产业集群式工业园区逐渐形成,这种生产 模式运行的高效率、易管理等优越性逐步显现。皮革 行业的大型制革工业园区也应运而生,目前我国已 形成21个皮革行业特色工业园区,这些工业园区互 相关联配套、分工明确、专业化强,尤其便于对污染 的统筹防控、综合治理和清洁生产工艺的实施推广。

制革企业的废物处理主要分两部分,一部分是 含盐、含硫、含铬等废水的处理,主要采用化学方法 和物理化学结合法。另一部分是制革产生的固体废 物的处理,它既包括原皮加工过程产生的渣屑,还包 括各种废液处理后产生的固体废物,比如在脱毛工 艺、脱灰工艺、铬鞣工艺的废水处理时产生的固体 悬浮物和污泥等。这些固体废物的处理可以通过沉 降池来完成,但很多情况下,综合考虑时间的性价 比,会采用沉降与过滤相结合的方法。根据制革园 区环保体系建设的实际情况,针对制革废水处理的 特点,我们研究设计了自动反冲洗筛网过滤器控制 仪这一产品,它可广泛地应用于各种相关污水处理 的设备中。

筛网过滤器是一种简单而有效的过滤设备,造 价比较便宜,在国内外工业废水、城市生活废水及农 业灌溉系统中使用广泛。

筛网过滤器的过滤介质是尼龙筛网或不锈钢筛 网等。它主要用于过滤掉废水中的有机悬浮物、固体 渣屑、泥沙等污物。制革废水中含有大量的天然有机 物,当废水中有机悬浮物含量稍高时,尤其是当压 力较大时,大量的有机污物会粘在筛网上和挤进筛 网孔里,造成过滤系统水路不畅和堵塞,因此,筛网 需要经常清洗。

清洗的方法是:由控制阀控制水倒流经过筛网, 实现冲洗、除垢,即反冲洗。清洗分为人工清洗和自 动清洗两种方式。人工清洗:手动启动控制阀工作, 水倒流,冲洗筛网。自动清洗有定时冲洗和差压冲 洗。定时冲洗:人为设定时间间隔,启动控制阀工作, 水倒流,冲洗筛网。差压冲洗:差压变送器输出的值 与设定冲洗的压差值比较,超过设定值,启动控制阀 工作,倒流,冲洗筛网。差压变送器接在过滤器的 进、出水口上,筛网堵塞,压差变大。

目前国内市场上的筛网过滤器自动反冲洗控制

仪,只有少数几家生产。无论国内的还是国外的,销 售的价格较贵,并且功能不健全。特别是在相关参数 设置上,只有固定几档,用户无法根据实际需要进行 上下微调和细分,因此,在实际应用时,只能选上限 的档,造成冲水控制阀有多余的工作时间,既降低了 控制阀的使用寿命,又浪费了电能。所以,有必要开 发出一款成本低廉、功能健全的筛网过滤器自动反 冲洗控制仪,满足生产实际的需求。下面分述其构成 原理、设计方法及软件流程图。

2 硬件设计

2.1结构框图

筛网过滤器自动反冲洗控制仪的系统由七个单 元构成,结构见图1。

图1系统结构框图

2.2单片机

HT46R23为一款低价位、高性能比的Holtek新 一代八位型单片机,专门为需要A/D转换的产品而 设计,适合于测量仪器,如温度、湿度测量,小型电子 秤及充电机等电子产品中。它是8位高性能精简指 令集单片机,具有低功耗J/0使用灵活、多通道A/D 转换、I2C通信、看门狗定时器和低电压复位等功 能。其引脚布置见图2。

图2HT46R23引脚布置图

2.3差压信号输入电路

差压变送器选用1151DP5E型,配电器选用 SFP-1106型。1151DP5E型差压变送器主要用于测 量液体、气体等的差压,然后将其转换成4~20mA。 SFP-1106型配电器,它的电源是交流220V,它通过 DC-DC转换器向现场二线制1151DP5E型变送器 提供隔离24VDC电源,同时把从变送器来的4~20 mADC信号转换成隔离的1〜5VDC或4~20mA DC输出。

差压变送器、配电器与HT46R23构成的差压信 号输人电路接线见图3。由于配电器与控制仪相邻 安装,信号损失可以忽略不计,HT46R23的10引脚 (差压信号输人端)接配电器1〜5VDC的输出端。

通信,需用到三个口线,接线见图5C

图5    DS1302接线图

2.6显示电路

显示电路接线见图6,由芯片IC2、IC3,三极管 Q1~Q4,电阻R2~R5、R16〜R23,高亮度共阳极数 码管(型号为L5011-BH)组成。

图中发光二极管D1~D6是系统工作状态指示 灯。它们代表六种工作状态的含义,分别是:

若发光二极管D1亮,修改的参数为定时冲洗 的时间参数。

若发光二极管D2亮,修改的参数为差压冲洗

的压差参数。

若发光二极管D3亮,修改的参数为冲洗时间 参数。

若发光二极管D4亮,系统执行手动冲洗功能。 若发光二极管D5亮,系统执行定时冲洗功能。 若发光二极管D6亮,系统执行差压冲洗功能。

图6显示接线图 2.7报警、输出电路

报警、输出电路接线见图7。报警电路由R1、Q6 和扬声器组成。IC1的17(PWM0)引脚为双向输入 /输出口,可由软件设为PWM输出口。输出电路由 IC6、Q7,电阻R12、R27~R30,C16、D7、D8和控制阀 J1组成。D7是续流二极管,D8是控制阀工作指示

图3差压信号输入电路 2.4存储器电路

存储器选用AT24C02,用来存储三个参数,一 是定时冲洗的时间参数,二是差压冲洗的压差参数, 三是冲洗时间(阀的工作时间)参数。AT24C02的接 线见图4,存储器电路由IC1、IC4、R14、R15组成。

图4    AT24C02接线图

2.5时钟电路

时钟芯片选用DS1302,它是DALLAS公司推 出的慢速充电时钟芯片,内含实时时钟和日历。工作 时功耗很低,它广泛应用于电话传真等便携式仪器、 以及为电池供电的仪器仪表等。

在本系统中,时钟作时间基准用,它与设定的相 关时间参数比较,时间到,系统自动完成相应的输 出。DS1302与单片机之间采用同步串行的方式进行

灯。场效应管IRF540最大工作电流达28安培,确 保输出电路可带较大的负载。输出电路中作了抗干 扰设计,如用P521光耦合器,用IRF540作开关管, 控制阀的开、关,提高单片机工作的可靠性。

系统运行时,无论执行何种功能,始终采集差压 信号,并与设定的参数(差压冲洗的压差值)比较。当 采集的差压信号超过设定的参数20%时,IC1的17 (PWM0)引脚输出调制脉冲,驱动扬声器发声,报警 筛网堵塞。

系统执行定时冲洗功能,定时时间到,或系统执 行差压冲洗功能,差压信号超过设定值,IC1的PC4 口都输出低电平,IC6工作,Q7导通,控制阀J1线圈 得电,阀工作,水倒流,冲洗筛网。

图7报蔷、输出电路接线图 2.8按键电路

按键电路接线见图8,由K1(系统工作状态 键),K2(修改参数位选键),K3(参数加1键/开阀 键),K4(参数减1键/关阀键),上拉电阻R8、R9、 R10、R11组成。图中R13和C4组成单片机的上电 复位电路。

作,执行定时冲洗功能。若D6亮,系统自动工作,执 行差压冲洗功能。自动工作状态下,操作K2~K4键 无效。

2.9稳压电源电路

电源电路接线见图9,为了提高系统的可靠性, 硬件电源采用抗干扰设计。交流电源电路中加了低 通滤波器,由L1~12,05~08组成,它对工频交流 电的阻抗很小,而对于高频干扰信号具有很强的抑 制作用。电路中的+5V和+24V两种电源不共地。

图9电源接线图

3 程序流程框图

在软件的设计中,设置了很多子程序,较复杂的 工作在子程序中实现。主程序流程框图见图10。它 包括六个部分:系统初始化、采集差压信号、按键处 理、报警输出、定时控制和差压控制。

1) 系统初始化主要包括:引脚配置初始化、A/D 初始化、系统参数初始化等。

2) 采集差压信号:主要完成差压变送器传送来 的信号,实现A/D转换,并存储备用。

3) 按键判断:查按键是否操作,若是,则转到键 处理功能。

4) 报警判断:差压信号和设定的参数比较,若超 过20%,则转到报警输出子程序。

5) 定时控制判断:若是定时控制,则转到定时控 制输出子程序。

6) 差压控制判断:若是差压控制,则转到差压控 制输出子程序。

软件中有五个子程序:手动控制输出子程序、键

图8键盘、上电复位接线图

按键功能:依次操作K1键,D1~D6分别亮,系 统依次进入六种工作状态。若D1~D3亮,这三种工 作状态都是系统在修改不同内容的参数,操作K2 键,选择修改参数位,操作K3或K4键,修改参数 值。若D4亮,系统手动工作,操作K3键,开阀,操作 K4键,关阀,操作K2键无效。若D5亮,系统自动工

处理子程序、报警输出子程序、定时控制输出子程序 和差压控制输出子程序。

1) 手动控制输出子程序:主要完成键的功能识 别,实现阀的开、关控制。

2) 键处理子程序:若是修改参数,完成相关功能 的参数修改和存储;若是程序功能转换,实现功能转

图10主程序流程框图

移和状态指示。

3) 报警输出子程序:差压信号若超过设定参数 20%,输出调制脉冲,驱动扬声器发生报警。

4) 定时控制输出子程序:判断时钟时间是否超 过设定定时冲洗的时间值,若是,实现阀的开、关控 制。

5) 差压控制输出子程序:判断差压信号是否超 过设定差压冲洗的压差值,若是,实现阀的开、关控 制。

4 结束语

这款新的筛网过滤器自 动反冲洗控制仪,采用了有 看门狗、A/D转换功能的 HT46R23单片机,实现了实 时控制;采用有隔离功能的 配电器,有光电耦合器的输 出电路,系统工作更加可靠; 增加报警输出功能,系统具 有智能性;用户可用键盘设 置参数,使用更加灵活方便。 总之,该系统具有集成度高、 功能完善、成本低廉、性价比 高、运行可靠的优点,在生产 实践中得到了很好的应用。


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