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基于LabVIEW的污水處理吸附柱在線測控系統2005年7月(1)

摘要   介紹了基于LabVIEW的污水吸附柱測控系統,該系統具有實時數據采集及遠程實時控制的功能。綜合運用LabVIEW圖形化編程技術、數據處理和實時通信的特點,重點闡述和分析了測控系統的數據采集、數據通信、數據顯示、數據存儲和實時控制等功能。該測控系統用于實際的污水處理吸附試驗現場,取得了很好的效果。

關鍵詞  LabVIEW    監控系統    數據通訊    污水處理      吸附柱

0 引言

   在人類的日常生活中,在工業生產中,都會產生大量并向外排放的廢數污水。這些排放出來的污水中,含有大量有毒物質,容易形成不易消失的泡沫,給自然環境帶來許多不利影響,對水生動植物以及人類都會造成嚴重的危害。因此污水處理顯得十分重要。

在污水處理系統中,采用陰離子樹脂或活性炭吸附柱吸附有害物質,是一種很好的污水處理方法[1]。

本文介紹的是根據吸附處理原理[2],研究和開發的基于LabVIEW的吸附柱測檢系統。

1 吸附柱測控系統的組成

1.1 LabVIEW開發環境

所謂虛擬儀器,就是在通用計算機平臺上,用戶根據自己的需求定義和設計儀器的測試功能,其實質是將傳統儀器硬件和最新計算機軟件技術充分結合起來,以實現并擴展傳統儀器的功能。它是計算機硬件資源、儀器硬件、數據分析處理軟件、通信軟件及圖形用戶界面的有效結合。與傳統儀器相比,虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價格比、可操作性等方面都具有明顯的技術優勢。虛擬儀器技術的提出及發展,標志著21世紀自動測試與電子測量儀器技術發展的一個重要方向[3]。

LabVIEW(laboratory  virtual  instrument  engineering  workbench)是一種基于圖形編程語言(G語言)的開發環境,這種環境是目前國際上應用最廣的虛擬儀器開發環境之一。它是美國NI公司的產品,主要用于儀器控制、數據采集、數據分析和數據顯示等領域。

1.2  吸附柱測控系統的主要任務和功能

吸附柱測控系統是污水處理系統中的重要組成部分,要完成數據采集、分析、存儲和遠程控制等任務,主要功能有:

①實現吸附柱內污水的pH值的實時采集功能,主要由單片機系統完成:

②實現下位機和上位機的實時通信功能;

③由上位機實現pH值數據實時顯示功能,并將數據保存在數據庫中,備日后數據分析用;

④上位機根據pH實時值實時發出控制命令,使下位機完成控制功能,保持吸附柱的最佳工作狀態和污水的吸附處理?刂茖ο笫10個電磁閥,這10個電磁閥的操作使2個吸附柱輪流工作。

1.3  吸附柱測控系統的硬件設計

要完成數據的實時采集和上位機傳遞數據,執行控制命令等功能,因此硬件設計是系統的重要組成部分。本系統設計采用以Intel 8061為核心的AT89C55單片機組成下位機。硬件結構框圖如圖1所示:

圖中,pH傳感器檢測處理過的污水pH值,由此反映吸附柱的處理情況;傳感器信號由變送器轉換成4~20mA的標準電流信號,再由I/V功能模塊轉換為1~5V的電壓信號供AD轉換器,把模擬電壓信號轉換為數字信號,再由單片機系統把數據送往上位機系統。上位機系統負責數據分析處理、濾波以及顯示存儲。因此,下位機主要功能是采集數據和執行控制命令。

                圖1   下位機硬件系統框圖

2  吸附柱測控系統的軟件開發

2.1  下位機軟件設計

由于硬件系統已把吸附柱內pH信號提取出來并轉換成標準的電壓信號,因此下位機軟件設計包括采集、轉換的程序、和上位機通信程序以及控制程序等的編寫。程序設計框圖如圖2所示:

                   圖2  下位機軟件的開發設計

2.2 上位機軟件的開發設計

上位機軟件要完成的主要功能是:實時接收下位機傳來的采集數據;進行數據處理,如濾波等;將數據實時顯示在軟件界面上供軟件使用者閱讀;將數據存于后臺的數據庫中;操作者根據讀數隨時發布控制下位機及電磁閥的開關操作命令。該上位機軟件在LabVIEW開發環境下編寫,充分利用LabVIEW開發環境的數據處理、顯示、存儲等強大功能。

上位機軟件主要包括以下幾個功能模塊:

①數據顯示區域和串口通信接收數據模塊

數據由下位機采集并通過串口和LabVIEW進行通信連接,然后將數據顯示在數據顯示區域。串行通信中需要通過握手使發送和接收數據協調起來。LabVIEW7.0中有硬件和軟件握手協議,用VISA  Config-ure Serial Port. Vi 可以設置串口的波特率、數據位、奇偶校驗、流量控制(握手控制)等參數,使之與下位機系統的通信保持協調。VISA Read.vi的子VI用來讀取在串口設備上的數據,并將讀入的數據放入數據緩沖區。

對來自下位機的二進制的pH值進行數據處理,并將之轉化為0~14的浮點數顯示。

自動化儀表雜志|論文|基于LabVIEW的污水處理吸附柱在線測控系統2005年7月(1)


 


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以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
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