毕业设计26某化工厂污水处理过程微机控制系统的设计1
污水处理控制系统设计1
摘要当前，我国大多数污水处理控制系统自动化程度低，安全性不高、管理不妥，效率普遍少于世界标准。
污水处理中的提水加药过程的自动化实现是急需解决的主要问题。
我国污水处理自动系统相对落后，污水处理成本高，污水处理厂处理后的水质量不稳定的放电，所以建立有效的计量分配机制，优化运行效果，降低运行成本，具有重要的理论和经济意义。
本文介绍了几种常用的污水处理的基本工艺和流程，通过对比分析，确定本系统中污水处理工艺及其控制系统总体方案，设计了一种基于施耐德昆腾系列PLC的污水处理工艺中的提水加药自动控制系统，实现了提水加药过程的全自动化和加药量的精确配比，解决了由于加药量不精确导致的排出污水水质不稳定的问题。
分别对系统的软硬件进行了设计，硬件方面主要包括PLC、变频器、电动闸阀以及传感器的选型设计；软件方面主要是对其控制程序的设计，包括手动自动切换、提水泵控制子程序、加药子程序、故障子程序等。
关键词：污水处理；变频；PLCAbstractAt present, in our country, most of the sewage treatment control system automation level is not high,, low safety, poor management. Their efficiency is commonly lower than the world standard. Automatic water dosing extraction process in wastewater treatment are the main problems to be solved. China’s sewage treatment cost is high, and the discharge of wastewater treatment plant treated water quality is not stable. Therefore, the establishment of effective dosing dispensing mechanism, optimize the operation effect, reduce operating costs, has important theoretical and economic significance.This paper introduces several basic techniques and processes of sewage treatment, through the comparative analysis, this system in the sewage treatment process and the overall scheme of control system is conformed, design an automatic control system forwater treatment in the sewage treatment process based on Schneider PLC, achieved the full automation of water dosing process and the exact ratio dosage, to solve the problem of unstable water quality of sewage discharged caused by the inaccuracy dosage. Design the system hardware and software respectively, hardware including PLC, frequency converters, electric valve and sensor design; Software including manual and automatic switching, lift pump failure, dosing control subroutine subprograms, subroutines and so on.Key Words：Sewage treatment; Frequency converter; PLC目录摘要 (I)Abstract (I)1 绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 污水处理控制系统的设计难点 (4)1.4 主要研究内容 (4)2污水处理控制系统过程综述 (5)2.1 污水处理的基本概念 (5)2.2 工业污水处理的工艺过程 (6)2.3 常用的工业污水处理控制方式 (9)2.4 工业污水处理工艺及现场布置方案 (9)3 工业污水处理控制系统硬件设计 (12)3.1 电控系统组成 (12)3.2 PLC介绍及选型 (12)3.3 变频器的介绍及选型 (15)3.4 其他系统资源配置 (16)3.5 电控原理图设计 (18)4 工业污水处理控制系统软件设计 (23)4.1 编程软件介绍 (23)4.2 控制系统总体控制流程设计 (23)4.3 各子程序设计 (24)4.4 施耐德PLC程序编写 (28)5 结论 (32)谢词 (33)参考文献 (33)附录1 (34)1 绪论1.1 研究背景和意义我国淡水资源不断减少，而且存在着较为严重的水污染现象。
某化工厂污水处理过程微机控制系统的设计-文献综述
文献综述随着人类社会的发展，随着现代工业的高速发展，工业废水污染已成为人们生活的主要危害之一。
工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。
随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。
对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。
目前，常用的污水回用处理方法有：（1）固液分离：絮凝、沉淀和过滤；（2）生物处理：好氧生物处理、氧化塘和消毒；（3）深度处理：活性炭、空气吹脱、离子交换、石灰处理、膜工艺和反渗透。
现今，一些国家投入大量资金和科研力量来开发和研制更新的、更有效的污水处理设备和工艺。
并对处理设备的监测、运行和管理实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。
美国在20世纪70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制，而且对主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数的自动测试和控制。
与国外相比，我国污水处理自动化控制和起步较晚。
进入20世纪90年代以后，污水处理厂才开始引入自动控制系统，但多是直接引进国外成套控制设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。
今年来，国内均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究，以寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制。
我国研制成功了带有实时ORP和pH控制系统的连续SBR反应器。
该系统由传感器、计算机、人机对话界面和控制部件组成。
传感器的模拟信号通过AD/DA转换成数字信号，对计算机实时采集的数据进行分析后，通过控制线路传递到继电器，由它开/关搅拌器、鼓风机等设备。
目前，我们已经开始远程测控污水处理系统。
在污水处理自动化装置中，PLC、DCS是两类应用最广泛的控制系统，上世纪80年代之前，这些控制系统的I/O 卡件均集中在远离现场的控制室内，与现场装置的连接线都是一对一直接接线。
在80年代后期，PLC、DCS两类控制系统先后推出远离控制室安装的远程I/O卡件，它安装在现场，可就近与现场装置连线，而这些远程I/O 卡件与PLC、DCS 系统安装在控制室的控制器是通过单根电缆的通讯实现信息交换。
污水处理厂的PLC控制系统设计
污水处理厂的PLC限制系统设计——污泥运输机的PLC程序设计1 污水处理工艺流程1.1工艺流程图图1.1工艺流程详图图1.2 工艺流程简图1.2 对工艺流程的阐述首先从厂外污水泵站提升到污水处理厂的污水，经过粗格栅，去除污水中较大的垃圾、漂移物；通过5台100KW和3台54KW 的污水泵将污水提升到细格栅，将较小的漂移物去除；在沉砂池搅拌、除砂；然后进入生化池进行厌氧、耗氧处理，经沉淀池泥水分别，上层澄清液作为净化后的清洁排放水；沉淀下来的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作为剩余污泥回流到污泥浓缩池，进一步浓缩，通过污泥处理系统，把泥浆态的污泥脱水、压滤，形成干污泥饼（如图1.2所示）。
1.3 主要设备的组成及限制方式主要设备活性污泥法的曝气方式可分为两大类：鼓风曝气及机械曝气两大类。
鼓风曝气系统的主要设备是鼓风机及扩散系统。
小污水厂的鼓风机一般接受罗茨风机及小型离心风机。
分散系统一般接受微孔曝气器。
但必需是适应于间歇曝气的运行方式。
鼓风机往往安装在SBR池旁边，以削减管路系统的造价。
由于污水厂较小，一般不设鼓风机房，仅在鼓风机上设罩棚。
这主要适用于厂矿企业内的污水处理厂，不严格限制噪音的状况。
假如污水厂毗临生活小区，若接受鼓风曝气则必需建鼓风机房，同时还要有相应的降噪措施，这样状况下宜接受机械曝气方式。
设备限制方式污水处理厂的设备均接受三级限制方式，即现场限制方式、MCC限制方式和微机限制方式。
目前，以MCC限制为基础，PLC 限制为主导的限制方式始终处于工业自动化限制领域的主战场，为各种各样的自动化限制设备供应了特殊牢靠的限制应用。
其主要缘由，在于它能够为自动化限制应用供应平安牢靠和比较完善的解决方案，适合于当前污水处理厂对自动化的须要。
限制系统接受“双入单出”的模糊限制器。
输入量为pH值给定值和测量值的偏差e以及偏差变更率ec，输出量为向加药泵供电的变频器的输入限制电压 u。
限制过程为限制器定时采样pH值和pH值变更率和给定值比较，得pH值偏差e以及偏差变更率ec，并以此作为 PLC限制器的输入变量，经模糊限制器输出限制变频器输出频率n，从而变更加药量使pH值保持稳定。
污水处理厂自动控制系统设计
污水处理厂自动控制系统设计污水处理厂自动控制系统设计一、引言污水处理是保障城市环境卫生和水资源保护的重要环节。
随着城市化进程的加快，污水处理厂的规模和技术要求也不断提高。
然而，传统的人工控制方式已经无法满足大规模、高效率、低成本的污水处理需求，因此自动控制系统的设计和应用变得尤为重要。
本文将以某污水处理厂为例，探讨自动控制系统的设计与实施，旨在提高污水处理过程的效率和质量，减少人力成本和环境污染。
二、系统工作流程在开始设计自动控制系统之前，首先需要了解污水处理厂的工作流程。
污水处理流程通常包括初次接收和预处理、主处理、二次处理和混合沉淀等过程。
各个处理过程之间的液位、浓度、温度等参数需要实时监测和控制，以确保处理效果。
三、系统硬件设计1. 仪表选择：根据不同的监测参数，选择合适的液位传感器、浓度传感器和温度传感器等仪表设备。
同时，需要在设计阶段考虑设备的可靠性、精度和适应环境等因素。
2. 控制器选择：根据处理过程的复杂性和实时性要求，选择合适的控制器。
常见的控制器包括PLC控制器和单片机控制器，可根据实际需求进行选择。
3. 通信设备选择：为了实现远程监测和数据传输，需要选择合适的通信设备。
选择时需要考虑距离、传输速率和可靠性等因素。
四、系统软件设计1. 数据采集与传输：利用采集装置实时采集各个处理过程中的参数数据，并通过通信设备将数据传输至服务器。
数据采集应具有高精度、高实时性和高可靠性。
2. 数据存储与分析：将采集到的数据存储于数据库中，并设计相应的数据分析算法。
通过数据分析，可以实现污水处理过程的优化，提高效率和质量。
3. 控制策略设计：根据污水处理过程的要求，设计相应的控制策略。
采用PID控制算法，结合实时数据进行处理，将控制信号传送至相应的执行机构。
五、系统实施与优化1. 系统实施：在设计完成后，将所选设备和软件安装到污水处理厂中，并进行系统的调试和测试。
需要确保系统的稳定性和可靠性，并根据实际情况进行相应的调整。
在污水处理厂中的控制系统设计
在污水处理厂中的控制系统设计
污水处理厂(WWTP)的控制系统设计是污水处理厂管理和操作至关重要的一部分。
污水处理厂控制系统几乎包括所有的处理设备，如污水泵、气动控制阀、流量计、污泥搅拌器、混凝剂泵以及排水设备等，以确保污水处理应用的有效运行。
本文介绍了污水处理厂的控制系统设计，包括控制系统的基本构成、控制策略、控制参数设定、控制器仿真等内容。
一、污水处理厂控制系统的基本构成
污水处理厂控制系统的基本构成主要包括以下几个部分：输入模块、输出模块、控制模块、安全模块和。
输入模块是控制系统的起始部分，它从外部接收信号，如流量、液位、温度等，并将这些信号转换为控制系统可以识别的格式。
输出模块是控制系统的末尾部分，它采集控制信号后，将其转换为污水处理设备可以识别的形式，如液位控制阀的开度变化或泵的驱动功率的变化。
控制模块可以根据输入信号的变化对处理设备的操作参数进行调整，以实现污水处理厂优化运行的目标。
安全模块可以根据设备的安全状态，检测设备的水位、温度、压力等参数，并将检测到的状态通知到控制模块，从而保证处理设备的正常运行。
污水处理过程控制系统设计
污水处理过程控制系统设计污水处理过程控制系统设计一、引言随着城市化进程的加快和人口的不断增加，城市污水排放量也不断上升。
对污水进行有效处理，维护环境卫生，成为现代社会可持续发展的重要任务之一。
污水处理过程控制系统作为污水处理工艺的关键部分，对于实现高效、智能化的污水处理起着至关重要的作用。
本文将介绍污水处理过程控制系统的设计原则、功能模块以及关键技术。
二、设计原则1. 综合性原则：污水处理过程控制系统应综合考虑生态，经济和社会的可持续发展要求，确保处理效果和处理成本的平衡。
2. 自动化原则：通过引入先进的自动化技术，实现对污水处理过程的全面监测和控制，提高系统的稳定性和处理效率。
3. 可靠性原则：设计过程控制系统时，应考虑系统的可靠性和稳定性，并设置合理的备份措施，以确保系统在故障发生时能够正常运行。
4. 灵活性原则：考虑到不同地区和不同水质的差异，设计过程控制系统时应具备一定的灵活性和可调节性，以适应各种处理要求。
三、功能模块1. 监测模块：通过安装传感器，实时监测污水的流量、悬浮物浓度、溶解氧、PH值、温度等关键参数，并将数据传输至控制中心。
2. 控制模块：根据监测到的数据，控制污水处理设备的运行状态和工艺参数，以实现对污水处理过程的智能化管理。
3. 数据处理模块：对监测数据进行处理和分析，生成报表和图表，提供决策依据和参考意见。
4. 人机交互模块：通过界面友好的人机交互系统，实现人员对污水处理过程进行监视、操作和管理。
四、关键技术1. 传感器技术：选择合适的传感器，如浊度传感器、PH传感器、流量传感器等，实时监测关键参数，并确保精度和稳定性。
2. 数据通信技术：利用现代通信技术，如无线通信、物联网等，实现传感器与控制中心之间的数据传输，确保数据的及时性和准确性。
3. 控制算法技术：采用先进的控制算法，如PID控制算法、模糊控制算法等，对污水处理设备进行智能控制，提高处理效果和能源利用率。
4. 数据处理技术：利用数据挖掘和大数据分析技术，对大量的监测数据进行处理和分析，发现潜在问题和优化空间。
某化工厂污水处理过程微机控制系统的设计
某化工厂污水处理过程微机控制系统的设计第一章概述随着人类社会的发展，随着现代工业的高速发展，工业污染已成为人们生活的主要危害。
工业污染主要包括废水、废气、废渣……等等。
而其中的废水污染尤为严重，严重影响了人们的生活用水问。
工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。
随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。
对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。
化工行业产生的废水直接外排不但影响环境。
所以在排放前必须进行中和处理，使废水的PH值达到工业废水排放的标准后方可排放。
废水排放的国家标准为PH值在6.0-8.5之间，因而废水处理的基本方法：酸性水加碱，碱性水加酸，即废水中和处理，使废水的PH值达到6.0-8.5之间，进行合格排放。
化工厂排放的废水一般为酸性，理想的情况是采用在线处理方法，即一边排放，一边根据检测的PH值加碱，达到中性水的标准。
但由于受到来水水质以及PH值检测滞后等因素的影响，现在普遍采用静态处理方法，即将化学废水集中到处理池子中，当池子的液位达到一定高度时进行中和处理。
过去的方法靠人工加碱，由于没有在线PH计，加碱的过程只能凭感觉，不是加多了就是加少了。
现今的自动控制系统已经发展到了智能化的阶段，智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成，它主要包括模糊控制、神经网络控制、学习控制和专家控制等。
智能控制是控制理论发展中的高级阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。
为了提高生产效率，提高化工厂废水处理的自动化水平，着手设计由微机控制的废水处理系统。
考虑到该化工厂产生的废水主要为酸性成分，处理要求并不是太高，所以在设计废水处理控制系统时尽量考虑用最少的投资达到最佳的控制效果。
毕业设计论文 污水处理站的电气自控系统设计
南京工业大学毕业设计题目：xx污水处理装置的电气自控系统工程设计学生姓名：xx学号：xx专业：xx班级：xx指导教师：xx2012年6月xx污水处理装置的电气自控系统工程设计摘要本文的主要目的是为江苏久吾高科技股份有限公司三桥新厂区的污水处理站设计一套电气自控系统。
首先先为水处理站进行工艺系统设计和控制方案设计。
本系统采用生化系统工艺和陶瓷膜系统工艺相结合，主要控制方案是基本的单回路反馈控制，气动调节阀采用PID控制使得控制效果更好。
电气控制系统由一台计算机、一个PLC主站，两个现场控制子站构成。
主站采用西门子ET200S作为控制核心，两个现场控制子站用于控制现场设备、采集动态工艺参数和设备工作情况。
计算机和PLC主站位于中心控制室，现场子站位于前级处理池区，陶瓷膜设备区。
计算机和PLC主站之间通过MPI协议通讯，PLC主站和现场子站之间通过PROFIBUS-DP协议通讯。
通过现场实践证明，该处理系统不仅具有较强的并行协调处理能力，而且具有高可靠性、灵活性和可扩展性，以及高速处理能力等优点。
充分证明自动化控制系统对提高生产效率和安全性具有良好效果。
关键词：污水处理；陶瓷膜；自动化控制系统；PLC；PID控制The design of a automatic control system for xxAbstractThe main purpose of this Graduation Thesis is to design a set of electri-cal automatic control system for the Sewage treatment station of the new fac-tory Jiang Su Jiuwu high-tech Co., Ltd..First ,designing a Process System and control program for the Sewage treatment station. The system uses a combinat-ion of biochemical systems and ceramic membrane system. Single-loop feedback control system is the main control program. By using the method of PID, it makes the pneumatic controlled better. The electrical control system consist-sf a computer, a PLC master station and two-site of control sub-stations. The master station takes the Siemens ET200S as the control core, and two-site of control sub-stations are used to the field devices, dynamic process parameters and equipment acquisition. Computer and the PLC master station is located in the central control room. The two site sub-stations are located in pre-treatment pond area and ceramic membrane equipment area separately. The communic-ation between the computer and PLC master station are by the use of MPI prot-ocol. The communication between the PLC master station and the two-site of control sub-stations are by the use of PROFIBUS-DP protocol. According to the running situation of the scene, the treatment system not only has a strong processing capacity of parallel coordination，but also has the advantages of highly reliability, flexibility and scalability, and high-speed processin-g capability. It fully proves that the automatic control system has a good effect to production efficiency and security.Keywords: Sewage treatment; Ceramic membrane; Automation control system; Programmable Logic Controller; PID control目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2国内外的研究现状 (2)1.3 PLC简介 (3)1.4 STEP 7和WinCC软件简介 (4)1.5本文的主要工作 (5)第二章污水处理站工艺简介 (6)2.1主要污水处理设备 (6)2.2工艺流程及主要内容 (6)2.3污水处理流程 (7)2.3.1污水处理工艺部分 (7)2.3.2陶瓷膜清洗工艺部分 (7)第三章污水处理站的控制方案设计 (8)3.1 系统控制方式 (8)3.2主要污水处理装置的控制方式 (8)3.2.1格栅井、调节池、提升泵的设备控制 (8)3.2.2缺氧池、好氧池、二沉池、污泥池和鼓风机房的设备控制 (9)3.2.3中间水池、陶瓷膜设备、清液罐的控制 (9)3.2.4 清洗罐的温度控制 (12)3.2.5 陶瓷膜设备的压力控制 (12)第四章污水处理站的电气自控系统设计 (15)4.1 系统概述 (15)4.1.1 控制室 (16)4.1.2 PLC主站控制系统 (16)4.1.3分现场生产过程PLC控制系统 (17)4.2 PLC设备及仪表选型 (17)4.2.1 PLC选型要求 (17)4.2.2 PLC选型 (18)4.2.3 仪表选型 (20)4.2.4 仪表动力配置 (21)4.2.5 PLC具体配置 (21)4.2.6模块连接图 (24)4.3 PLC程序设计 (25)4.4监控系统设计 (30)4.4.1变量管理和通讯设置 (31)4.4.2 WinCC人机画界面设计 (31)5.1 现场设备安装 (35)5.2 现场调试 (35)5.2.1下位机与上位机的通讯调试 (35)5.2.3现场信号与实时数据换算正确性的调试 (35)5.2.4控制方案调试与算法整定 (35)5.3 调试结果 (36)结语 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录1：图纸 (40)附录2：PLC 程序 (43)1 阀门控制程序 (43)2 电机控制程序 (44)3 仪表信号换算 (45)4 报警功能子程序 (47)5 过滤，清洗，排渣功能程序 (48)6 单回路控制程序 (50)南京工业大学本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1概述水处理是长期以来倍受关注的领域之一，它是改善居民生活环境、提高人民健康水平的重要手段[1]。
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第一章概述随着人类社会的发展，随着现代工业的高速发展，工业污染已成为人们生活的主要危害。
工业污染主要包括废水、废气、废渣……等等。
而其中的废水污染尤为严重，严重影响了人们的生活用水问。
工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。
随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。
对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。
化工行业产生的废水直接外排不但影响环境。
所以在排放前必须进行中和处理，使废水的PH值达到工业废水排放的标准后方可排放。
废水排放的国家标准为PH值在6.0-8.5之间，因而废水处理的基本方法：酸性水加碱，碱性水加酸，即废水中和处理，使废水的PH值达到6.0-8.5之间，进行合格排放。
化工厂排放的废水一般为酸性，理想的情况是采用在线处理方法，即一边排放，一边根据检测的PH值加碱，达到中性水的标准。
但由于受到来水水质以及PH值检测滞后等因素的影响，现在普遍采用静态处理方法，即将化学废水集中到处理池子中，当池子的液位达到一定高度时进行中和处理。
过去的方法靠人工加碱，由于没有在线PH计，加碱的过程只能凭感觉，不是加多了就是加少了。
现今的自动控制系统已经发展到了智能化的阶段，智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成，它主要包括模糊控制、神经网络控制、学习控制和专家控制等。
智能控制是控制理论发展中的高级阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。
为了提高生产效率，提高化工厂废水处理的自动化水平，着手设计由微机控制的废水处理系统。
考虑到该化工厂产生的废水主要为酸性成分，处理要求并不是太高，所以在设计废水处理控制系统时尽量考虑用最少的投资达到最佳的控制效果。
化工酸性废水成分复杂多变，浓度、流量也大幅的配置(AD574A, DAC0832, LEI)显示器等)构成。
根据度地随机变化，而且成分、浓度又不可在线测量.为了实用性强的硬件电路.结合硬件电路和控制过程和废物利用, 使用电石渣废液做中慢时变的特点，设计了以大滞后采样算法和PID控制，针对内含大量固体颗粒及其他杂质，使中和剂本身算法为核心的软件方案.本系统所设计的内容对于浓度波动很大，又造成反应滞后，给中和过程的控制缓慢变化的化工过程具有一定的实用价值。
第2章系统的组成及工作原理计算机系统由计算机和工业对象组成。
计算机多采用专门设计的工业控制微机，也有采用一般微机或单片机的。
工业对象包括被控对象、测量变送、执行机构和电气开关等装置。
本设计采用微机闭环控制系统系统结构框图如2-1所示：图2-1 系统结构框图闭环控制系统的工作原理是：PH值传感器采用五点测量法将现场采集的实时废水PH值变换为模拟的电流信号，经隔离去干扰后再由I/V变换电路变换成电压信号，送A/D转换为数字信号后送单片机处理。
单片机根据送过来的信号与设定值相比较得出结论后向执行结构发出指令，开始执行加碱的动作，进行废水的中和处理。
在此过程中，单片机输出的数字信号又经过D/A转换变成模拟量信号，经放大电路放大，执行机构进行一定的指令操作。
其中单片机的给定参数也可以由人工通过键盘输入。
以实现人机一体化操作。
第3章系统硬件设计系统的硬件设计重要根据闭环控制系统的硬件框图，对输入通道和输出通道所需的硬件进行选择。
输入通道包括：检测用的PH计、采样保持器、I/V转换器以及A/D转换器。
输出通道包括：D/A转换器，功率放大以及执行结构（电磁阀）等。
系统运行的核心部分是单片机，我们首先对单片机进行选择3.1 单片机的选择对化工厂废水处理的微机控制系统，单片机是整个设计控制的核心。
近年来计算机技术发展日新月异，单片机由于其功能强、体积小、价格低、稳定性好等优点，应用领域不断扩大，目前在计算机外部设备、通信、智能仪表、过程控制、家用电器、航空航天系统等各个领域得到广泛应用。
目前世界上有许多公司都生产单片机，但是由美国Intel公司生产的MCS-51系列、AT89系列等仍是主流单片机，也是广大工程技术人员首选的机型。
其易于学习、掌握，性能价格比高。
目前上市较多的AT89系列产品，与51系列单片机产品完全兼容，各种性能较全，在设计中被较多的选用。
所以我们在设计系统时，考虑选用AT89系列中的AT89C51单片机。
3.1.1 AT89C51的介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器((PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可以应用与许多高性价比的应用场合，也可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51单片机的片内结构如图3-1所示，如果按功能划分，它由8个部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（EPROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/记数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。
它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依然是采用CPU 加上外围芯片的传统结构模式。
但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。
单片机片内结构图3.1。
图 3.1 单片机片内结构AT89C51的各个功能部件的作用如下：(1)数据存储器（RAM）：片内128个字节（单元），片外最多可外扩至64K字节。
(2)程序存储器（EPROM）：4K字节，片外最多可外扩至64K字节。
(3)中断系统：具有6个中断源，2级中断优先权。
(4)定时器/记数器：2个16位定时器/记数器，具有四种工方式。
(5)串行口：1个全双工的串行口，具有4种工作方式。
(6)P0口、P1口、P2口、P3口：4个并行8位I/O口。
(7)特殊功能寄存器（SFR）：共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视。
实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的RAM。
1．微处理器（CPU）：为8位的CPU，且内含一个1位CPU，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。
AT89C51单片机都采用40只引脚的双列直插封装（DIP）方式，目前大多数为此封装方式。
40只引脚按其功能来分，可以分为三部分：(1)电源及时钟引脚：Vcc,Vss；XTAL1，XTAL2。
(2)控制引脚：PSEN、ALE、EA、RESET（即RST）(3)I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8为I/O口的外部引脚。
图3.1为引脚的功能分类图，这些引脚构成了典型的三总线形式，即地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）。
图中锁存器为外扩部件（常用74LS373、74LS573或Intel8212）。
下面根据图3.2，叙述个引脚功能。
图3.2 AT89C51的引脚图AT89C51单片机的中央处理器（CPU）AT89C51的CPU是由运算部件和控制部件所构成的。
运算部件包括逻辑部件ALU、位处理器、累加器A、寄存器B（见图3-1）、暂存器以及程序状态字PSW寄存器等。
该模块的功能是实现数据的运算、逻辑运算、位变量处理和数据传送等操作。
控制部件是单片机的神经中枢，以主振频率为基准（每个主振周期称为震荡周期），控制器控制CPU的时序，对指令进行译码，然后发出各种控制信号，它将各个硬件环节组织在一起。
AT89C51存储器的结构AT89C51的存储器可划分为五类：1、程序存储器。
一个微机系统之所以能够按照一定的次序进行工作，主要在于内部存在着程序，程序实际上是有用户程序形成的一串二进制码，该二进制码存放在程序存储器中。
2、内部数据存储器。
它能满足大多数控制型应用场合需要，用作处理器为体的数据缓冲器。
3、特殊功能寄存器。
特殊功能寄存器反映了AT89C51的状态，实际上是AT89C51的状态字及控制寄存器。
4、位地址空间。
AT89C51的一个很大的优点在于它具有一个功能很强的位处理机。
在指令系统中，有一个位处理指令的子集，使用这些指令，所处理的数据仅为一位二进制数。
在AT89C51单片机内共有211个可寻址位，它们存在内部RAM和特殊功能寄存器中。
5、外部数据寄存器。
AT89C51应用系统往往是个扩展系统。
当片内RAM不够用时，可以在片外部扩充数据存储器。
单片机的I/O端口I/O 口线: P0、P1、P2、P3 共四个八位口P0 口是三态双向口, 通称数据总线口, 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读ö写操作。
P0 口也用以输出外部存储器的低8 位地址。
由于是分时输出, 故应在外部加锁存器将此地址数据锁存, 地址锁存信号用AL E。
P1 口是专门供用户使用的I/O 口, 是准双向口。
P2 口是从系统扩展时作高8 位地址线用。
不扩展外部存储器时, P 口也可以作为用户I/O 口线使用, P2 口也是准双向口。
P3 口是双功能口, 该口的每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O 功能。
作为第一功能使用时操作同P1 口。
P3 口的第二功能如下表3.1表3.1 AT89C51的P3口功能3.1.2 AT89C51的程序存储器的扩展系统设计时，当片内的存储器容量不够用或用了之后纯粹当接口方便、简化接线图，这样就需要外扩存储器了。
单片机采用三总线结构。
按其功能通常把系统总线分为三类，即地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线主要用于单片机送出的地址信号，以便对外部的存储器单元或I/O 端口进行操作。
地址总线是单向传送的，只能有单片机向外发送。
在AT89C51单片机系统中，地址总线通常由P0口和P2口构成。
数据总线是用于在单片机与外部存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据的通道。
单片机系统总线通常由P0口来构成。
总线宽度与单片机的字长是一致的。
控制总线实际上是一组控制信号线，它包括单片机发出的，以及外部设备送给单片机的信号线。
对某一条控制信号线而言，它是单向传送的，但是由不同方向的控制信号线组合成的控制总线则表现为双向传送性。
系统扩展用的控制线有ALE、EA、PSEN、RD、WR。
74LS373引脚图如图3.2图3.2 74LS373引脚图AT89C51单片机的P0口是地址线/数据线分时复用的，实现这一功能需要引入地址锁存器。
常用地址锁存器的芯片一般有两类：一类是8D触发器，如74LS273、7474LS377等，另一类是位锁存器，如74LS373、8282等。