基于STM32单片机的工业循环水极化控制系统设计

PWM0、PWM1、PWM2、L1位置点、L2位置点、极化输出u的波形如图3所示。

图3　PWM0、PWM1、PWM2、L1位置点、L2位置点、极化输出u的波形

为提高系统工作稳定性和抗干扰能力，并实现输出电平的转换，设计U3、U5光电耦合器，实现输出PWM 信号的隔离传输。R2与R3、R6与R7分别组成分压电路，实现对Q1、Q2的驱动功能，R4、C1、R8、C2组成阻容吸收保护电路，用于吸收升压变压器原边线圈通断产生的瞬时高电压脉冲[4]，从而保护Q1、Q2。

2.3　极化能量检测电路

极化能量检测电路由采样电路、有源滤波电路、信号放大和限幅保护电路组成，如图4所示。R9、R10构成采样电路。R9、R10选择精密、低温漂的线绕电阻，以保证系统在较宽温度环境下工作时信号采集的稳定、可靠。R11、C2、U6组成一阶低通有源滤波电路，滤波器的截止频率设计为45Hz，可有效滤除现场工频50Hz干扰信号。限幅保护电路采用静电释放保护组件TVS，有效防止工业现场的大型电动机等设备启停产生的高压脉冲或信号超限而影响后级电路。

图4　极化能量检测电路

2.4　LCD显示电路

LCD显示电路采用专用段式液晶显示屏，显示内容包括设定极化值、极化能量运行值、授权运行时间等参数。LCD显示由1片液晶驱动芯片HT1622完成，HT1622为一个32×8的LCD驱动器，内置RC振荡器，提供1/4偏压、1/8COM 周期[5]，通过一条串行数据线、读、写及片选控制信号与STM32F103连接，同时通过RS485通信接口由上位计算机或触摸屏HMI实时显示水质参数及其它工作参数。

3　系统软件设计

基于ARM 的极化控制系统软件在KeiluVision4环境下开发[5]工业循环水，采用C语言编程、模块化设计，主要程序模块包括初始化模块、极化能量数据采集模块、定时数据采集及PID功能运算模块、LCD显示驱动模块、保护功能模块。

主程序的主要功能是完成I/O引脚配置、定时器工作模式和常数配置、串行口工作模式和启动控制、PWM 工作模式、中断源初始化及系统参数设置;LCD显示驱动模块实现参数的数据变换和显示功能，包括驱动芯片的初始化、显示位分离、转换显示字型码、写入显示映像区。

由于该系统的极化能量输出作用于工业循环水系统，其输出效果反映为一个大惯性的滞后系统，因

此，极化能量输出控制采用数字PID 调节控制方式，具体程序流程如图5所示。

图5　极化能量输出控制子程序流程

4　结语

基于ARM 的工业循环水极化控制系统在某电厂循环水系统应用2台(分别定义为设备A与设备

B)，并停止在循环水系统加化学药剂。该系统运行1年多来，其防垢、除垢、杀菌、灭藻的效果理想，在2011D09D06的部分整点运行数据如表1所示。

通过表1可看出，该系统可控制循环水在较高浓缩倍率(4.50～5.20)下运行，因此，可以减少污水的排放;由于循环水系统不再加药处理，也避免了排放的水对河流等的污染。该系统实际运行效果说明其符合火电厂循环水现场运行要求。