污水处理混合仿真设备及其运行方法

本发明涉及污水处理系统实训的，尤其涉及一种污水处理混合仿真设备及其运行方法。

背景技术：

1、污水处理系统的控制单元为可编程逻辑控制器(plc)，系统实训练习的主要内容为plc程序开发与实测验证。在开展污水处理系统的实训项目时，一般是通过真实的处理设备来进行plc的实测验证，因此，需要投入大量的资金购买设备，plc的实训成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种污水处理混合仿真设备及其运行方法，以解决现有技术中为进行污水处理控制系统的实训而需要投入大量资金购买设备的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种污水处理混合仿真设备，所述污水处理混合仿真设备包括：

3、微控制器、输入模块、输出模块以及通讯模块；

4、所述微控制器写入有状态模拟函数和控制逻辑，所述状态模拟函数用于模拟污水处理池中池水的状态变化，所述控制逻辑用于模拟处理池中处理机器的运行变化；

5、所述微控制器与所述输入模块的输出端、所述输出模块的输入端、所述通讯模块电连接，所述输入模块的输入端与plc系统电连接，所述输出模块的输出端与plc系统电连接；

6、其中，所述输入模块用于将plc系统发出的处理机器的控制量发送至所述微控制器，所述微控制器用于根据处理机器的控制量更新控制逻辑得到运行反馈信号，所述输出模块用于将所述运行反馈信号输出至plc系统；所述微控制器还用于接收所述通讯模块传输的处理池的输入量、处理池的输出量、处理池的状态初始量，并根据所述处理池的输入量、所述处理池的输出量、所述处理池的状态初始量、处理机器的控制量计算所述状态模拟函数，得到更新后的状态量；还用于通过所述通讯模块传输所述更新后的状态量，以实现所述污水处理混合仿真设备所模拟的污水状态量的输出。

7、作为本发明的一个实施例，输入模块包括开关量输入模块和模拟量输入模块，所述开关量输入模块的输入端与plc系统电连接，所述开关量输入模块的输出端与所述微控制器的开关量输入引脚电连接，所述开关量输入模块用于将plc系统发出的处理机器的开关量输入至所述微控制器；所述模拟量输入模块的输入端与plc系统电连接，所述模拟量输入模块的输出端与所述微控制器电连接，所述模拟量输入模块用于将plc系统发出的处理机器的模拟量输入至所述微控制器；

8、所述微控制器用于根据处理机器的控制量更新控制逻辑得到运行反馈信号包括根据处理机器的开关量更新控制逻辑得到开关反馈信号和根据处理机器的模拟量更新控制逻辑得到模拟反馈信号；

9、所述输出模块包括开关量输出模块和模拟量输出模块，所述开关量输出模块的输入端与所述微控制器电连接，所述开关量输出模块的输出端用于与plc系统电连接，所述开关量输出模块用于将所述开关反馈信号发送至plc系统；所述模拟量输出模块的输入端与所述微控制器电连接，所述模拟量输出模块的输出端用于与plc系统电连接，所述模拟量输出模块用于将所述模拟反馈信号发送至plc系统。

10、作为本发明的一个实施例，所述开关量输入模块包括第一继电器，所述第一继电器的静触点与电源电连接，所述第一继电器的动触点与所述微控制器的开关量输入引脚电连接，所述第一继电器的第一线圈引脚与电源电连接，所述第一继电器的第二线圈引脚用于与plc系统的信号输出端电连接。

11、作为本发明的一个实施例，所述开关量输入模块还包括第一指示灯，所述第一指示灯的两端分别与所述第一继电器的第一线圈引脚、第二线圈引脚电连接。

12、作为本发明的一个实施例，所述开关量输出模块包括驱动电路和第二继电器，所述驱动电路的输入端与所述微控制器的开关量输出引脚电连接，所述驱动电路的输出端与所述第二继电器的第一线圈引脚电连接，所述第二继电器的第二线圈引脚与电源电连接，所述第二继电器的静触点与电源电连接，所述第二继电器的动触点与plc系统的信号输入端电连接。

13、作为本发明的一个实施例，所述驱动电路包括场效应晶体管，所述场效应晶体管的源极接地，所述场效应晶体管的栅极与所述微控制器的开关量输出引脚电连接，所述场效应晶体管的漏极与所述第二继电器的第一线圈引脚电连接。

14、作为本发明的一个实施例，所述开关量输出模块还包括第二指示灯，所述第二指示灯的两端分别与所述第二继电器的第一线圈引脚、第二线圈引脚电连接。

15、作为本发明的一个实施例，所述模拟量输入模块包括输入放大器和模数转换电路，所述输入放大器的输入端与plc系统的信号输出端电连接，所述输入放大器的输出端与所述模数转换电路的输入端电连接，所述模数转换电路的输出端与所述微控制器的模拟量输入引脚电连接。

16、作为本发明的一个实施例，所述模拟量输出模块包括数模转换电路和输出放大器，所述数模转换电路的输入端与所述微控制器的数字量输出引脚电连接，所述数模转换电路的输出端与所述输出放大器的输入端电连接，所述输出放大器的输出端与plc系统的信号输入端电连接。

17、第二方面，本发明还提供了一种污水处理混合仿真设备的运行方法，所述污水处理混合仿真设备为第一方面所述的污水处理混合仿真设备，所述运行方法包括：

18、系统初始化；

19、设置预定时间的循环定时，并启动所述循环定时；

20、读取所述循环定时的时刻点，并更新所述状态模拟函数和所述控制逻辑；

21、判断所述时刻点是否达到控制量更新时刻点，若是，则控制输出模块输出，并读取输入模块输入后，继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；若否，则继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；

22、判断所述时刻点是否达到通讯更新时刻点，若是，则控制通讯模块交互数据后，继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；若否，则继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；

23、其中，所述通讯更新时刻点大于所述控制量更新时刻点。

24、作为本发明的一个实施例，输入模块包括开关量输入模块和模拟量输入模块，所述开关量输入模块的输入端与plc系统电连接，所述开关量输入模块的输出端与所述微控制器的开关量输入引脚电连接，所述开关量输入模块用于将plc系统发出的处理机器的开关量输入至所述微控制器；所述模拟量输入模块的输入端与plc系统电连接，所述模拟量输入模块的输出端与所述微控制器电连接，所述模拟量输入模块用于将plc系统发出的处理机器的模拟量输入至所述微控制器；

25、所述微控制器用于根据处理机器的控制量更新控制逻辑得到运行反馈信号包括根据处理机器的开关量更新控制逻辑得到开关反馈信号和根据处理机器的模拟量更新控制逻辑得到模拟反馈信号；

26、所述输出模块包括开关量输出模块和模拟量输出模块，所述开关量输出模块的输入端与所述微控制器电连接，所述开关量输出模块的输出端用于与plc系统电连接，所述开关量输出模块用于将所述开关反馈信号发送至plc系统；所述模拟量输出模块的输入端与所述微控制器电连接，所述模拟量输出模块的输出端用于与plc系统电连接，所述模拟量输出模块用于将所述模拟反馈信号发送至plc系统；

27、所述判断所述时刻点是否达到控制量更新时刻点，若是，则控制输出模块输出，并读取输入模块后，继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；若否，则继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；包括：

28、判断所述时刻点达到第一预定时刻点，若是，则控制开关量输出模块输出，并读取开关量输入模块输入后，继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；若否，则继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；

29、判断所述时刻点达到第二预定时刻点，若是，则控制模拟量输出模块输出，并读取模拟量输入模块输入后，继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；若否，则继续执行所述读取所述循环定时的时刻点的步骤；

30、其中，所述第二预定时刻点大于所述第一预定时刻点。

31、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

32、本发明实施例中，在微控制器中写入有状态模拟函数和控制逻辑，即微控制器模拟污水处理设备中的处理池，状态模拟函数模拟处理中的池水的状态，控制逻辑模拟污水处理设备中的处理机器的运行变化；因此，通过通讯模块将输入量、输出量、状态初始量输入至微控制器，即是相当于在使用污水处理设备时将污水和气体输入进处理池的量、将清水和污泥从处理池中排出的量、以及处理池中目前的池水量、ph值等；在使用该污水处理混合仿真设备对plc系统进行实训时，plc系统通过输入模块将控制量输入至微控制器，即是相当于在启用污水处理设备时plc系统将控制指令发送给处理机器；微控制器根据处理机器的控制量更新控制逻辑得到运行反馈信号，然后通过输出模块将运行反馈信号输出至plc系统，即是相对于污水处理设备中的处理机器在接收到plc系统的控制指令后给予plc系统的反馈；微控制器根据输入量、输出量、状态初始量以及控制量计算状态模拟函数，得到更新后的状态量，即是相当于在启用污水处理设备后，随着污水处理设备运行的时间变化，处理池中池水的状态变化；最后通过通讯模块将更新后的状态量输出，使得用户能够获得在使用污水处理混合仿真设备模拟污水处理设备处理污水后得到的池水的状态量，即知晓模拟结果，从而实现了污水处理混合仿真设备对污水处理设备的模拟，通过该污水处理混合仿真设备能够实现污水处理系统(plc系统)的实训，不需要购买真实的污水处理设备，解决了现有技术中为进行污水处理控制系统的实训而需要投入大量资金购买设备的技术问题。