基于C8051F020海水預處理模塊測控系統設計

摘要：根據對海水預處理模塊控制要求的分析研究，提出設計一套能同時調節海水溫度和流量的預處理模塊控制器，該控制器使用Cygnal公司8位微處理器C8051F020作為主芯片，并給出了測控模塊軟、硬件設計方案，該控制器已經在海水預處理模塊上試驗成功。試驗結果表明，該控制器設計穩定，具有很好的工程應用價值。
關鍵詞：預處理；死區；調理模塊；海水淡化

0 引言
在對海水淡化裝置實際使用過程中發現，裝置實際工作參數一般不同于設計工作參數，使得裝置無法發揮原設計系統流程特點，性能不佳；這種情況是由于實際進入裝置的海水溫度很難與設計溫度一致造成的。此類現象對于海島用海水淡化裝置影響尤其明顯：由于其特殊使用環境和條件，在不同季節和海域，海水入口溫度變化很大，造成裝置運行不穩定，產水量不足、水質下降嚴重，甚至不能工作。
為克服此類問題，本項目開展了海水進口調節模塊設計技術研究，使控制器具有海水進口溫度、流量的調節作用，始終保證進入裝置的海水進口溫度在設定值，使得裝置的流程參數在不斷變化的外界環境條件下保持在設定工況參數不變，從而保證淡水產量和水質，也使得裝置易于控制和維護。

1 系統設計
根據對系統要求分析，設計出海水預處理系統(如圖1中虛線框內)，將進入海水淡化裝置的海水與裝置排出的濃海水進行預混合，利用濃海水的余熱，控制海水原水和濃海水比例，將進淡化裝置水混合成系統需要溫度和流量的海水。

從系統圖可以看出，進入海水淡化裝置進水量(Q)應保持恒定，控制關鍵在于管路上的兩個線性閥調節的控制，它用于調節進入混合器的海水(Q1)與濃海水(Q2)的比例，由于進入海水溫度隨時變化，所以調節器應該是隨動系統。

2 控制器硬件設計
控制器分為硬件部分和軟件部分，硬件部分又分為：電源模塊、處理器模塊、A／D轉換模塊、D／A輸出及放大模塊、溫度調理模塊以及通信模塊，整個系統的硬件結構原理如圖2所示。