模拟量输出采用MAX5102，它是MAXIX公司生产的高性能并行8位D/A转换器，具有双通道电压输出，两个通道共用一个基准电压，具有独立的片内锁存器，数据通过公共的8位输入口送到相应的数据寄存器，WR作为片选置低电平时，由控制端A0选择通道输出，每个通道的输出电压信号Vout=Vref×CODE/256。公式中，Vref为基准电压输入，CODE为输入的数字量，其范围为0-255。
模拟量输出用于控制计量泵输出流量，笔者采用的计量泵的输入控制信号是4～20mA电流。因此，需要将模拟器件输出的电压信号转换成4～20mA电流信号，故采用AD公司的电流变换器AD694。AD694是标准单路输入V/I转换芯片，供电电压为+4.5V～+36V，可为现场执行机构提供符合工业标准的4～20mA电流环路输出。输入电压信号范围根据对应管脚连接不同为0～2V或0～10V。AD694具有2V和10V的内部基准电压，可向MAX1502转换器提供2V的基准电压Vref，AD694的详细原理见参考文献[4]。通过AD694将D/A转换器的0～2V电压信号转换为4～20mA电流信号，提供计量泵输入信号。
2 数字量I/O电路
数字量输入接口电路主要检测加药箱的液位信号，电路采用光电隔离器件4N25进行隔离，通过单片机的P1口采集液位开关信号。数字量输出接口电路主要用来驱动指示灯、交流接触器和其他电气设备，输出信号用74HC573进行数据锁存，为提高输出电路的驱动能力，采用了达林顿驱动芯片ULN2004，输入和输出电路均采用直流12V供电。
4 软件结构设计
控制系统的软件设计包括CAN总线通信程序，加药量控制程序和数字量控制程序。图3为系统的软件流程和中断处理流程。在系统运行前要对系统进行初始化，包括CAN 总线初始化，设置通信参数，加药量表格参数初始化。
4.1 CAN总线通信程序
CAN总线通信的接收数据和发送数据的通信方式均采用中断方式，主要程序包括，1、CAN总线初始化子程序。包括中断使能设置、波特率设置、节点号设置和模式设置等。2、中断接收子程序。3、定时中断发送子程序。4、错误处理程序。具体的功能是将下位机采集到的流量和浊度数据传给上位机软件供上位机查询和分析，同时接收上位机发送的控制命令和参数。
4.2 加药量控制程序
加药量控制程序主要包括A/D转换子程序，数字滤波子程序，查表计算子程序， D/A转换子程序。 图3 系统的软件流程和中断处理流程
根据实际污水处理工艺要求，流量信号与加药量信号基本呈线性关系，易于实现自动控制。操作人员要根据污水进水流量、出水的浊度和操作经验制定控制参数表格，在线修改线性比例，即单位污水需求混凝剂量K，这个参数由上位机监控软件设定，通过CAN总线传给控制系统，实现在线参数修改。
4.3 数字量控制程序
数字量输出程序用于控制现场设备的启动和停止。数字量的输入程序用于检测加药箱的液位高低。当加药箱液位处于高位时，配药过程自动停止。当加药箱液位处于低位时，自动启动配药过程，即启动配药设备（电磁阀和螺杆泵），同时开启搅拌器，充分保证混凝剂的稀释和熟化。在系统运行前，要通过设置设备的流量保证配制溶液浓度不变。
5 结束语
在实践运行中表明，将先进的CAN总线技术应用于污水处理加药控制系统中，提高了污水处理效果和运行经济性。由于自主开发了符合标准的基于单片机的智能控制节点，节约了大量的资金投入，改变了传统污水处理控制中的时间控制模式为先进的网络控制方式，这就使得系统在现场维护、运行监控、管理、故障诊断及处理等方面都取得巨大的进步。CAN总线在污水处理控制领域的应用前景非常广阔。
