智能定硫仪的设计

2011-11-28 12:07:28来源: 互联网
智能定硫仪的设计

从系统的构成,硬件软件等方面介绍了一种硫含量的检测系统。该系统能快速精确地测量煤和钢铁中的硫含量,为煤和钢铁的鉴定和合理使用提供科学依据。
  关键词:监测;硫含量;单片机;RS232

Design of Intellectual Meter on Analyse of Sulfur
SHU Hui, CHEN Weibing
(Nantong Vocational College, Nantong 226007, China)
  Key words: inspecting and measuring; quantity of sulfur containe d; SCM; RS232
  系统由单片机和测硫仪主机组成,包括电子天平、自动送样机构、高温裂解炉、滴定测硫系统、显示打印等部件。先由电子天平测得样品的质量,并通过RS232送入单片机系统,然后送样机构自动将样品送入高温炉。在单片机系统的控制下,给样品加热,在1150℃最佳温度下样品被氧化,其中硫成份完全转化为SO2,反应中生成的气体导入滴定系统,通过与标样的参数对比而得到试样中的含硫量,送显示和打印,并可通过RS232与PC机连接,以便长期保存数据和进一步处理,系统结构的基本组成如图1所示。
2.1单片机
  本系统采用华邦公司的W77E58作中央处理器。利用其2个串行口,通过RS232接口同时与电子天平和PC机通讯,3个定时器T0、T1、T2分别作为时间中断、波特率发生器使用,4个I/O口实现监控测量功能。
2.2键盘和显示
  采用单片机W77E58的P1口控制ZLG7290,实现 键盘显示管理。ZLG7290是广州周立功发展有限公司设计的键盘及LED驱动器,该芯片可直接驱动8位共阴数码管或64只独立LED和64个按键,通过I2C串行接口,方便地与处理器相连;因其独特的性能在仪器仪表中得到广泛的应用。
2.3A/D转换器
  采用12位串行A/D转换器芯片TLC2543。该芯片具有8路输入,各路分别可连接到各测量点上,通过较少的口线直接与单片机相连,且易于光电隔离。
2.4温度测控系统
  通过实验和查阅有关资料,确定温度在1150℃时,样品中的硫能够得到充分释放,并和氧气很好地结合成SO2,因而对高温裂解炉的温度控制是至关重要的。温度测控系统由温度采集和控制两部分组成,其框图如图2所示。
  在整个控温中,力求升温速度快,控温准确,因而本系统采用模糊控制加PID调节的复合控制法。实施方案是在温差较大时实行模糊控制,在接近控温点时采用PID实现微控。通过控制电炉丝所受电压的占空比来控制温度。
2.5滴定测控系统
  滴定测控系统是本系统的核心,其结构见图3。
  
  由电子天平可测得标样和试样的质量,用上述方法测得KOH的各自用量,而标样的硫含量已知,从而可得到试样的硫含量。
2.6送样机构
  由单片机控制电机的正反转实现送样和出样控制,由霍尔传感器和磁钢测量进料位置。
2.7排废和进液系统
  每次测量结束,由单片机控制排废阀打开,使反应杯中的废液排出。
  在进行新的测量之前,由单片机控制进液阀打开,使水和pH试剂的混合液体流入反应杯,在压力传感器测得重量达到后,关闭进液阀,停止进液。?
  本系统软件包括测量、控制、通讯等部分,每部分的程序皆采用模块化结构。
  主程序包括送样机构的控制、进液控制、滴定控制、排废控制、温控参数计算和显示打印处理等,通讯中断负责与电子天平和上位机的通讯;定时中断负责控制晶闸管的导通和截止之间的时间占空比来,以此达到控温的目的。其软件流程图如图4所示。
4.1看门狗电路
  采用W77E58的片内看门狗。
4.2光电隔离
  由于本系统集控制与测量于一体,大功率的控制对象(高温裂解炉等)有可能引起电网或系统地的电平波动,从而造成系统瘫痪,因而采用了光电隔离技术,再加上如A/D等串行芯片的运用,实现了模拟/数字的隔离。
4.3软件中的抗干扰技术
  考虑控温的过零触发,减少电网的波动。设置复位陷阱等。
  本文对智能定硫仪的硬件设计及软件设计进行了介绍,在实际应用中,与传统的定硫装置相比,具有速度快,自动化程度高,计算精确等优点。

关键字:智能  定硫仪

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/1128/article_13227.html
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