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基于单片机的除尘控制器的设计基于单片机的除尘控制器的设计

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金币
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资源描述:
    收 稿 日 期 : 2005 - 10作 者 简 介 : 杨 青 杰 (1969— ) ,男 ,工 程 师 ,硕 士 ,主 要 从 事 工 业 过 程 控 制 方 面 的 应 用 研 究 和 教 学 工 作 。基 于 单 片 机 的 除 尘 控 制 器 的 设 计杨 青 杰 ,李 国 厚(河 南 科 技 学 院 ,河 南 新 乡 453003)摘 要 : 介 绍 通 用 控 制 仪 的 硬 件 组 成 和 软 件 设 计 ,阐 述 了 系 统 的 性 能 指 标 和 功 能 特 点 。 该 产 品 功 能 完 善 ,可 靠 性 高 ,具 有 很 好 的应 用 前 景 。关 键 词 : 除 尘 器 ;通 用 控 制 仪 ;单 片 机 ;系 统 设 计中 图 分 类 号 : TM930                文 献 标 识 码 : B                文 章 编 号 : 1006 - 2394 (2006) 03 - 0056 - 02D esign of Con troller for D ust Ca tcher Ba sed on M icrocon trollerYANG Q ing2jie, L I Guo2hou(Henan Institute of Science & Technology, Xinxiang 453003, China)Abstract: The hardware structure and the software design are introduced in this paper, and the performance index and the features ofthe system are expounded. It has comp rehensive functions, high reliability and good app lication.Key words: dust catcher; universal controller; m icrocontroller; system design1  工 作 原 理除 尘 器 由 灰 斗 、 上 箱 体 、 中 箱 体 、 下 箱 体 等 部 分 组成 ,上 、 中 、 下 箱 体 为 分 室 结 构 。 工 作 时 ,含 尘 气 体 由 进风 道 进 入 灰 斗 ,粗 尘 粒 直 接 落 入 灰 斗 底 部 ,细 尘 粒 随 气流 转 折 向 上 进 入 中 、 下 箱 体 ,粉 尘 积 附 在 滤 袋 外 表 面 ,过 滤 后 的 气 体 进 入 上 箱 体 至 净 气 集 合 管 - 排 风 道 ,经排 风 机 排 至 大 气 。 清 灰 过 程 是 先 切 断 该 室 的 净 气 出 口风 道 ,使 该 室 的 布 袋 处 于 无 气 流 通 过 的 状 态 (分 室 停风 清 灰 )。 然 后 开 启 脉 冲 阀 用 压 缩 空 气 进 行 脉 冲 喷 吹清 灰 ,切 断 阀 关 闭 时 间 足 以 保 证 在 喷 吹 后 从 滤 袋 上 剥离 的 粉 尘 沉 降 至 灰 斗 ,避 免 了 粉 尘 在 脱 离 滤 袋 表 面 后又 随 气 流 附 集 到 相 邻 滤 袋 表 面 的 现 象 ,使 滤 袋 清 灰 彻底 ,并 由 控 制 仪 对 排 气 阀 、 脉 冲 阀 及 卸 灰 阀 等 进 行 全 自动 控 制 。含 尘 气 体 以 “ 下 进 气 方 式 ” 进 入 除 尘 器 ,在 进 气 管道 内 的 导 流 板 作 用 下 ,实 现 了 含 尘 气 体 的 均 化 和 粉 尘预 分 离 ,减 少 了 粉 尘 对 滤 袋 的 磨 损 ,较 细 的 颗 粒 被 气 流携 带 涌 入 过 滤 室 内 ,粉 尘 被 滞 留 于 内 表 面 ,气 体 透 过 滤袋 得 以 净 化 。 随 着 滤 袋 表 面 粉 尘 层 厚 度 增 加 ,阻 力 上升 至 设 定 值 时 ,启 动 清 灰 机 构 ,周 期 性 地 分 室 轮 流 进 行“ 组 合 状 态 ” 清 灰 。 除 尘 器 过 滤 、 清 灰 、 卸 灰 、 回 灰 以 及防 止 高 温 “ 烧 袋 ” 与 低 温 “ 结 露 ” 均 通 过 微 机 进 行 自 动控 制 。2  系 统 设 计根 据 系 统 的 功 能 要 求 ,在 设 计 中 采 用 单 片 机 来 实现 ,软 件 功 能 全 面 ,实 现 了 智 能 化 。 控 制 仪 采 用 通 用 的硬 件 (电 路 ) +定 制 CPU控 制 程 序 的 设 计 方 案 ,出 色 地解 决 了 降 低 控 制 成 本 和 提 高 控 制 可 靠 性 的 矛 盾 。 控 制仪 的 电 源 选 用 强 抗 干 扰 的 开 关 型 净 化 电 源 ,允 许 使 用的 电 源 电 压 在 AC100V~ 240V极 大 的 波 动 下 运 行 ,再加 上 多 级 电 源 净 化 和 数 字 滤 波 软 件 ,使 整 机 具 有 强 抗干 扰 能 力 。2. 1  控 制 仪 的 硬 件 组 成控 制 仪 主 要 以 单 片 机 为 核 心 进 行 设 计 , 包 括CPU、 I/O接 口 、 键 盘 、 高 亮 LED 显 示 器 、 掉 电 存 储 电路 、 隔 离 电 路 、 输 出 驱 动 和 电 源 等 部 分 ,系 统 的 结 构 框图 如 图 1所 示 。图 1  系 统 的 结 构 框 图(1) 控 制 仪 采 用 89S51单 片 机 进 行 设 计 ,功 能 完善 。 借 助 于 内 置 的 看 门 狗 ,可 以 有 效 克 服 干 扰 引 起 的死 机 ,提 高 可 靠 性 。(2) 控 制 仪 采 用 EEPROM数 据 保 存 技 术 ,实 现 控制 参 数 的 随 时 修 改 和 掉 电 保 存 。(3) 控 制 仪 设 置 了 两 个 按 钮 ,可 随 时 修 改 控 制 参数 。(4) 采 用 可 靠 、 稳 定 的 监 视 电 路 及 光 电 隔 离 等 技—65— 仪 表 技 术 2006年 第 3期术 ,确 保 控 制 仪 能 长 期 稳 定 、 可 靠 地 工 作 。(5) 系 统 的 工 作 参 数 和 需 要 调 整 的 参 数 都 采 用高 亮 LED显 示 出 来 ,直 观 明 了 ,操 作 方 便 。(6) 采 用 光 电 耦 合 器 将 单 片 机 和 输 出 隔 离 开 来 ,避 免 负 载 对 单 片 机 的 干 扰 。 输 出 选 用 超 大 功 率 输 出 管或 固 态 继 电 器 ,以 大 马 拉 小 车 来 确 保 工 作 的 高 可 靠 性 。2. 2  控 制 仪 的 软 件 设 计系 统 的 软 件 设 计 采 用 模 块 化 的 结 构 。 根 据 系 统 的控 制 功 能 ,采 用 自 顶 向 下 的 方 法 进 行 设 计 。 整 个 系 统软 件 结 构 合 理 ,便 于 设 计 和 调 试 。 同 时 借 鉴 PLC中 广泛 使 用 的 循 环 扫 描 技 术 ,从 软 件 上 进 一 步 提 高 整 个 系统 的 可 靠 性 。 系 统 软 件 的 流 程 图 如 图 2所 示 。图 2  系 统 软 件 流 程 图3  性 能 特 点 与 技 术 指 标除 尘 系 统 清 灰 、 卸 灰 、 回 灰 以 及 温 度 控 制 均 通 过 微机 进 行 自 动 控 制 ,只 需 配 一 维 护 工 即 可 ,操 作 和 维 护 都非 常 方 便 。(1) 除 尘 器 达 到 的 排 放 浓 度 (标 态 )为 63mg/m3 ,钢 耗 率 为 20. 88kg/m2 ,滤 袋 寿 命 平 均 2. 5a。 条 件 要 求 :分 室 反 吹 袋 式 除 尘 器 主 要 用 于 立 窑 除 尘 ,能 适 应 各 种窑 型 及 操 作 方 式 。 对 于 一 般 袋 式 除 尘 器 无 法 解 决 ,采用 高 硫 煤 为 燃 料 的 立 窑 烟 气 也 可 以 做 到 长 期 使 用 ,达标 排 放 。 分 室 反 吹 袋 式 除 尘 器 要 求 入 口 烟 气 温 度 不 超过 280℃ 。(2) 控 制 参 数 随 时 设 定 ,断 电 后 设 置 参 数 不 丢失 。(3) 室 间 隔 时 间 的 调 节 范 围 : 3~ 999 s。(4) 输 出 脉 冲 宽 度 调 节 范 围 : 20~ 9990m s。(5) 周 期 间 隔 时 间 的 调 节 范 围 : 2~ 9999 s。(6) 输 出 路 数 : 1~ 40 (任 选 )。 每 路 输 出 可 长 期同 时 驱 动 两 只 脉 冲 阀 。(7) 支 持 远 程 启 动 /停 止 控 制 (可 选 件 )。(8) 4条 温 度 控 制 线 ,每 条 控 制 线 设 定 0~ 300℃± 2%。 温 度 检 测 范 围 为 0~ 300℃ ± 2%。(9) 压 气 压 力 开 关 警 报 K控 制 限 : 400kPa ± 5 (回差 80kPa)。(10) 使 用 环 境 :温 度 : - 25~ + 55℃ ;相 对 湿 度 :< 90% ,无 严 重 灰 尘 和 空 气 污 染 。4  结 束 语本 系 统 投 入 运 行 后 ,机 组 运 行 可 靠 ,清 灰 效 果 好 ,烟 尘 排 放 达 到 预 期 效 果 。 系 统 结 构 简 单 ,设 备 故 障 率大 为 降 低 。 同 时 反 吹 时 间 短 ,大 大 减 少 布 袋 磨 擦 ,延 长了 布 袋 的 使 用 寿 命 ,具 有 很 好 的 市 场 应 用 前 景 。参 考 文 献 :[ 1 ] 何 立 民 . MCS - 51系 列 单 片 机 应 用 系 统 设 计 [M ]. 北 京 航空 航 天 大 学 出 版 社 , 1995.[ 2 ] 唐 瑞 尹 ,孟 如 ,姚 征 ,等 . 西 门 子 PLC在 布 袋 除 尘 系 统 中 的应 用 [ J ]. 自 动 化 仪 表 , 2005, (7).[ 3 ] 刘 峰 . 气 箱 脉 冲 袋 式 除 尘 器 自 动 清 灰 控 制 器 的 研 制 及 应 用[ J ]. 水 泥 , 2000, (4).[ 4 ] 黄 挚 雄 . 西 门 子 S7 - 200 PLC在 ZK脉 冲 除 尘 器 中 的 应 用[ J ]. 制 造 业 自 动 化 , 2000, (8).(许 雪 军 编 发 )(上 接 第 53页 )建 立 一 个 tcl文 件 ,否 则 每 次 调 整 都 需 手 动 分 配 ,十 分麻 烦 。 电 路 设 计 完 成 后 ,最 好 再 设 计 一 个 testbench,并在 modelsim中 仿 真 其 正 确 性 。 本 设 计 经 过 实 际 电 路验 证 ,可 以 实 现 对 SDRAM 的 读 写 。 其 VerilogHDL代码 在 ATERA公 司 的 FPGA— — — EP1C6中 通 过 了 Quar2tus II的 仿 真 、 综 合 和 布 局 、 布 线 。 占 用 499个 logic2cellk,消 耗 了 8%的 逻 辑 资 源 ,留 有 丰 富 的 资 源 可 提 供给 其 他 逻 辑 单 元 使 用 。本 文 介 绍 了 利 用 A ltera的 SDRAM控 制 器 实 现 对SDRAM进 行 读 写 操 作 的 RTL级 代 码 。 用 SDRAM 实现 大 容 量 的 高 速 数 据 缓 存 具 有 明 显 的 优 势 ,使 用 可 编程 器 件 实 现 SDRAM 控 制 器 则 使 之 具 有 更 高 的 灵 活性 ,其 应 用 前 景 广 阔 。 本 文 涉 及 程 序 可 在 www. dzm i.com网 站 获 得 。参 考 文 献 :[ 1 ] 可 综 合 的 SDRAM 控 制 器 设 计 [ EB /01 ]. www. dzm i. com,2005.[ 2 ] 陈 雪 松 . VHDL入 门 与 应 用 [M ]. 人 民 邮 电 出 版 社 , 2000.[ 3 ] SDR SDRAM 控 制 器 白 皮 书 [ EB /OL ]. http: / /www. altera.com / literature /wp / sdr sdram. pdf, 2002.(许 雪 军 编 发 )—75—2006年 第 3期 仪 表 技 术
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