基于单片机的在线颗粒分析仪智能控制系统设计.doc

＜工业控制计算机）２００９年２２卷第４期 基于单片机的在线颗粒分析仪智能控制系统设计  Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎｌｉｎｅ ｉｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｉｎｇ Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＳＣＭ  王  丽  （黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨１５００２７） 李文涛 （济南微纳颗粒技术有限公司，山东济南２５０１００）  摘要 针对国内粉末生产过程中粒度分布检验的滞后性，提出了在线颗粒分析仪智能控制系统设计。通过控制采样速度和喂 料速度实现样品的在线分析，并实现分析数据的实时采集和传榆。实现在线监控。实验结果表明，该系统测试范围达到４— ３００斗ｍ，可持续工作８小时，延时小于１分钟，测试准确度，重复性均达到在线控制的需要。 关键词：智能控制，粒度分析。喂料，单片机 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｎａｌｕｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｃｉｖｉｌ ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ａ ｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎｌｉｎｅ ｉｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｉｎｇ．Ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａｎａｔｙｓｉｓ ｏｎｌｉｎｅ，ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｃａｎ ｂｅ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｒｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ４—３００ｐ，ｍ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｉｓ ８ ｈｏｕｒｓ ａｎｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｔｉｍｅ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １ ｍｉｎｕｔｅ．Ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｃｈｅｄ ｓａｔｉｓｆｌｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｉｎｇ，ｆｅｅｄｉｎｇ．Ｓｉｎｇｌｅ－Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ（ＳＣＭ） ’  １  系统前端检测方法  智能采样拄镧模块 目前，国内外常用的粒度测试方法主要有筛分法、沉降法、 超声波测量法、激光法等。其中，筛分法对小于４４ｐ，ｍ的颗粒很 难测定，沉降法虽使用较广泛，但不仅测量时间长，且测量结果 常取决于操作人员的技术水平，这就不能实现对生产的在线实 时控制。而超声波测量法也存在着对工作环境和传感器要求很 高，探头装置需要经常标定，给维护带来困难等问题。 比较而言。激光衍射法测量速度快，测量过程自动化程度 高，衍射谱仅与颗粒大小有关的优点而得到了广泛的应用。本分 析仪前端检测正是基于这种技术进行工作的。这种技术根据夫 琅和费衍射原理设计，由氦氖激光器发出单色光，经滤波和扩束 后获得平行光束，当该平行光照射到样品窗中的颗粒群时便会 产生光的衍射现象，衍射光的强度分布与测量区中被照射的颗 粒直径和颗粒数有关，在样品窗的后面放置一个由多个同心半 圆环组成的多元光电探测器，将照射到每个环面上的衍射光能 量转换成电信号输出。 ２系统硬件设计 在线颗粒分析仪智能控制系统是指通过控制采样速度和喂 料速度实现样品的在线分析，并实现分析数据的实时采集和传 输，实现在线监测。本设计硬件部分包括两大模块，分别为智能 采样控制模块和数据采集传输模块。智能采样控制模块实现采 样电机的可调速采样和喂料线圈的可调速喂料。该模块主要包 括单片机，变速装置。数据采集传输模块实现分析数据的实时传 输、实时监控。总的来说，是将生产设备，采样电机，在线颗粒分 析仪，计算机等连接在一起，实现它们的协调工作来实现智能控 制。系统硬件设计框图如图１所示。 ２．１喂料模块 现在离线颗粒分析仪器喂料大部分采用的是电位器调速， 由于所采用的振荡线圈产生的热量较大，因此不能应用于连续 工作。在本设计中采用一种新的振荡线圈，并采用全隔离单相交 万方数据 圈１系统硬件框图 流调压模块，此模块内部集同步变压器、移相触发电路和输出晶 闸管于一体，不需外部提供工作电源，可自动控制（或电位器手 动控制）实现单相交流电压的无级可调。智能化喂料硬件框图如 图２