全自动测硫仪的检测与控制系统研究与设计

摘要

煤的含硫量是衡量煤品质的重要指标，产煤企业依据它将煤分类和定价，用煤企业依据它进行选煤，环保部门为减少二氧化硫的排放依据它指导企业使用含硫量少的煤。因此快速准确地测定煤中的硫含量具有重要的现实意义。 论文综述了测硫仪的设备和技术现状，分析了测硫仪的技术要求和功能，研究和设计了全自动测硫仪的检测与控制系统。首先，针对测硫仪送样精度不高，送样不稳定的问题，提出了步进电机的细分控制送样系统，将两相步进电机的电流进行64 细分达到了要求的0.03℃的送样步矩角，很好地解决了送样精度不高和稳定性不够的问题；然后，对参数时变、非线性、大滞后的电加热炉温系统存在的升温速度慢，控温精度不高的问题，设计了模糊温度控制器，控制器根据实际温度与设定值的比较结果和其变化速率来调节其输出电压信号在设定运行周期内的占空比(时间)，并以此来调节晶闸管电力模块导通的周波数, 通过连续调节晶闸管导通的周波数来调节输出到电加热器的电功率的大小；最后，建立了电解液滴定过程的数学模型，根据电位差值和差值的变化率设计了一个模糊滴定控制器，控制电解电极电流的时间和大小。 基于以上对总体控制系统方案和控制方法的研究，研制了一种以80C196 单片机加CPLD 双片结构为核心的测硫仪下位机系统，将单片机与CPLD 进行了结合，取代传统单片机外围的中、小规模的集成电路。文中按实现的功能设计了相应的硬件模块。 根据多任务实时操作系统原理进行了系统下位机软件设计，编写任务调度程序，并将程序直接嵌入到用户的应用程序中。任务调度器主要是对任务进行管理的，任务的执行频率通过实践延时来达到，每个溢出是一个固定的时间段，这样给定每个任务不同的计数值就可以代表它的频率。按照此种思想设计的软件可读性较好，协调了多任务系统中各任务执行频率不一致的问题。