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    橡膠加工廠除塵設備-橡膠加工廠除塵設備實時控制系統設計及其實施-一恒除塵設備

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    橡膠加工廠除塵設備實時控制系統設計及其實施

    來源:一恒除塵設備發布時間:2011/8/4 10:53:58
    系統簡介:
          橡膠加工企業在混煉橡膠過程中產生大量含塵廢氣以及顆粒物,嚴重污染車間及周邊環境,極大地影響生產操作及操作人員的身體健康。在混橡車間改造的同時,對車間環保設施與生產工藝實行“三同時”,對污染嚴重的混橡室、配料間、上料系統、輾葉間裝置等生產設備進行污染治理。我們采用了Advantech公司的工業控制計算機、數據采集板卡、數字量輸入輸出板卡、模擬量輸出板卡等工控產品,系統穩定性良好,取得了較好的經濟效益。
    系統要求:
    1)  實時在線監測氣包壓力、脈沖閥出口壓力、以及標耙加速度等電信號;
    2)  實時檢測污染源周圍的大氣質量以及各種主要污染源成分;
    3)  根據檢測的周圍空氣質量實時控制洗塵設備的吸附效率;
    4)  根據需要在線除去吸塵通道中的吸附物;
    5)  實時報表打印、歷史數據存儲等;
    6)  實時在線繪制氣包壓力、脈沖閥壓力以及標耙加速度的變化曲線。
     
    解決方案:
    控制系統的硬件設備選型及其應用特性
    由于氣包除塵過程是極其短暫的,大約只有100~150ms的時間,控制工程最為關鍵的如何利用香農(Shannon)采樣理論將外部信號毫無失真地采集并轉化為計算機所用的數字信號,要實現這一過程必須有滿足兩個條件:(1)響應速度要達到10kHz壓力變送器以及響應速度要達到15kHz的壓力變送器;(2)電信號每個通道采集的速率的至少為30ks/s.
    為滿足此設計要求,以及實時控制的需要,選用了高采集速率的數據采集板卡PCL-818HD,12bit模擬量輸出板卡PCL-728,還選用了驅動能力達到24V@100mA的直流繼電器驅動板卡PCL-725,
    為了充分反映整個除塵過程中氣壓、加速度信號變化的趨勢,系統要求實時控制系統在打開電磁閥的同時,便開始進行高速數據采集,即對計算機控制系統而言,數據采集和電磁閥開啟動作是并行工作的,為了實現這一功能,采用了由工業控制計算機通過PCL-725給PLC發送TTL電平控制命令的同時,便開始進行數據采集,驅動電磁脈沖閥由PLC來實現,考慮到PLC的響應時間以及電磁閥的響應時間,實際上是在電磁脈沖閥閥門開啟之前,工業控制計算機便開始進行數據采集了,正好滿足了裝置實時控制的需要。
     
    軟件設計
    本裝置要求控制系統具有較強的實時能力,并且控制系統在實時控制各控制單元的同時,還要進行實時數據處理和存貯,因此,要求本測控軟件具有與之相適應的實時性能。為此,采用Visual C++完成對PCL-818HD、PCL-725,PCL-728等板卡底層端口的讀寫,并將其編譯成動態連接庫(DLL),以供其它程序調用。Visual Basic具有極強的對應用層程序支持的能力,而缺乏對硬件底層的訪問能力,因此,本控制系統采用Visual Basic編寫人機接口程序(HMI Human Machine Interface),完成控制程序初始化參數的設置、文件操作管理、數據的存貯、以及與其它應用程序的接口管理等。 Matlab具有強大數值計算功能和豐富的函數庫,然而作為一種以解釋方式運行的高級計算機語言,Matlab程序的執行效率較低。整個控制程序將Visual C++以及Visual Basic程序和Matlab三者的優勢結合起來,實現三者無縫隙的連接,很好的解決數據存儲、處理以及圖形繪制之間的矛盾,從而大大減少軟件的開發周期,降低程序設計的復雜度。
     
    系統抗干擾措施:
    在本實時控制系統中,由于傳感器的信號十分微弱,必須采用各種抗干擾手段來抑制噪聲干擾對測量結果的影響。干擾進入監測系統主要通過(1)從系統的工頻電源進入,(2)通過電磁耦合,(3)通過監測元件進入。由于數字濾波是以對信號的高速數據采集為基礎的,但高速數據采集器采樣量化的分辨率有限,系統采用了模擬濾波和數字濾波相結合的方法。即先用模擬濾波去掉大部分的干擾能量,然后再用高速數據采集,對原始采樣數據中的干擾進行數字濾波處理,以取得最佳的濾波效果。
    共模抑制技術
    為提高系統的抗干擾性能,系統采用差分輸入方式,采用差分輸入可使來自設備震動、以及變送器的白噪聲干擾相互抵消,實現了共模抑制電噪聲。
    模擬地隔離技術
    為了使控制系統防止外界干擾除了供電系統采用隔離變壓器以外,在過程與過程通道之間也采取隔離方法,使其計算機系統與外界的過程控制器和變送儀表之間沒有公共地線,而是采用繼電器隔離方式,以提高系統的抗干擾能力。
    數字濾波處理技術
    為了消除隨機信號以及其它干擾信號對壓力、加速度信號趨勢圖的影響,軟件設計時采用了軟件濾波方法。
    在測量的過程中,由于傳感器的輸出信號只有幾微伏到幾百微伏,且內含有大量白噪聲,變送器本身也有白噪聲的干擾,同時信號又經過變送器放大,因此,PCL-818HD采集的信號不可避免的參雜著大量的白噪聲,且有用信號很容易被噪聲信號所淹沒,微了消除噪聲,本設計采用數字信號處理技術中的五點三次平滑數字濾波法。

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