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系統(tǒng)簡介：
橡膠加工企業(yè)在混煉橡膠過程中產(chǎn)生大量含塵廢氣以及顆粒物，嚴重污染車間及周邊環(huán)境，極大地影響生產(chǎn)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(huán)保設施與生產(chǎn)工藝實行“三同時”，對污染嚴重的混橡室、配料間、上料系統(tǒng)、輾葉間裝置等生產(chǎn)設備進行污染治理。我們采用了Advantech公司的工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集板卡、數(shù)字量輸入輸出板卡、模擬量輸出板卡等工控產(chǎn)品，系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，取得了較好的經(jīng)濟效益。
系統(tǒng)要求：
1） 實時在線監(jiān)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(jù)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(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(nóng)（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(shù)字信號，要實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(tǒng)要求實時控制系統(tǒng)在打開電磁閥的同時，便開始進行高速數(shù)據(jù)采集，即對計算機控制系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)采集和電磁閥開啟動作是并行工作的，為了實現(xiàn)這一功能，采用了由工業(yè)控制計算機通過PCL-725給PLC發(fā)送TTL電平控制命令的同時，便開始進行數(shù)據(jù)采集，驅動電磁脈沖閥由PLC來實現(xiàn)，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(yè)控制計算機便開始進行數(shù)據(jù)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(tǒng)具有較強的實時能力，并且控制系統(tǒng)在實時控制各控制單元的同時，還要進行實時數(shù)據(jù)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(tài)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(tǒng)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(shù)的設置、文件操作管理、數(shù)據(jù)的存貯、以及與其它應用程序的接口管理等。 Matlab具有強大數(shù)值計算功能和豐富的函數(shù)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(zhí)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(yōu)勢結合起來，實現(xiàn)三者無縫隙的連接，很好的解決數(shù)據(jù)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(fā)周期，降低程序設計的復雜度。
系統(tǒng)抗干擾措施：
在本實時控制系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)主要通過（1）從系統(tǒng)的工頻電源進入，（2）通過電磁耦合，（3）通過監(jiān)測元件進入。由于數(shù)字濾波是以對信號的高速數(shù)據(jù)采集為基礎的，但高速數(shù)據(jù)采集器采樣量化的分辨率有限，系統(tǒng)采用了模擬濾波和數(shù)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(shù)據(jù)采集，對原始采樣數(shù)據(jù)中的干擾進行數(shù)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(tǒng)的抗干擾性能，系統(tǒng)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(xiàn)了共模抑制電噪聲。
模擬地隔離技術
為了使控制系統(tǒng)防止外界干擾除了供電系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的抗干擾能力。
數(shù)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(jīng)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(shù)字信號處理技術中的五點三次平滑數(shù)字濾波法。
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