智能定硫儀的設計

Design of Intellectual Meter on Analyse of Sulfur

SHU Hui, CHEN Weibing

(Nantong Vocational College, Nantong 226007, China)

　　Key words: inspecting and measuring; quantity of sulfur containe d; SCM; RS232

　　系統(tǒng)由單片機和測硫儀主機組成，包括電子天平、自動送樣機構、高溫裂解爐、滴定測硫系統(tǒng)、顯示打印等部件。先由電子天平測得樣品的質量，并通過RS232送入單片機系統(tǒng)，然后送樣機構自動將樣品送入高溫爐。在單片機系統(tǒng)的控制下，給樣品加熱，在1150℃最佳溫度下樣品被氧化，其中硫成份完全轉化為SO2，反應中生成的氣體導入滴定系統(tǒng)，通過與標樣的參數(shù)對比而得到試樣中的含硫量，送顯示和打印，并可通過RS232與PC機連接，以便長期保存數(shù)據(jù)和進一步處理，系統(tǒng)結構的基本組成如圖1所示。

2.1單片機
　　本系統(tǒng)采用華邦公司的W77E58作中央處理器。利用其2個串行口，通過RS232接口同時與電子天平和PC機通訊，3個定時器T0、T1、T2分別作為時間中斷、波特率發(fā)生器使用，4個I/O口實現(xiàn)監(jiān)控測量功能。
2.2鍵盤和顯示
　　采用單片機W77E58的P1口控制ZLG7290，實現(xiàn) 鍵盤顯示管理。ZLG7290是廣州周立功發(fā)展有限公司設計的鍵盤及LED驅動器，該芯片可直接驅動8位共陰數(shù)碼管或64只獨立LED和64個按鍵，通過I2C串行接口，方便地與處理器相連；因其獨特的性能在儀器儀表中得到廣泛的應用。
2.3A/D轉換器
　　采用12位串行A/D轉換器芯片TLC2543。該芯片具有8路輸入，各路分別可連接到各測量點上，通過較少的口線直接與單片機相連，且易于光電隔離。
2.4溫度測控系統(tǒng)
　　通過實驗和查閱有關資料，確定溫度在1150℃時，樣品中的硫能夠得到充分釋放，并和氧氣很好地結合成SO2，因而對高溫裂解爐的溫度控制是至關重要的。溫度測控系統(tǒng)由溫度采集和控制兩部分組成，其框圖如圖2所示。

　　在整個控溫中，力求升溫速度快，控溫準確，因而本系統(tǒng)采用模糊控制加PID調(diào)節(jié)的復合控制法。實施方案是在溫差較大時實行模糊控制，在接近控溫點時采用PID實現(xiàn)微控。通過控制電爐絲所受電壓的占空比來控制溫度。
2.5滴定測控系統(tǒng)
　　滴定測控系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心，其結構見圖3。

　　
　　由電子天平可測得標樣和試樣的質量，用上述方法測得KOH的各自用量，而標樣的硫含量已知，從而可得到試樣的硫含量。
2.6送樣機構
　　由單片機控制電機的正反轉實現(xiàn)送樣和出樣控制，由霍爾傳感器和磁鋼測量進料位置。
2.7排廢和進液系統(tǒng)
　　每次測量結束，由單片機控制排廢閥打開，使反應杯中的廢液排出。
　　在進行新的測量之前，由單片機控制進液閥打開，使水和pH試劑的混合液體流入反應杯，在壓力傳感器測得重量達到后，關閉進液閥，停止進液。?

　　本系統(tǒng)軟件包括測量、控制、通訊等部分，每部分的程序皆采用模塊化結構。
　　主程序包括送樣機構的控制、進液控制、滴定控制、排廢控制、溫控參數(shù)計算和顯示打印處理等，通訊中斷負責與電子天平和上位機的通訊；定時中斷負責控制晶閘管的導通和截止之間的時間占空比來，以此達到控溫的目的。其軟件流程圖如圖4所示。

4.1看門狗電路
　　采用W77E58的片內(nèi)看門狗。
4.2光電隔離
　　由于本系統(tǒng)集控制與測量于一體，大功率的控制對象(高溫裂解爐等)有可能引起電網(wǎng)或系統(tǒng)地的電平波動，從而造成系統(tǒng)癱瘓，因而采用了光電隔離技術，再加上如A/D等串行芯片的運用，實現(xiàn)了模擬/數(shù)字的隔離。
4.3軟件中的抗干擾技術
　　考慮控溫的過零觸發(fā)，減少電網(wǎng)的波動。設置復位陷阱等。

　　本文對智能定硫儀的硬件設計及軟件設計進行了介紹，在實際應用中，與傳統(tǒng)的定硫裝置相比，具有速度快，自動化程度高，計算精確等優(yōu)點。