通用跳汰机电磁风阀微机控制器的设计

通用跳汰机电磁风阀微机控制器的设计张永强,王伯盛,贺洪江,吴开兴(河北建筑科技学院,河北邯郸056038)中图分类号:TD455.1/672文献标识码:B文章编号:1001-439X(2000)03-0026-02摘要:介绍了一种通用跳汰机电磁风阀控制器的设计思路,给出了相应的硬件组成和软件设计方法。主题词:跳汰机;电磁阀;控制器;硬件;软件;设计DesignofMicrocomputer2basedElectromagneticValveControllerforGeneralJigZHANGYongqiang,WANGBosheng,HEHongjiang,WUKaixing(HebeiInstituteofArchitecturalScienceandTechnology,Handan056038,China)Abstract:Thepaperintroducesthedesignideaofmicrocomputer2basedelectromagneticvalvecontrollerforgeneralJig,anditgivescorrespondinghardwarecomponentandsoftwaredesignmethod.Keywords:Jig,electromagneticvalve,controller,hardware,software,design1引言跳汰机电磁风阀控制器是筛下空气室跳汰机电控气动风阀系统的主令控制设备,它根据操作人员设定的跳汰参数,控制洗煤机各空气室进、排气、电磁风阀的通、断时间及频率、各空气室进气、排气,在洗煤机床层上形成上升或下降的水流,从而使床层介质按照密度不同得以分选。为了提高洗煤过程分选的准确度,改善风阀的控制效果,我们以邯郸洗煤厂和邢台洗煤厂为研究对象,选用高性能、大规模的微处理器芯片,高可靠光电隔离固态继电器,辅以LED数码显示的薄膜开关面板,设计出了具有双频率、可重复进气、双显示等功能的电磁风阀微机控制器。2控制原理根据所设定的每分钟跳汰次数即频率,自动计算出每一跳汰周期所需的时间。将每一跳汰周期分时为100等份,按照每个空气室在一个跳汰周期各阶段所占百分比分配,即第1进气期+第1膨胀期+第2进气期+第2膨胀期+排气期+压缩期=100。在各气室进、排气时间内由微处理器控制接通对应的电磁阀,从而在各室产生相应的进、排气动作,实现相应的跳汰特性。各气室的进气起始时刻可分别设置,而各气室压缩期参数则随其它参数的人工调整而自动改变。修改这些跳汰参数,电磁风阀的控制也随之得到改变。由于洗煤机矸石段床层平均密度高,且大块矸石多,宜采用低频率、大振幅的跳汰特性,以提高处理能力。而在中煤段床层平均密度分布较窄,宜采用高频率、小振幅的跳汰特性,以提高分选精度。因此,本装置对矸石段和中煤段分别设置了独立的跳汰频率,简称双频率。两段频率的调整分别进行,若频率设置相同,则洗煤机按同一跳汰频率工作。为了获得更理想的床层松散度,增加有效分选时间,装置设计了可重复进气功能,即通过在膨胀期中补充进气,从而稳定空气室内的压力。这样跳汰周期的时间分布即变为第1进气期、第1膨胀期、第2进气期、第2膨胀期、排气期、压缩期。由于2次进气属补充进气,其进气时间限制在9%以内。此外,为了使操作更直观、方便,控制面板上设计了双显示功能,即各显示矸石段和中煤段的一个室的参数,并可按“选室键”来修改所显示的室。同时设计了故障诊断功能,当回路工作正常时,诊断指示灯不断闪烁;当电磁阀回路出现短路、开路现象时,诊断指示灯常亮、常灭。技术指标跳汰频率20～80次/s;跳汰周期起始值调整范围0～99;适用于10～40m2的筛下空气室跳汰机,采用电控气动电磁风阀系统,具有5～6个空气室;体积l×b×h,mm:300×440×1603硬件设计本系统采用MCS-51单片机作主机,外围电路包括:24路开关量输入接口(6个气室,每室4路,共24路),38路开关量输出接口(6个气室,水位状态显示24路,跳汰机压缩控制6路,排气控制6路,中煤段和精煤段采样控制2路)。系统硬件结构如3硬件设计本系统采用MCS-51单片机作主机,外围电路包括:24路开关量输入接口(6个气室,每室4路,共24路),38路开关量输出接口(6个气室,水位状态显示24路,跳汰机压缩控制6路,排气控制6路,中煤段和精煤段采样控制2路)。系统硬件结构如图1所示。图1硬件结构图由于中煤段和精煤段床层厚度信号的采集,应在跳汰机压缩期开始时的瞬间进行,因此,由MCS-51单片机在压缩期开始时送出脉宽为100μs的采样信号,控制采样保持电路采集床层厚度信号。采样保持电路采用高性能单片采样/保持器LF198芯片,其性能指标为:采样时间10μs;增益为1±0.01%;下降速度为±30μV/ms;温度漂移7μV/°C。LF198的逻辑控制可与TTL或CMOS电平接口。其电路如图2所示,图中Vi为对应跳汰机床层厚度的模拟电压信号,Vk为单片机输出的采样保持控制信号。图2LF198逻辑控制电路图为了提高整机的抗干扰能力,对所有的输入、输出接口都采用光电隔离方式。对系统供电电源采用交流稳压器,再经过隔离变压器及高频滤波器,这样可有效地抑制电网电压波动及电网串入的高频干扰。4软件设计通用跳汰机电磁风阀控制器的软件设计主要包括初始化程序、主程序及若干中断处理子程序。图3软件程序图5结束语本文介绍的通用跳汰机电磁风阀微机控制器已成功地应用在邯郸洗煤机厂和邢台洗煤机厂。经过现场3年多的运行实践表明,该控制器性能可靠、功能强大、操作简单,维护方便,为提高洗煤机的分选效率提供了非常有效的现代化控制手段。[参考文献][1]陈兆宽等.计算机过程控制软件设计.北京:电子工业出版社,1993,10.(收稿日期:1999-11-09)作者简介:张永强(1966-),男,副教授,1988年4月毕业于西北工业大学,获硕士学位。现主要从事计算机控制、自动检测等方面的工作。