论文部分内容阅读
防爆型工业在线气相色谱仪的炉温控制水平往往体现了这台工业仪表的层次和水平,同时仪表的可靠性和安全性是工业仪表的主要设计任务之一。精确的炉温控制是色谱仪稳定、准确工作的前提条件。色谱仪内部的检测器对温度变化很敏感,温度的微小变化,都直接影响检测器的灵敏度和稳定性,进而影响分析仪表的分析结果的正确性和稳定性。同时防爆型工业在线气相色谱仪工作环境恶劣,仪表长期工作在可燃易爆的多种成分的可燃性气体环境中,所以仪表通信的安全性和可靠性尤为重要。目前国内使用的是上世纪90年代研制的国产工业在线气相色谱仪,与国外新型仪表相比,分析组分相对较少,分析精度较国外仪表低,故障率高。因此研制新型工业在线气相色谱仪迫在眉睫。本论文针对智能温度控制器设计的实际需求一需进行八段程序升温控制(该温度控制系统是典型的非线性控制系统),本文提出了将批量PID控制技术应用于PGC-2000新型工业在线气相工业色谱仪智能温度控制器上,并将ABB工业在线气相色谱仪的温度速率控制技术应用于本系统中。同时,将CAN总线应用于本系统中以提高其通信安全性与可靠性。论文主要阐述了系统硬件设计,温度批量PID控制过程,现场总线的硬件设计及基于CAN总线的高层协议—DeviceNet的具体应用与实现。在系统安全性与防爆方面,系统采用本安电源并设计了多个硬件冗余电路。其它硬件细节设计环节中,充分考虑系统的可靠性设计,在机箱正压吹扫防爆设计中专门设计了一种防止电压比较器“振铃”现象导致继电器工作失效的电路,使得系统的安全性大大提高。在软件开发方面,为兼顾DeviceNet开发的需要,本系统软件部分采用C语言编程。既提高了软件开发效率,又为以后的维护工作提供了许多便利。本智能温度控制器系统实现了将批量PID控制,速率控制,工业现场总线技术的融合,解决了工业气相色谱仪温度控制范围宽,温度控制精度不高,程序控温难等问题,以及长期困扰工程师们的一些诸如电压滞回比较器等细节性难题。在通信方面CAN总线为仪表核心主机平台提供了底层芯片级故障诊断功能,使仪表的整体性能大大提高,为系统远程维护提供了便利。同时本系统的通信协议—DeviceNet协议满足国标GB/T1858.3要求,其它基于DeviceNet国标的仪表无须编程便可直接接入本系统中。论文在结论部分从系统横向拓展、纵向深入研究和系统整合研究三方面提出了系统今后的研究方向,以深化防爆型工业在线气相色谱仪表的开发和利用。