趙開才+趙孝文

摘 要：文章介紹一種基于核技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究料位計(jì)及遠(yuǎn)程控制裝置，并對(duì)裝置的測(cè)量方法、硬件組成及設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及流程進(jìn)行介紹。該裝置具有數(shù)字顯示、限位報(bào)警、開關(guān)量輸出，輻射源容器遠(yuǎn)程開關(guān)控制的特點(diǎn)，已通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，取得預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：核技術(shù)；料位計(jì)；單片機(jī)

1 引言

近幾年全國化工、電力、水泥行業(yè)突飛猛進(jìn)，隨著設(shè)備的不斷更新與擴(kuò)大，對(duì)料位計(jì)的市場(chǎng)需求也越來越大；隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高與引進(jìn)，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的集成化程度越來越高，要求數(shù)字化的信息處理技術(shù)越來越多，而目前使用模擬電路處理信息的同位素料位計(jì)技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。在此情況下，研制生產(chǎn)一種靈敏度高、精確度高、使用壽命長、自動(dòng)化程度高的新一代智能化儀表及遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)積極地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、服務(wù)生產(chǎn)企業(yè)是當(dāng)務(wù)之急，有著深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

本文介紹的產(chǎn)品是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的控制要求及應(yīng)用需求，系統(tǒng)以核物理測(cè)量原理為基礎(chǔ)，采用數(shù)字技術(shù)、微處理技術(shù)和控制理論相結(jié)合進(jìn)行研制，具有智能化信號(hào)處理和輻射源容器遠(yuǎn)端開關(guān)控制功能，現(xiàn)場(chǎng)料位監(jiān)控信號(hào)和上位機(jī)之間通過總線的形式進(jìn)行傳輸，提高了料位產(chǎn)品的抗干擾能力和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的靈活性。

2 系統(tǒng)組成

該裝置由輻射源及輻射源容器、GM管接收器、運(yùn)算控制器等組成。

2.1 輻射源及容器

輻射源采用密封137Csγ射線點(diǎn)源，射源置于ф8mm×9mm不繡鋼殼體內(nèi)保護(hù)，射線能量661Kev，強(qiáng)度1.5×109Bq，半衰期30年；輻射源容器由鉛和鑄鐵外殼構(gòu)成，通過電動(dòng)控制輻射源的開與關(guān)。

2.2 GM管接收器

接收器由GM計(jì)數(shù)管組成，探測(cè)器采用型號(hào)為J408γ蓋革計(jì)數(shù)管， GM計(jì)數(shù)管具有輸出信號(hào)大，功耗低，適應(yīng)環(huán)境溫、濕度范圍寬，體積小，造價(jià)低等特點(diǎn)。

2.3 運(yùn)算控制器

運(yùn)算控制器以C8051F410為核心，主要實(shí)現(xiàn)顯示、運(yùn)算、計(jì)數(shù)、按鍵輸入、參數(shù)掉電保存等功能；運(yùn)算得到的結(jié)果控制繼電器進(jìn)行開關(guān)報(bào)警，并在控制柜體上顯示空滿信號(hào)，通過按鍵的設(shè)置遠(yuǎn)程控制輻射源容器的開關(guān)。

3 測(cè)量電路

測(cè)量電路的設(shè)計(jì)要求是力求簡(jiǎn)單、適用、穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強(qiáng)、溫度性能好。

測(cè)量電路包括信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、總線通信輸出三部分組成。信號(hào)采集電路是將探測(cè)器接收到的信號(hào)經(jīng)處理后產(chǎn)生可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的脈沖信號(hào)。數(shù)據(jù)分析處理部分由單片機(jī)來完成，單片機(jī)采用C8051F410，總線通信輸出部分由SPC3芯片和RS485通信線路組成。硬件電路主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）單片機(jī)及外圍擴(kuò)展設(shè)計(jì)；（2）SPC3與單片機(jī)的聯(lián)接；（3）RS485接口電路設(shè)計(jì)；（4）復(fù)位電路和電源電路的設(shè)計(jì)。

控制系統(tǒng)組成如圖1所示：

3.1 輻射源容器控制電路

遠(yuǎn)端控制電路主要包括輻射源容器開關(guān)電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路，開關(guān)電路由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、手自動(dòng)開關(guān)電路、小型電機(jī)等，主要實(shí)現(xiàn)二次儀表及控制系統(tǒng)對(duì)輻射源容器進(jìn)行手自動(dòng)開關(guān)控制。

3.2 GM管接收器電路

接收器由蓋革計(jì)數(shù)管、比較放大及驅(qū)動(dòng)電路組成，主要實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的采集、驅(qū)動(dòng)。GM計(jì)數(shù)管接收到的脈沖信號(hào)，經(jīng)整形濾波后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼經(jīng)總線送處理器進(jìn)行運(yùn)算處理，處理后的結(jié)果經(jīng)通訊接口與上位機(jī)進(jìn)行交互操作。

4 編程思想及軟件流程

4.1 編程思想

軟件的主要功能是將探測(cè)器接收到的脈沖信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，對(duì)處理后的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警輸出。軟件以c語言作為編程語言，考慮到程序的可移植性和以后的功能升級(jí)，以及調(diào)試的方便性，采用模塊化程序設(shè)計(jì)。

4.2 程序流程圖

5 結(jié)束語

核料位計(jì)遠(yuǎn)程控制裝置以核物理測(cè)量原理為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，非接觸測(cè)量形式進(jìn)行物位測(cè)量，將料位監(jiān)控儀表從現(xiàn)場(chǎng)控制柜中分離，進(jìn)行獨(dú)立控制和操作，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，減少傳輸誤差，提高現(xiàn)場(chǎng)儀表的內(nèi)部功能和可靠性，同時(shí)設(shè)計(jì)有輻射源容器遠(yuǎn)端開關(guān)控制功能，可提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，使該套控制裝置具有更好的開放性和集成能力，提高核料位計(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]羅向東，等.基于多微處理器的主從式核物位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，20115：74-77.

[2]丁富榮，等.輻射物理[M].北京：北京大學(xué)出版社，2004.

[3]馬忠梅，等.單片機(jī)的C語言程序設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1999.endprint

摘 要：文章介紹一種基于核技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究料位計(jì)及遠(yuǎn)程控制裝置，并對(duì)裝置的測(cè)量方法、硬件組成及設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及流程進(jìn)行介紹。該裝置具有數(shù)字顯示、限位報(bào)警、開關(guān)量輸出，輻射源容器遠(yuǎn)程開關(guān)控制的特點(diǎn)，已通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，取得預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：核技術(shù)；料位計(jì)；單片機(jī)

1 引言

近幾年全國化工、電力、水泥行業(yè)突飛猛進(jìn)，隨著設(shè)備的不斷更新與擴(kuò)大，對(duì)料位計(jì)的市場(chǎng)需求也越來越大；隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高與引進(jìn)，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的集成化程度越來越高，要求數(shù)字化的信息處理技術(shù)越來越多，而目前使用模擬電路處理信息的同位素料位計(jì)技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。在此情況下，研制生產(chǎn)一種靈敏度高、精確度高、使用壽命長、自動(dòng)化程度高的新一代智能化儀表及遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)積極地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、服務(wù)生產(chǎn)企業(yè)是當(dāng)務(wù)之急，有著深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

本文介紹的產(chǎn)品是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的控制要求及應(yīng)用需求，系統(tǒng)以核物理測(cè)量原理為基礎(chǔ)，采用數(shù)字技術(shù)、微處理技術(shù)和控制理論相結(jié)合進(jìn)行研制，具有智能化信號(hào)處理和輻射源容器遠(yuǎn)端開關(guān)控制功能，現(xiàn)場(chǎng)料位監(jiān)控信號(hào)和上位機(jī)之間通過總線的形式進(jìn)行傳輸，提高了料位產(chǎn)品的抗干擾能力和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的靈活性。

2 系統(tǒng)組成

該裝置由輻射源及輻射源容器、GM管接收器、運(yùn)算控制器等組成。

2.1 輻射源及容器

輻射源采用密封137Csγ射線點(diǎn)源，射源置于ф8mm×9mm不繡鋼殼體內(nèi)保護(hù)，射線能量661Kev，強(qiáng)度1.5×109Bq，半衰期30年；輻射源容器由鉛和鑄鐵外殼構(gòu)成，通過電動(dòng)控制輻射源的開與關(guān)。

2.2 GM管接收器

接收器由GM計(jì)數(shù)管組成，探測(cè)器采用型號(hào)為J408γ蓋革計(jì)數(shù)管， GM計(jì)數(shù)管具有輸出信號(hào)大，功耗低，適應(yīng)環(huán)境溫、濕度范圍寬，體積小，造價(jià)低等特點(diǎn)。

2.3 運(yùn)算控制器

運(yùn)算控制器以C8051F410為核心，主要實(shí)現(xiàn)顯示、運(yùn)算、計(jì)數(shù)、按鍵輸入、參數(shù)掉電保存等功能；運(yùn)算得到的結(jié)果控制繼電器進(jìn)行開關(guān)報(bào)警，并在控制柜體上顯示空滿信號(hào)，通過按鍵的設(shè)置遠(yuǎn)程控制輻射源容器的開關(guān)。

3 測(cè)量電路

測(cè)量電路的設(shè)計(jì)要求是力求簡(jiǎn)單、適用、穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強(qiáng)、溫度性能好。

測(cè)量電路包括信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、總線通信輸出三部分組成。信號(hào)采集電路是將探測(cè)器接收到的信號(hào)經(jīng)處理后產(chǎn)生可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的脈沖信號(hào)。數(shù)據(jù)分析處理部分由單片機(jī)來完成，單片機(jī)采用C8051F410，總線通信輸出部分由SPC3芯片和RS485通信線路組成。硬件電路主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）單片機(jī)及外圍擴(kuò)展設(shè)計(jì)；（2）SPC3與單片機(jī)的聯(lián)接；（3）RS485接口電路設(shè)計(jì)；（4）復(fù)位電路和電源電路的設(shè)計(jì)。

控制系統(tǒng)組成如圖1所示：

3.1 輻射源容器控制電路

遠(yuǎn)端控制電路主要包括輻射源容器開關(guān)電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路，開關(guān)電路由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、手自動(dòng)開關(guān)電路、小型電機(jī)等，主要實(shí)現(xiàn)二次儀表及控制系統(tǒng)對(duì)輻射源容器進(jìn)行手自動(dòng)開關(guān)控制。

3.2 GM管接收器電路

接收器由蓋革計(jì)數(shù)管、比較放大及驅(qū)動(dòng)電路組成，主要實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的采集、驅(qū)動(dòng)。GM計(jì)數(shù)管接收到的脈沖信號(hào)，經(jīng)整形濾波后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼經(jīng)總線送處理器進(jìn)行運(yùn)算處理，處理后的結(jié)果經(jīng)通訊接口與上位機(jī)進(jìn)行交互操作。

4 編程思想及軟件流程

4.1 編程思想

軟件的主要功能是將探測(cè)器接收到的脈沖信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，對(duì)處理后的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警輸出。軟件以c語言作為編程語言，考慮到程序的可移植性和以后的功能升級(jí)，以及調(diào)試的方便性，采用模塊化程序設(shè)計(jì)。

4.2 程序流程圖

5 結(jié)束語

核料位計(jì)遠(yuǎn)程控制裝置以核物理測(cè)量原理為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，非接觸測(cè)量形式進(jìn)行物位測(cè)量，將料位監(jiān)控儀表從現(xiàn)場(chǎng)控制柜中分離，進(jìn)行獨(dú)立控制和操作，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，減少傳輸誤差，提高現(xiàn)場(chǎng)儀表的內(nèi)部功能和可靠性，同時(shí)設(shè)計(jì)有輻射源容器遠(yuǎn)端開關(guān)控制功能，可提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，使該套控制裝置具有更好的開放性和集成能力，提高核料位計(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]羅向東，等.基于多微處理器的主從式核物位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，20115：74-77.

[2]丁富榮，等.輻射物理[M].北京：北京大學(xué)出版社，2004.

[3]馬忠梅，等.單片機(jī)的C語言程序設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1999.endprint

摘 要：文章介紹一種基于核技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究料位計(jì)及遠(yuǎn)程控制裝置，并對(duì)裝置的測(cè)量方法、硬件組成及設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及流程進(jìn)行介紹。該裝置具有數(shù)字顯示、限位報(bào)警、開關(guān)量輸出，輻射源容器遠(yuǎn)程開關(guān)控制的特點(diǎn)，已通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，取得預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：核技術(shù)；料位計(jì)；單片機(jī)

1 引言

近幾年全國化工、電力、水泥行業(yè)突飛猛進(jìn)，隨著設(shè)備的不斷更新與擴(kuò)大，對(duì)料位計(jì)的市場(chǎng)需求也越來越大；隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高與引進(jìn)，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的集成化程度越來越高，要求數(shù)字化的信息處理技術(shù)越來越多，而目前使用模擬電路處理信息的同位素料位計(jì)技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。在此情況下，研制生產(chǎn)一種靈敏度高、精確度高、使用壽命長、自動(dòng)化程度高的新一代智能化儀表及遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)積極地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、服務(wù)生產(chǎn)企業(yè)是當(dāng)務(wù)之急，有著深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

本文介紹的產(chǎn)品是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的控制要求及應(yīng)用需求，系統(tǒng)以核物理測(cè)量原理為基礎(chǔ)，采用數(shù)字技術(shù)、微處理技術(shù)和控制理論相結(jié)合進(jìn)行研制，具有智能化信號(hào)處理和輻射源容器遠(yuǎn)端開關(guān)控制功能，現(xiàn)場(chǎng)料位監(jiān)控信號(hào)和上位機(jī)之間通過總線的形式進(jìn)行傳輸，提高了料位產(chǎn)品的抗干擾能力和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的靈活性。

2 系統(tǒng)組成

該裝置由輻射源及輻射源容器、GM管接收器、運(yùn)算控制器等組成。

2.1 輻射源及容器

輻射源采用密封137Csγ射線點(diǎn)源，射源置于ф8mm×9mm不繡鋼殼體內(nèi)保護(hù)，射線能量661Kev，強(qiáng)度1.5×109Bq，半衰期30年；輻射源容器由鉛和鑄鐵外殼構(gòu)成，通過電動(dòng)控制輻射源的開與關(guān)。

2.2 GM管接收器

接收器由GM計(jì)數(shù)管組成，探測(cè)器采用型號(hào)為J408γ蓋革計(jì)數(shù)管， GM計(jì)數(shù)管具有輸出信號(hào)大，功耗低，適應(yīng)環(huán)境溫、濕度范圍寬，體積小，造價(jià)低等特點(diǎn)。

2.3 運(yùn)算控制器

運(yùn)算控制器以C8051F410為核心，主要實(shí)現(xiàn)顯示、運(yùn)算、計(jì)數(shù)、按鍵輸入、參數(shù)掉電保存等功能；運(yùn)算得到的結(jié)果控制繼電器進(jìn)行開關(guān)報(bào)警，并在控制柜體上顯示空滿信號(hào)，通過按鍵的設(shè)置遠(yuǎn)程控制輻射源容器的開關(guān)。

3 測(cè)量電路

測(cè)量電路的設(shè)計(jì)要求是力求簡(jiǎn)單、適用、穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強(qiáng)、溫度性能好。

測(cè)量電路包括信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、總線通信輸出三部分組成。信號(hào)采集電路是將探測(cè)器接收到的信號(hào)經(jīng)處理后產(chǎn)生可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的脈沖信號(hào)。數(shù)據(jù)分析處理部分由單片機(jī)來完成，單片機(jī)采用C8051F410，總線通信輸出部分由SPC3芯片和RS485通信線路組成。硬件電路主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）單片機(jī)及外圍擴(kuò)展設(shè)計(jì)；（2）SPC3與單片機(jī)的聯(lián)接；（3）RS485接口電路設(shè)計(jì)；（4）復(fù)位電路和電源電路的設(shè)計(jì)。

控制系統(tǒng)組成如圖1所示：

3.1 輻射源容器控制電路

遠(yuǎn)端控制電路主要包括輻射源容器開關(guān)電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路，開關(guān)電路由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、手自動(dòng)開關(guān)電路、小型電機(jī)等，主要實(shí)現(xiàn)二次儀表及控制系統(tǒng)對(duì)輻射源容器進(jìn)行手自動(dòng)開關(guān)控制。

3.2 GM管接收器電路

接收器由蓋革計(jì)數(shù)管、比較放大及驅(qū)動(dòng)電路組成，主要實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的采集、驅(qū)動(dòng)。GM計(jì)數(shù)管接收到的脈沖信號(hào)，經(jīng)整形濾波后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字碼經(jīng)總線送處理器進(jìn)行運(yùn)算處理，處理后的結(jié)果經(jīng)通訊接口與上位機(jī)進(jìn)行交互操作。

4 編程思想及軟件流程

4.1 編程思想

軟件的主要功能是將探測(cè)器接收到的脈沖信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，對(duì)處理后的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警輸出。軟件以c語言作為編程語言，考慮到程序的可移植性和以后的功能升級(jí)，以及調(diào)試的方便性，采用模塊化程序設(shè)計(jì)。

4.2 程序流程圖

5 結(jié)束語

核料位計(jì)遠(yuǎn)程控制裝置以核物理測(cè)量原理為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，非接觸測(cè)量形式進(jìn)行物位測(cè)量，將料位監(jiān)控儀表從現(xiàn)場(chǎng)控制柜中分離，進(jìn)行獨(dú)立控制和操作，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，減少傳輸誤差，提高現(xiàn)場(chǎng)儀表的內(nèi)部功能和可靠性，同時(shí)設(shè)計(jì)有輻射源容器遠(yuǎn)端開關(guān)控制功能，可提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，使該套控制裝置具有更好的開放性和集成能力，提高核料位計(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]羅向東，等.基于多微處理器的主從式核物位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，20115：74-77.

[2]丁富榮，等.輻射物理[M].北京：北京大學(xué)出版社，2004.

[3]馬忠梅，等.單片機(jī)的C語言程序設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1999.endprint