■陳毅朋，任 瑞

■1.山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030000;2.烏蘭察布中聯(lián)水泥有限公司，內(nèi)蒙古 集寧 012400

引 言

在新型干法水泥生產(chǎn)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熟料回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒情況已變的日益重要。這是由于水泥回轉(zhuǎn)窯的煅燒情況不僅直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量、原燃材料消耗和成本。而且過高的煅燒溫度和過大的熱振蕩會(huì)使能源消耗增大，甚至有可能對(duì)窯襯造成損害，導(dǎo)致“紅窯”。嚴(yán)重時(shí)將傷及回轉(zhuǎn)窯筒體，造成筒體剛度下降、橢圓度變形。因此對(duì)窯筒體溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)就變的十分重要，在新建的熟料生產(chǎn)線上都配備了窯胴體紅外掃描儀。

1 存在的問題

中國(guó)聯(lián)合水泥某公司1#窯原設(shè)計(jì)引進(jìn)加拿大F.L.S AGEMA THP 6LT的紅外線窯胴體掃描儀。它通過掃描頭對(duì)窯胴體每秒掃描8條線，每條線310個(gè)測(cè)點(diǎn)。下位機(jī)控制掃描頭工作，并將掃描頭輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以圖形方式顯示給窯操作員的中控操作畫面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)窯胴體的連續(xù)掃描監(jiān)測(cè)。具體系統(tǒng)框圖如圖1。

圖1 掃描儀系統(tǒng)框圖

由于該機(jī)上位機(jī)程序裝在磁帶機(jī)中，震蕩損壞，已無法正常讀出，導(dǎo)致上位機(jī)不能工作，失去其應(yīng)有的作用。為此，我們對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。

2 技術(shù)方法

通過電氣技術(shù)人員的研究，決定原下位機(jī)控制部分不再使用，只利用其電源部分和掃描頭。

(1)制造一塊單片機(jī)控制板，對(duì)原掃描頭輸出溫度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過RS232上傳到上位機(jī)。

(2)上為機(jī)采用VB6.0編寫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集程序，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過過濾、換算后，形成一幅與窯胴體表面溫度相對(duì)應(yīng)的彩色圖像。該程序可提供給操作員窯筒體任意點(diǎn)的溫度值、窯周向溫度曲線、軸向溫度曲線、二維展開圖及任意截面的剖面圖。操作員可以知道窯內(nèi)窯皮薄厚情況和窯磚燒蝕情況，從而作出綜合判斷，指導(dǎo)操作，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)紅窯和結(jié)圈等情況，做到心中有數(shù)，有的放矢，有效的延長(zhǎng)窯的安全運(yùn)轉(zhuǎn)周期，保障窯系統(tǒng)的精益穩(wěn)定運(yùn)行。

(3)新制作的下位單片機(jī)為210×90(mm2)的雙面板，CPU1采用AT89C52、CPU2采用AT89C51。其中CPU1負(fù)責(zé)控制掃描頭及A/D轉(zhuǎn)換工作，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放在Memory(628128)中，CPU2將Memory中的數(shù)據(jù)取出，送RS232向上為傳送。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集量大(每秒37000個(gè)點(diǎn))，A/D轉(zhuǎn)換采用高速轉(zhuǎn)換芯片 MAX310，RS232采用MAX232芯片。具體改造后的下位機(jī)系統(tǒng)框圖見圖2。

圖2 下位機(jī)系統(tǒng)框圖

(4)單片機(jī)的主要結(jié)構(gòu):其中CPU1(AT89C52)是系統(tǒng)的主控制器，此芯片內(nèi)具有8KB可編程程序存儲(chǔ)器，可取消外部程序存儲(chǔ)器，提高系統(tǒng)可靠性。它主要完成掃描頭的控制、高速數(shù)據(jù)采集，并擴(kuò)展了128KB的RAM。CPU2(AT89C51)是系統(tǒng)的另一控制器，主要完成向上為機(jī)傳送數(shù)據(jù)。并且在系統(tǒng)中須實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單片機(jī)芯片的通訊，由CPU1控制CPU2的工作。另外，為提高系統(tǒng)的可靠性，CPU1為CPU2的“看門狗”，CPU1為CPU2的“看門狗”，在其中一個(gè)單片機(jī)“跑飛”或死機(jī)時(shí)由另一個(gè)單片機(jī)來提供復(fù)位，以此保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

(5)信號(hào)轉(zhuǎn)換:系統(tǒng)中輸入量由紅外線溫度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)掃描頭放大板變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)(VIDOE，INV VIDOE為反相信號(hào))，通過A/D轉(zhuǎn)換器送給CPU1。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)換范圍及精度度要求，在實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)傳感器的測(cè)試數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，采用12位并行傳輸?shù)腗AX310芯片。該芯片的轉(zhuǎn)換速度和精度能滿足系統(tǒng)的要求。

(6)數(shù)據(jù)傳輸:由于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)量大，因此擴(kuò)展一片128KB的靜態(tài)RAM存儲(chǔ)器，便于儲(chǔ)存現(xiàn)場(chǎng)采集到原始數(shù)據(jù)。RS232的傳輸距離只有15米，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。因此增加了一對(duì)RS232/RS485轉(zhuǎn)換接頭，完成上、下位機(jī)RS232信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用RS485傳輸方式可實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)1200米的數(shù)據(jù)傳輸。

3 改造效果

通過此項(xiàng)技術(shù)改造，目前該紅外線窯胴體掃描儀已恢復(fù)正常工作。此技術(shù)改造項(xiàng)目花小錢辦大事兒，值得同行業(yè)借鑒。