紫外差分cems系统中plc控制设计

《紫外差分cems系统中plc控制设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、422010年6月中国制造业信息化第39卷第11期紫外差分CEMS系统中的PLC控制设计刘新波，王仲，刘俊平(1．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)(2．天津蓝宇科工贸有限公司，天津300384)摘要：差分吸收光谱法(D0AS)应用于固定污染源烟气排放在线监测时，由于外界测量环境恶劣，控制方式对测量气体浓度具有很大的影响。采用PLC模块设计的方法，将紫外差分CEMS系统控制划分为8个功能子程序，并对其控制流程进行研究；提出优化的顺序控制设计法，将流程转化为PLC程序，方便功能扩展；在准确分析外界强干扰磁场的基础上，硬件上加入屏蔽保护，

2、软件上设计快速加权平均法对模拟量数据进行实时采集，并计算出方差对数据进行取舍，同时CRC检验和指令重传机制也提高了数据的稳定性。对so2实际测量结果表明：PLC设计法使紫外差分CEMS的抗干扰性能提高了1倍以上。关键词：紫外差分；PLC顺序控制设计法；CRC校验；单片机中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1672—1616(2010)11—0042—04差分吸收光谱法(D()AS)利用被测气体的差征E2]，吸收的光强遵守Lambert—Beer吸收定律。分吸收特性-1]，获得光谱中反演得到气体浓度值，用公式表示为：具有响应速度快、在线监测等优点，已经广泛

3、应用I(2)=Io()exp[一L(∑(O"i·i于气态污染物监测(如CO，so2，NOx)。将DOAS(，T，P，V)C))](1)技术用于火电厂、工业锅炉等固体污染源的排放检式中：J()和J0()分别为透射光强度和人射光测(ContinuousEmissionMonitoringSystems，简称强度；为摩尔吸光截面；L为光程长；C表示第iCEMS)时，所排放的烟气通常是高温、高压、高尘个气体的未知摩尔浓度；i表示气体种类数。和高辐射。传统以单片机等微处理器开发的数据实际上，待测气体往往是多种气体的混合物，采集和控制系统不但开发周期长、维护复杂，同时还会

4、受到水蒸气、固体颗粒物Mie散射和气体本烟气检测中的恶劣工作环境也使其难以满足稳定身引起的Rayleigh散射等的影响，由Lambert—性和可靠性要求。Beer吸收定律的加和性可将式(1)修改为：依据HI／T76～2o01《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》，系统的主要技术指I(a)=J0()exp[一L×(∑((，标如下：so2测量范围为0～2500×10_。。，NOx测量T，P，V)C+eR()+eM()))](2)范围为0～1200×10_。。，响应时间≤60s，精度≤式中￡R()和eM(a)分别代表瑞利散热和米散热5％，温度范围为12

5、0。～240。，使用场合多样。进而的消光系数。由式(2)定义光学厚度：对控制提出的要求为：(1)实现对各个功能模块的控D()：In()=L×((oi(，制；(2)强抗干扰能力；(3)程序扩展方便。本文首先分析紫外差分CEMS的测量原理和系统环境，利用丁，P，V)c+￡R()+E：M()))](3)PLc提出一套有效解决上述问题的方法，以提高现为了消除瑞利散热和米散热等的影响，数学上有基于单片机的紫外差分CEMS的性能。采用滤波技术。由于两种散热对光学厚度的变化随波长的变化不大(低频部分)，而由分子吸收的光l紫外差分CEMS原理和组成谱变化随波长快速变化(高频部

6、分)，因此计算过程紫外DOAS是基于气体分子的窄带吸收特中，利用高通滤波器将包含在大气吸收光谱中由气收稿日期：2010—03一l1作者简介：刘新波(1985～)，男，湖南邵阳人，天津大学工学硕士，主要从事自动控制技术、精密机械技术及仪器智能化研究工作。·智能控制技术·刘新波王仲刘俊平紫外差分CEMS系统中的PLC控制设计43体吸收的光谱分离出来，这就是DOAS的基本思想。能满足其采集要求，且整个控制采集系统结构紧图l是基于PLC控制设计紫外差分CEMS系凑。统，光源发出的光被安装在测量探头末端的反射镜反射后，被监测系统的光谱仪所接收，接收信号经2系统控制软件设

7、计计算机软件处理后得到被测烟气中各组分的浓度。为保证测定的准确度，CEMS应定时切断样气，分别自动给零气和已知浓度的标气进行仪器的校零和校标。只有在校零校标无误、仪器正常时，才能进行监测。因此，整个控制划分为正常工作模式、预热模式、系统反吹模式、流速反吹模式、校零模式、校标模式和异常模式。正常工作流程如下：图1CEMS系统结构图开机进人预热模式，达到系统紫外差分所需温度由式(2)知，需先测得烟气温度、压力、流速、流后，定时采集数据，并上传至工控机。其他工作模量、含氧量等参数并送至计算机才能计算出烟气污式也都由定时器控制，企业可自主控制定时时间。染物排放率、排放

8、量。结合S7—200模拟量输入输同时，