智能仪器在煤质分析中的应用

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1、智能仪器在煤质分析中的应用1背景介绍工业分析仪是测量煤炭水分、灰分、挥发分的一类重要仪器，过去是利用烘箱、马弗炉、电子天平等工具和设备，再由人工进行测试，过程繁琐又费力，还容易产生误差。很难实现高精度快速测试。随着计算机技术和单片机技术的飞速发展，出现了触摸式的自动化工业分析仪，极大简化了操作人员的操作难度，测试速度更快，准确度更高。本软件是为TYGF-6000工业分析仪配套开发的嵌入式软件系统，是一种将加热炉体和称量用的电子天平结合在一起，在特定的气氛条件、特定的温度条件、特定的时间条件下对受热过程中的试样进行称重，以此计算出试样的水分、灰分及挥发分等工

2、业指标的煤质分析设备。图1内部结构示意图本系统基于ARM11芯片(三星S3C6410)设计开发，使用WindowsCE嵌入式操作平台，利用微软基础类库MFC进行编程，包含一个应用程序框架及大量Windows句柄封装类和很多Windows的内建控件和组件的封装类，大大减少了工作量，缩短的软件开发时间，提高了编程效率。整体而言，该系统用户界面友好，触摸屏操作简单，实时性高，支持多线程，能自动完成数据的采集、存储、结果计算、打印等，功能强大。采用这种基于触摸屏控制系统与传统的电脑控制的分析仪系统相比有以下几点优势：（1）系统整体体积较小，一台嵌入式的触摸屏加上传

3、统工业分析仪就能组成一套系统，不需要专门配备电脑，不但减少了体积，也节约了成本。（2）人机交互性好，在日常使用的时候，与鼠标键盘操作相比，该系统只需要在触摸屏上进行点按操作即可，界面简单大方，灵敏度高，特别方便检测人员上手操作。（3）软件可移植性好，本软件基于桌面WINDOWS系统改造而来，具有类似的界面以及操作方式，有低学习成本等特点。2仪器的硬件设计2.1热电路测温设计加热炉是煤质分析仪核心部分,其合理性直接影响到检测结果的准确性和精确程度,设计时要对加热炉的结构物理模型进行分析,尤其是对水分和挥发分分析时,有必要对流动介质氮气作流体理论热传导分析,得

4、到精确的分析结果,这样有利于对加热炉结构进行优化，所以在选择热电偶时，我们更加注意热电偶的测温范围和测温精度，所以工业分析仪主要采用k型热电偶。温差热电偶（简称热电偶）是目前温度测量中使用最普遍的传感元件之一。它除具有结构简单，测量范围宽、准确度高、热惯性小，输出信号为电信号便于远传或信号转换等优点外，还能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。本仪器采用了MAXIM公司在2002年推出的一种K型热电偶变换器集成电路MAX6675作为炉内的冷端补偿电路。该器件带有冷端补偿、信号放大，并将模拟电压经模/数转换器

5、(ADC)转换成12位数字信号输出，这将使温度测量仪表或温度测量、控制系统变得十分简单。图2Max6674内部结构图2.2控制器设计图3控制器电路设计图控制电路分以下几个组成部分，atmel16芯片，电源电路，时钟电路，系统氧气控制电路，系统氮气控制电路，旋转电机控制电路，风扇控制电路，系统步进电机控制，温度控制模块，串口电路，系统独立保护。主要负责系统总体动作控制，属于煤质分析仪的下位机部分。2.3触摸屏设计在工业分析仪系统中采用了触摸屏操作系统，触摸屏面板一般包括两个部分：触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位

6、置，把接收到信息传送到触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。触摸屏的发展呈现专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等趋势。随着信息社会的发展，人们需要获得各种各样公共信息。以触摸屏技术为交互窗口的公共信息传输系统通过采用先进的计算机技术，运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等多种形式，直观、形象地把各种信息介绍给人们，给人们带来极大的方便。可以预见，随着触摸屏技术的迅速发展，触摸屏的应用领域会越来越广，性能会越来越好。触摸屏是工业分析仪对外显示的主界面

7、，通过这里我们可以看到工业分析仪的系统进程，我们也可以通过触摸屏对工业分析仪进行操作，如在系统调试过程中对工业分析仪进行升转盘、打开或关闭氮气氧气阀门操作，我们也可以通过触摸屏读出系统状态，看看系统是否处于不正常状态和工业分析仪的温度时间以及样品的数量、当前重量、当前位置等，也可以出下方的列表中看出各个编号坩埚及其试样的样品质量、残重、以及试样的水分、灰分、挥发分等。图4触摸屏工业界面3系统软件设计3.1系统工作流程1、依次打开工业分析仪器主机、计算机、打印机电源预热30min。2、打开氧气、氮气气体钢瓶阀门。出口压力调节为0.1Mpa，小于0.1Mpa需

8、更换氧气。3、启动测试程序。4、在菜单中点击【系统设置】打开系统设