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1、第8卷第17期2008年9月科学技术与工程Vol18No117Sep12008167121819(2008)1725084204ScienceTechnologyandEngineeringZ2008Sci1Tech1Engng1化工技术空分装置及其在线监控系统的设计与研究1,232谢黎明王元明郑威(兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室1,23机电工程学院,兰州730050;中国核工业集团五0四厂,兰州730065)摘要针对国内空分行业尚未开发出通用设计及模拟程序的现状,对空分装置流程及其多通道高速数据采集系统进行了设计,并进行了模拟应用研究,为空分装置及其在线检测的研究提
2、供了指导依据,并为系统的优化设计奠定了基础。关键词空分在线监控数据采集中图法分类号TQ056;文献标志码A氧、氮、氩在化工工艺、金属加工、石油回收2高速多通道数据采集系统的设计和精炼、电子等领域应用十分广泛。空气是制造氧、目前市场上出售的数据采集仪器或者采样精氮、氩的原料气。采用外压缩低温分离法制氧、氮、度不够,或者通道数不够,或者没有实现同步采氩气,纯度可达到95%,并采用DSP+PC机双处理样,都无法满足空分装置分子筛吸附器、精馏塔器控制系统对空分装置的典型控制参数进行实时检和透平膨胀机主换热器的液位及气氮、气氧温度测和控制,利用PC机中的组态软件定义画面并对变化的高速多通道同步采集的要
3、求。为此,本文系统进行在线监控。设计了一种多通道高速信号采集系统,该系统以1外压缩空气低温分离装置的流程设计MAX公司出产的高速多通道同步采样芯片在标准大气压下,氧、氮、氩的沸点相差不MAX125为A/D采样芯片,TI公司出产的浮点大,故外压缩空气低温分离可利用精馏工艺从压DSP(TMS320C5402)为核心CPU,充分利用DSP[1]的高速运算能力缩空气中制取高纯度的氧、氮、氩产品。空气,同时控制多片MAX125,来满足净化单元用于除去压缩空气所含杂质,如水、二多通道同步采集的要求。氧化碳、碳氢化合物等,净化后的空气在换热器2.1多通道高速数据采集系统的设计中冷却至液化温度,进入精馏塔中
4、,分离为氧、该系统主要由DSP芯片、PC机、A/D转换芯氮和氩等产品。装置所需冷量由压缩空气膨胀做片、可编程器件(CPLD)XC9500、先入先出器件功制取。在外压缩流程中,空分装置生产的气态(FIFO)等硬件构成,其结构框图如图2所示。产品的压力稍高于大气压力,故需要通过压缩机本系统选用TMS320C5402同时控制四片将其压缩至用户所需压力,其流程如图1所示。MAX125,两者之间主要通过使用三八译码器来完成同步采样协调工作。FIFO的半满标志位由CPLD处理,最后通过外部中断通知DSP。中断发生时,2008年6月4日收到DSP读取FIFO一半数据,此时A/D采样数据写入第一作者简介:谢
5、黎明(1962—),男,回族,安徽黄山人,FIFO,此过程从未间断,当FIFO再次半满时,DSP兰州理工大学机电工程学院,教授,研究方向:先进制造技术继续从FIFO读数据和存储,如此循环。因此要提高及数字化网络化制造等,E2mail:xhh@lut.cn系统连续采样频率应尽可能提高FIFO的读取效率。17期谢黎明,等:空分装置及其在线监控系统的设计与研究58052.2高速多通道数据采集系统的实现选通四片MAX125,配合写指令将通道数编程代码[2]在启动系统同步采样工作前,系统首先要确输入到每片MAX125芯片中来完成的,其流程定是否有改变默认的采样通道数的请求。采样通如图3所示。道数软件编
6、程设置是通过DSP的地址线输出不同系统的同步采样工作编程也是通过写指令,的地址,高三位地址线在三八译码器译码后依次利用TMS320C5402的高三位地址线寻址输出地址6805科学技术与工程8卷监控软件通过以太网与控制器进行通讯,对控制器内部存储单元进行读写,通过对采集信号的数字滤波和坏值剔除,对人工控制指令和输入设定值的合法性判别,以及计算机相互监视的冗余热备等方式构成软件抗干扰功能。空分现场通过各种传感器和仪器仪表将采集到的信号送入数据采集与处理系统,同时,DSP将这些处理后的数据通过驱动程序传送到上位机,这样,上位机就能实时监视和跟踪现场的数据,组态监控系统如图4所示。图3AD采样控制流
7、程图代码,经过译码器译码,通过译码器输出端口输出低电平同时给四片MAX125的CONVST端口,启动四片MAX125同步工作。当采样工作结束后,图4组态监控系统图四片MAX125的INT端口会输出低电平信号给DSP的I/O端口。在程序中设置中断,一旦检测到I/O口工作结束的信号,通过DSP的地址线选通4结论MAX125,并输出读数据命令给MAX125,并将结果读入DSP。对外压缩低温空分装置进行了流程设计,采
