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随着经济的发展,作为主要能源的煤的消耗越来越多,因此节约煤和提高煤的利用率成为当前的一项紧迫任务。燃煤品质监测管理系统就是为了快速准确检测出煤样灰分,进而提高煤炭利用率,实现用煤企业节能减排目标所提出的一项研究课题。此系统实时监测燃煤品质,防止以次充好,用以指导车间配煤以及锅炉燃烧,及时通报各职能部门掌握煤质情况,还可扩展连接皮带秤或分炉计量系统,实现分炉标准煤耗计算及加权计算。通过对入厂或入炉煤质的综合管理与控制,有效的解决了多年来用传统方法无法解决的难题。该监测系统具有实时、快速、准确、抗干扰能力强、功耗低、稳定性好等特点,大大提高了监测效率,进而提高了经济效益。
本文首先提出了系统的整体技术方案和技术优势,详细介绍了系统的硬件搭建以及各部分电路图的设计。整个系统包括射线探测、信号处理、输入输出控制、高压控制和人机接口几个组成部分。系统各个模块都采用NXP公司生产的32位嵌入式处理器LPC2138作为CPU,并配合各种外设实现对煤质的测量。其中信号处理模块是本系统的控制核心,不仅把两种γ射线产生的脉冲信号区分开来,并且把煤灰分测量部分集成到现场。I/O模块采用微处理器驱动继电器控制数字量的输入输出,对人员在现场操作台上的按钮操作、设备机械部分的运行位置等数字量信息做出反应。高压模块通过采用反馈信号控制高压输出,提高了光电倍增管工作的稳定性。恒温控制模块利用有效手段对射线探测模块提供恒定工作环境温度。人机接口通过大尺寸液晶显示实现良好的设备维护与控制。
系统的控制软件是基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ进行设计的。首先完成了实时操作系统μC/OS-Ⅱ在LPC2138的移植,设计了设备驱动程序,编写了软件服务程序,包括:基线测量、多道分析、电压反馈控制、总线通讯、VT100终端调试、GUI界面服务,并在此基础上划分了各个系统任务以及优先级,完成了各个任务的功能实现。
最后,对整个系统进行了联合调试。实践表明燃煤品质监测管理系统在现场工作稳定,实现了对煤样的灰分精确测量,为用煤综合管理提供了有力的技术保障。