浓度调节器的结构及原理

浓度调节器的结构及原理

介绍NBT 1型浓度调节器的结构、原理，该调节器与浓度变送器配套，可以控制纸浆的浓度。
　　关键词：浓度调节器；单片机；软件；硬件

Density Adjusting System

RONG Caiyun

(Xinhui Professional School of Jiangmen Guangdong, Jiangmen 529100, China)

　　Key words: density adjusting unit; SCM; software; hardware

1系统组成
　　浓度调节系统由浓度变送器，浓度调节器和电动或气动执行机构组合构成，如图1所示。

2.1传感器
　　浓度变送器是一种外旋转式浓度检测仪表。它结构简单，灵敏度高，稳定性好，主要用于制浆造纸生产过程的纸浆浓度测量。该浓度变送器根据剪应力原理工作。如图2所示。

2.2单片机
　　采用飞利浦(Philips)80C552单片机。它采用68脚PLCC封装，片内有：256字节的RAM；8路10位A/D转换器；2路8位分辨率的脉冲宽度调制输出(PWM)；监视定时器(Watchdog)；具有高速定时输出和捕捉输入阵列的定时器/计数器；IIC串行总线；2个标准的16位定时器/计数器；全双工的异步串行口(UART)；6个8位的I/O口(包括A/D 8位)。
2.3浓度调节器硬件框图
　　系统硬件框图如图3所示。

　　(1)以80C552单片机、程序存储器2764(27128)、数据存储器6264、一片74LS373和一片GAL16V8构成调节器的核心部分；(2)扩展一片8155作为显示器、拨码盘以及状态指示灯等输入输出接口；(3)DAC0832转换器将数字量转换为模拟量，通过V／I转换器输出控制电流，控制信号回检电路。?

　　浓度调节系统采用积分分离的死区可调的PI调节，它可有效的减小系统超调量。
　　NBT-1型浓度调节器使用带数字指示的电位器连续调节P、I等各项参数，操作直观，符合常规仪表操作者的操作习惯。调节器设有给定自控精度的拨码盘。根据浓度控制所需精度，设置相应的给定上限和下限，不但保证了所需的控制精度，又避免了调节装置的频繁动作。根据纸浆生产工艺的特点，调节器软件采用积分分离式PI控制方式，从而改善了系统调节品质，使得系统较快进入稳定自控状态。调节器可以无扰动地从“手动”切换到“自动”状态。

4.1硬件
　　NBT-1型浓度调节器具有自诊断功能，每输出一次控制信号，将对调节器作一项自检，当调节器硬件出现故障时，点“异常”报警灯，显示故障代码，并关闭控制电流输出口(关闭调节阀)；当输出控制参数异常时，点“异常”报警灯，显示故障代码，并保持输出不变。
　　NBT-1型浓度调节器调节参数范围如下：
　　比例度P：10～1000％；积分时间I：1～250s；手动给定范围：0～100％。
4.2软件
　　调节器采用积分分离的PI控制方式，其控制趋向过程如图4所示。

　　(1)手动给定：由调节器操作面板上手动给定电位器调节。(2)自动方式：由调节器操作面板拨码盘给出控制上限和下限。(3)上位机给定：通过RS-232串行口，执行由上位机下达的给定指令。
　　每次调节器开机后，各项调节参数都有待确认，此时调节器不会输出控制信号。面板上所显示的数据均按一定频率闪烁；当调整好控制参数，按下“确认”键后，调节器进入控制状态，输出相应的控制信号。

　　本机具有手动／自动无扰动切换功能。调节器具有“正比例／反比例”输出选择功能。使用与调整方法：
　　(1)接通调节器和执行机构(如果是气动执行机构要加电／气转换器)，将“手动／自动”开关置“手动”位置。(2)根据执行机构的调节特性(无信号时阀门关闭或无信号时阀门全开通)，选择好调节器的输出方式是“正比例”还是“反比例”。调节“手动”给定旋钮，应有4～20mA(0～10mA)信号输出。随着信号的增加与减少，调节阀应作打开和关闭动作。输出“正比例”方式时，4mA时阀门应完全关闭，20mA时阀门应全部打开，这说明执行机构动作正常。(3)将“控制电流/浓度显示”选择开关打向“控制电流”端，在“手动”方式下，调节“手动给定”旋钮，使输出电流为50％，调整P值＞1，积分时间I选择60s等。(4)通常情况下，P选用≥100％，I选用30s～60s，如果系统调节不稳定，阀门动作频繁，可适当增大比例P和积分时间I。如果系统反映太慢，可减少比例P或积分时间I。具体PI数据要依各系统需要而定。?

　　浓度调节器与浓度变送器、气动或电动执行机构组成的浓度调节系统，对纸浆的浓度实现了自动控制和调节。调节器软件采用积分分离式PI控制方式，提高了系统调节品质，使得系统较快进入稳定自控状态。该系统灵敏度、准确度高，有自诊断功能，并且可连续工作，大大提高了生产效率，受到多家造纸厂青睐和使用。