靜電除塵(完整版)

1、1概述隨著靜電除塵器設計和制造技術的發(fā)展和進步，我國靜電除塵器的低壓控制技術也在不斷發(fā)展。在20世紀50年代和60年代，中國沒有完全依賴進口的供電工廠，如蘇聯和捷克共和國。最早用于靜電除塵的高壓電源是變壓器升壓的機械整流，它是人工操作的，噪音大，效率低。自20世紀60年代半導體器件問世以來，我國已研制出一種具有飽和電抗器調壓功能的高壓整流電源。飽和電抗器雖然不需要人工操作，但其自動跟蹤性能差，噪音大，能耗高，效率低。20世紀70年代，隨著晶體管和晶閘管技術的發(fā)展，晶閘管調壓整流設備同時進入中國。20世紀80年代中期，晶閘管調壓仍是模擬控制，但其性能和可靠性已經成熟。介紹了具有各種控制特性的產品

2、，如最大平均電壓控制、最佳火花率控制、臨界火花跟蹤控制、間歇脈沖電源等。這為80年代末集成電路從模擬控制到數字控制，即單片機控制的成熟提供了軟件思想和硬件基礎。隨著集成電路的發(fā)展，20世紀90年代，采用軟硬件結合的方法，靜電除塵器的控制和管理功能得到了進一步的提高。單片機控制靜電除塵器趨于成熟，控制精度和水平已達到相當的水平。到20世紀90年代末，靜電除塵供電技術達到了頂峰。國內廠家紛紛推出具有自身特點的智能控制電動除塵系統(tǒng)。雖然特點不同，但其本質是一個分布式控制系統(tǒng)，它將計算機控制技術、自動控制跟蹤技術、信息處理技術、測量技術、通信網絡技術和人機界面技術有機地結合起來，對電氣除塵運行的全過程

3、進行監(jiān)控、控制、操作和管理。近年來，電源與控制技術有了新的發(fā)展，即采用電力電子技術的窄脈沖開關電源，它具有更輕、更小、更緊湊、更高的功率因數、更高的除塵效率等優(yōu)點。由于它是脈沖式的，它比傳統(tǒng)的計算機控制的間歇電源更有效地處理高比電阻的粉塵。靜電除塵器的一般原理是，當含塵氣體通過風機和通風管進入除塵器時，dc負高壓作用于除塵器的兩極，使電極系統(tǒng)的電壓超過臨界電壓值，產生電暈放電，電子被氣體分子吸附，在電暈外區(qū)產生大量負離子，氣體中的塵粒與負離子碰撞，給粉塵充電。帶電的塵粒在電場的作用下向吸塵器移動。當帶電的懸浮顆粒非常接近集塵器的表面時，顆粒在與正電極接觸時失去電荷，變成中性并粘附在集塵器的表面

4、上。這是工業(yè)上廣泛使用的干式負電暈除塵器的荷電集塵過程。2設計原則和方案2.1靜電除塵器的基本原理吸塵器的高壓部分有一個高壓放電電極，放電電極產生高壓脈沖擊穿氣體，使氣體導電，完成氣體電離。從原子或分子電荷的角度來看，電離是分子(或原子)失去(或得到)電子的過程。這樣，空氣中的灰塵就帶電了。在電場力的作用下，灰塵按照“同性相斥，異性相吸”的原理被驅動到極性相反的電極上，終點就是電極。在電極上形成一定的粉塵層后，粉塵最終通過除塵器的振動裝置落入灰斗，從而達到除塵的目的。低壓空部分的主要功能是控制高壓放電脈沖的寬度。通常采用單片機作為主控芯片，通過它來調節(jié)晶閘管的導通角，控制升壓變壓器初級側的輸入

5、電壓，從而控制輸入電場的電壓。主控板主要用于根據實際需要對主電路采集的采樣信號進行檢測、分析和控制。它是整個控制系統(tǒng)的核心。觸發(fā)板主要向晶閘管提供觸發(fā)脈沖，以觸發(fā)晶閘管的導通角。主控板輸出的觸發(fā)脈沖信號經脈沖變壓器隔離放大后，施加到晶閘管的觸發(fā)電極上，控制晶閘管導通角的開度。從而控制整個控制系統(tǒng)的電流和電壓輸出。2.2控制器的設計根據靜電除塵器的原理和控制要求，確定主控板主要由以下部分組成：最小應用系統(tǒng)、模數轉換、采樣保持部分、顯示部分、信號輸入部分、信號輸出部分、通信部分、光耦合隔離部分和模擬電路部分。設計方案如下所示。單片微型計算機顯示部分模數轉換晶體振蕩器重接電路抽樣部分輸出控制部分圖2

6、-1設計功能結構框圖最小應用系統(tǒng)包括： 51微控制器最小應用系統(tǒng)，74hc573(地址數據鎖存)，24c02 (e p r o m)。單片機主要分析輸入信號，然后給出相應的控制手段。模數轉換電路是數據采集系統(tǒng)前向通道中的一個環(huán)節(jié)。數據采集和轉換系統(tǒng)從一個或多個信號源采集模擬信號，并將這些信號轉換成數字形式。采樣/保持電路是在輸入邏輯電平控制下處于“采樣”或“保持”狀態(tài)的電路。顯示電路采用液晶顯示器，可以詳細顯示電路的工作狀態(tài)和一些需要人機交流的信息。通信電路的主要功能是將單個高壓整流控制系統(tǒng)與上位機相連，從而實現整個系統(tǒng)在上位機的顯示和控制。為了減少一些不必要的干擾，在單片機處理電路和其它模擬

7、電路、輸入輸出電路之間設計了一個光耦合隔離電路。在模擬電路部分，一次電流、一次電壓、二次電流、二次電壓和濁度五個采樣信號被放大后送到模數轉換的模擬輸入端。控制系統(tǒng)的數字信號輸入電路主要由啟動/停止信號、油位、輕氣、重氣和溫度組成，所有這些信號被隔離后進入單片機。在讀取這些信號之后，微控制器執(zhí)行服務程序來控制輸出電路。輸出電路主要包括觸發(fā)脈沖信號輸出和控制信號輸出。觸發(fā)信號電路的主要功能是隔離微控制器通過光耦輸出的觸發(fā)信號，然后通過驅動電路輸出到觸發(fā)板，從而控制晶閘管的導通角。控制信號輸出電路的主要功能是通過光耦隔離單片機輸出的控制信號，然后通過驅動電路驅動輸出，控制繼電器完成相應的控制。3硬件

8、系統(tǒng)設計3.1微控制器本設計的核心控制部件是89c51單片機，它通過輸入輸出端口與其他部件合理連接，構成整個控制系統(tǒng)。它可以對外界進行檢測和判斷，然后做出相應的處理，是整個控制系統(tǒng)的中心。89c51單片機是一種低電壓、高性能的cmos8位微處理器，具有可編程和可擦寫只讀存儲器，俗稱單片機。隨著單片機的不斷發(fā)展和完善，它已經成為科學技術領域的一種智能工具，并得到了廣泛的應用。單片機今天被廣泛使用的原因與其特性是分不開的。其主要特點是：集成度高、控制功能強、電壓低、功耗低、性價比高。3 . 1 . 1 89c 51的基本組成圖3-1加法器、移位寄存器、判斷寄存器單片機的基本結構框圖上圖3-1顯示了

9、89c51系列單片機的基本結構框圖。微型計算機的所有部件都集成在一個小芯片上。由運算單元和控制器組成的中央處理器是單片機的核心部分。運算單元主要包括運算電路等。用于算術運算和邏輯運算；控制器由指令寄存器、指令解碼器和控制電路組成，是整個計算機的核心。它根據指令代碼命令運算單元、存儲器和輸入輸出接口的操作。內存用于存儲數據和程序，可分為兩類：只讀存儲器和隨機存取存儲器。只讀存儲器在正常操作中只能讀取而不能寫入，通常用于存儲固定程序和常數。在正常操作中，內存可以讀寫，通常用于存儲原始數據、中間結果和實時數據?？偩€是一種常用的信息傳輸方式，分為地址總線、數據總線和控制總線。地址總線只傳送由pmu發(fā)送

10、的地址碼到存儲器或輸入輸出接口，以選擇相應的存儲器或寄存器。數據總線是一種雙向通信總線，用于在微處理器、存儲器和輸入輸出接口之間傳輸數據和指令代碼?？刂瓶偩€是用于傳輸各種控制信號的單向通信總線，每個控制總線最多傳輸兩個控制信號0和1。輸入輸出接口是微處理器和外圍設備之間的橋梁，其主要功能是實現信號傳輸和它們之間的匹配。3.1.2常用引腳的描述圖3-2 89c 51單片機引腳排列圖(1)電源引腳vcc(40針):連接到5v電源；vss(20針):接地，即gnd。(2)時鐘引腳xtal1(引腳19)和xatl2(引腳18):引腳連接到外部應時晶體振蕩器，也可以引入外部時鐘。(3)控制銷(引腳29)

11、:片外只讀存儲器選通信號，在低電平有效；ale/prog(30引腳):數據鎖存信號輸出端/eprom編程脈沖輸入端；rst/vpd(引腳9):復位信號輸入/待機電源輸入；/vpp(引腳31):內部和外部只讀存儲器選擇端子/片上只讀存儲器編程電壓輸入端子。(4)輸入/輸出(輸入/0)引腳p0端口(引腳39-32):可用作地址/數據復用總線和通用輸入輸出端口。使用此引腳時，需要一個外部上拉電阻。p1端口(引腳1-8):通用i/0端口，僅用于普通數據傳輸；p2端口(引腳21-28)是一個準雙向輸入/輸出端口，可用作通用輸入/輸出端口和高8位地址總線；p3端口(引腳10-17):雙功能端口，第一個功能

12、是普通輸入輸出端口，第二個功能定義如下p3.0 rxd(串行輸入端口)p3.1 txd(串行輸出端口)p3.2 /int0(外部中斷0)p3.3 /int1(外部中斷1)p3.4 t0(定時器0外部輸入)p3.5 t1(定時器1外部輸入)p3.6 /wr(外部數據存儲器寫選通)p3.7 /rd(外部數據存儲器讀選通)3.1.3內存分配單片內部存儲器根據功能可分為兩類，即隨機存取存儲器和只讀存儲器。單片機可以完成各種功能，這是自動運行指令的結果。在單片機中，程序存儲器是專門用來存儲程序的。只讀存儲器是一種不能重寫的存儲器，只能在寫入信息后才能讀取。斷電后，只讀存儲器中的信息保持不變，所以只讀存儲

13、器用于存儲固定的程序或數據。存儲容量是指存儲在內存中的信息量，通常以字節(jié)表示，一個字節(jié)由8個信息位組成。不同類型的單片機有不同的內存容量。8051單片機內部有一個4 kb的只讀存儲器，地址范圍為0000 h-0 ffh。深圳宏景公司生產的stc89c51單片機的存儲容量已達64kb，地址范圍為0000h-ffffffh。在程序執(zhí)行過程中，總會有一些臨時數據或中間結果需要存儲。但是，在單片機的工作狀態(tài)下，只讀存儲器的內容是不允許改變的，所以數據存儲隨機存儲器是專門設置在單片機中的，當電源關閉時，存儲在其中的信息將會丟失。89c51單片機的內部數據存儲器在結構上可分為兩種不同的存儲空間，即低128

14、位數據存儲空間(00h7fh)和高128位特殊功能寄存器存儲空間(80hffh)。這兩個空間是連續(xù)的，但只有較低的128個單元可以真正用作用戶的數據存儲。在單片機中，雖然片上隨機存儲器的容量很小，但它功能多，使用靈活。128b片上隨機存儲器分為三個部分：工作寄存器區(qū)、位地址區(qū)和通用隨機存儲器區(qū)。其中，存儲器相互協(xié)調工作，使得單片機具有強大的功能。這里不詳細描述每個存儲區(qū)域的功能。3.2 12864液晶顯示器部件本設計的顯示部分采用12864液晶顯示模塊，這是一個漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可以顯示漢字和圖形，內置8192個漢字(16x16點陣)、128個字符(8x16點陣)和64x256點陣顯示

15、內存(gdram)。電源方便3.5v-5v，背景光可調，具有光標顯示、畫面移動、自定義字符等強大的軟件功能。3.2.1模塊引腳功能12864的封裝是一行20個引腳，如下圖所示，每個引腳的定義如下：圖3-3 12864引腳排列圖(1)電源引腳vss(引腳1):模塊的電源地vdd(2引腳):模塊電源的正極端子v0(引腳3):液晶驅動電壓輸入端發(fā)光二極管_ a(引腳19):背光陽極(發(fā)光二極管5v)發(fā)光二極管(20針):背光陰極(發(fā)光二極管-ov)(2)控制銷rs(4引腳):高/低并行指令/數據選擇信號；串行芯片選擇信號讀寫(5引腳):讀寫并行讀寫選擇信號；串行數據端口e(引腳6):高/低并行使能信

16、號；串行同步時鐘psb(15引腳):高/低并行/串行接口選擇：高并行；l系列/ret(引腳17):低電平時高/低復位有效(3)數據端db0-db7(引腳7-14):并行數據端口讀/寫(5引腳):串行數據端口(4)未定義的引腳數控(引腳16和18):這兩個引腳是自由引腳，不需要考慮使用3.2.2接口時序和通用指令集模塊有兩種連接方式：并行和串行(時序如下):8位并行連接時序微處理器將數據寫入模塊微處理器從模塊中讀取數據串行數據傳輸以三個字節(jié)完成：第一個字節(jié)：串行端口控制-格式11111abca為數據傳輸方向控制：h表示從液晶顯示器到單片機的數據，l表示從單片機到液晶顯示器的數據b為數據類型選擇：

17、h表示數據為顯示數據，l表示數據為控制指令c固定在0第二字節(jié)：(并行)8位數據格式dddd0000的高4位第三個字節(jié)：(并行)8位數據格式0000dddd的低4位時序圖如下：12864液晶顯示模塊是一個可編程控制器，其時序問題非常重要。編程時，應該嚴格按照時序來寫。如果沒有很好地掌握時序問題，讀寫數據的操作將會失敗。另外要注意的是它的指令格式，它的常用指令如下表所示；表3-1用戶指令集說明指令碼塞爾維亞共和國萊茵集團db7db6db5db4db3db2db1db0清除顯示0000000001地址歸位000000001x入口點設置00000001身份證s顯示狀態(tài)開/關0000001dcb讀取忙判斷標志bf01高爐ac