【正文】 電氣元件有可能產(chǎn)生電弧、火花點(diǎn)燃粉塵而形成爆炸。所以說，鋁粉車間選擇防爆電氣設(shè)備就應(yīng)選擇 DIP DT T12。從實(shí)驗(yàn)裝置看，美、英等國一直采用垂直爐管的高德伯爾格－格瑞瓦爾德(GodbertGreenwald ，簡稱 GG 爐) 恒溫爐進(jìn)行測試粉塵云的最低著火溫度 [19,20]。IEC 規(guī)定，改進(jìn)后的 GG爐將作為粉塵云的標(biāo)準(zhǔn)測試裝置，IEC 124121 中作了詳細(xì)規(guī)定。對此 IEC 內(nèi)部有兩種不同的解決方法：歐洲國家：防塵方法采取適宜的防塵級別，并采用 5mm 厚粉塵層進(jìn)行試驗(yàn)的著火溫度。經(jīng)過協(xié)調(diào)，最終同意：對于 A 型設(shè)備，其 75K 的安全系數(shù)采用于 5mm 粉塵層的著火溫度試驗(yàn)中；對于 B 型設(shè)備，其 25K 的安全系數(shù)采用于 粉塵層的著火溫度試驗(yàn)中；對于粉塵云安全系數(shù)由粉塵云 2/3 的著火溫度決定。由一些世界上占領(lǐng)先地位的系統(tǒng)和硬件、軟件公司與微軟（Microsoft）緊密合作而建立的， OPC 會負(fù)責(zé) OPC 規(guī)范的制定和發(fā)布。由于現(xiàn)場設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負(fù)擔(dān)。COM 是 Component Object Model 的縮寫，是所有 OLE 的基礎(chǔ)。在 Windows 下，COM 規(guī)范擴(kuò)展到可訪問本機(jī)以外的其它對象，一個(gè)應(yīng)用程序所使用的對象可分布在網(wǎng)絡(luò)上，COM 的這個(gè)擴(kuò)展被稱為（Distributed COM）。這兩種接口是：自動(dòng)化接口（Automation Interface）；自定義接口（Custom interface）。任何一家自動(dòng)化軟件解決方案的提供者，如果它不能全方位地支持 OPC，則必將被歷史所淘汰。因?yàn)?OPC 是雙向的，這意味著OPC 服務(wù)器既可以從數(shù)據(jù)發(fā)送端中讀出數(shù)據(jù)也可以向數(shù)據(jù)發(fā)送端寫入數(shù)據(jù)。要與這些設(shè)備通訊，只需要使用一個(gè)能夠翻譯其本地協(xié)議或接口的 OPC 服務(wù)器。翻譯/映射模塊：這個(gè)模塊正是 OPC 服務(wù)器中“奇跡 ”發(fā)生的地方。在某些情況下這意味著通過其本地協(xié)議直接連接到數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備；在另外的情況下也可通過 API 實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備的通訊。OPC 規(guī)范定義了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)使得 COM 技術(shù)適用于過程控制和制造自動(dòng)化等應(yīng)用領(lǐng)域。OPC 規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。 OLE 自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)接口定義了以下三層接口，依次呈包含關(guān)系。OPC 規(guī)范可以應(yīng)用在許多應(yīng)用程序中，如它們可以應(yīng)用于從 SA 或者系統(tǒng)的物理設(shè)備中獲取原始數(shù)據(jù)的最低層，它們同樣可以應(yīng)用于從 SCADA 或者 DCS 系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)到應(yīng)用程序中。這樣做有以下好處：OPC 規(guī)范以 OLE/DCOM 為技術(shù)基礎(chǔ)，而 OLE/DCOM 支持 TCP/IP 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此可以將各個(gè)子系統(tǒng)從物理上分開，分布于網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上。OPC 規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，易于實(shí)現(xiàn)與其它系統(tǒng)的接口。有了 OPC 后，由于有了統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，硬件廠商只需提供一套符合 OPC 技術(shù)的程序，軟件開發(fā)人員也只需編寫一個(gè)接口，而用戶可以方便地進(jìn)行設(shè)備的選型和功能的擴(kuò)充，只要它們提供了 OPC 支持，所有的數(shù)據(jù)交換都通過 OPC 接口進(jìn)行，而不論連接的控制系統(tǒng)或設(shè)備是哪個(gè)具體廠商提供。而且，當(dāng)其中某個(gè)總線的協(xié)議版本做了升級，也只需對相對應(yīng)總線的程序作升級修改。然而不同開發(fā)商提供的 API 函數(shù)是不一樣的，這就帶來和硬件驅(qū)動(dòng)器開發(fā)類似的問題：要訪問不同監(jiān)控軟件的專有數(shù)據(jù)庫，必須編寫不同的代碼，這樣顯然十分繁瑣。在實(shí)現(xiàn)這樣的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)過程中，OPC 也能夠發(fā)揮重要作用。最后，OPC 使控制軟件能夠與硬件分別設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和發(fā)展，并有利于獨(dú)立的供應(yīng)商產(chǎn)生與發(fā)展，從而形成新的社會分工，有更多的機(jī)制，為社會提供更多更好的產(chǎn)品。 研究目的和現(xiàn)實(shí)意義粉塵層和粉塵云最低著火溫度有各自確定的意義，它們不能互相取代，但兩者均能表明粉塵在熱環(huán)境下的著火特性，二者都是粉塵爆炸中得非常重要的特性參數(shù)，是對粉塵爆炸敏感度進(jìn)行相對評價(jià)的重要指標(biāo)，是選擇防爆電器設(shè)備的依據(jù)。(c) 在溫度控制方面，采用的是調(diào)節(jié)加熱電壓的占空比，導(dǎo)致溫度變化控制緩慢，同時(shí)對電阻絲的使用壽命造成了不可逆的損壞。 本論文工作本論文的工作包括：(a) 加工粉塵層和粉塵云測試爐，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和恒溫爐一體化并采用 PLC 自動(dòng)控溫、計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(b) 用 Microsoft Visual C.Net 2022 編寫著火溫度測試系統(tǒng)軟件；(c) 粉塵最低著火溫度測試系統(tǒng)的調(diào)試。Visual C.Net 2022 編寫的粉塵著火溫度測試軟件(MIT)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。使用 2 支 K 型熱電偶傳入到爐管中心處，分別測定爐體溫度和爐壁溫度。當(dāng)電磁閥 2 打開時(shí)，儲氣罐中的壓縮空氣將儲粉室的粉塵噴入恒溫爐中，形成粉塵云。加熱爐包括：金屬環(huán)、熱表面、熱表面支座、加熱器底座、電加熱器和石棉保溫層等，其示意圖如圖 所示。 處，并于平板保持良好的熱接觸。該設(shè)備的電加熱器選用 1500W 的電爐，能達(dá)到要求的加熱溫度。恒溫爐的示意結(jié)構(gòu)如圖 所示 18 圖 粉塵云著火溫度測試恒溫爐示意圖1——玻璃適配器；2——聯(lián)接環(huán)；3——固定環(huán)；4——爐頂石棉水泥板；5——爐體；6——底部石棉水泥板；7——石英玻璃管；8——測溫?zé)犭娕脊潭ㄗ?——控制熱電偶固定座該爐的爐管材料選用內(nèi)壁光滑、下口敞開的高強(qiáng)耐熱石英玻璃，內(nèi)徑為 ,長為 216mm，外壁開槽。恒溫爐安裝在一個(gè)支撐座上，以從爐子下端觀察粉塵的著火情況爐體、連接環(huán)等外部裝置均為不銹鋼制造。當(dāng)電磁閥 1 打開時(shí)，空氣進(jìn)入儲氣罐并由壓力表實(shí)時(shí)顯示，最終達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求壓力。(1) 熱電偶工作原理熱電偶是用兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢稱為熱電勢。當(dāng) t＞t 0 時(shí)，回路中就有電流產(chǎn)生，因而在回路中就形成電勢。熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)注意如下幾個(gè)問題：熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)；熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。Ｋ型熱電偶是抗氧化性較強(qiáng)的賤金屬熱電偶，不適宜在真空、含硫、含碳?xì)夥占把趸€原交替的氣氛下裸絲使用；當(dāng)氧分壓較低時(shí)，鎳鉻極中的鉻將擇優(yōu)氧化，使熱電勢發(fā)生很大變化，但金屬氣體對其影響較小，因此，多采用金屬制保護(hù)管。本論文中鎳鉻——鎳硅熱電偶的保護(hù)管為金屬管。本論文采用的是歐姆龍PLC。PLC如圖 。例如，ID211 地址為 0，OD211 地址為 2，AD041 地址為 2022，DA041 地址為 2022。1PID 輸出 DM 1074D/A 通道 1 模擬量輸出 DM 1080 26 接下來設(shè)置 D/A 參數(shù)，使用 D/A041 通道 1 控制晶閘管只能控制模塊，控制電壓為 010V。 27 圖 PLC 的 IO 分配圖 DIP 開關(guān)表 DIP 開關(guān)功能表針 功能 ON OFF 出廠設(shè)定1 當(dāng) CPU 單元處于編程模式時(shí)的操作繼續(xù) 停止2 溫度單位（℃/℉） ℉ ℃3 數(shù)據(jù)格式 16 位二進(jìn)制 4 位 BCD4 控制操作（回路 1 和回路 3） 正向（冷卻） 反向（加熱）5 控制操作（回路 2 和回路 4） 正向（冷卻） 反向（加熱）6 控制方式 ON/OFF 控制 PID 控制7 EEPROM 中的初始化設(shè)定值 初始化 不初始化OFF8 傳送 EEPROM 中的設(shè)定值 傳送 不傳送 ON表 數(shù)據(jù)交換設(shè)置及其意義位I/O 字15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00n 回路 1 設(shè)定點(diǎn)（SP）輸出 n+1 回路 2 SP 28 回路1回路2回路1回路2回路 1 回路 2 回路 1 回路 2n+2保存保存改變PID常數(shù)改變PID常數(shù)0 0 0 00 停止0 停止停止AT啟動(dòng)AT停止AT啟動(dòng)ATn+3 回路 1 PVn+4 回路 2 PVn+5 回路 1 SPn+6 回路 2 SPn+7 回路 1 十進(jìn)點(diǎn) 回路 2 十進(jìn)點(diǎn) 回路 1 設(shè)定差錯(cuò)號回路 2 設(shè)定差錯(cuò)號回路 1 狀態(tài)n+8完成保存?zhèn)鞲衅鞑铄e(cuò)0 致命控制錯(cuò)誤備用計(jì)算的PID常數(shù)設(shè)定差錯(cuò)停止0 0 0 控制輸出AT 0 AL1 AL2回路 2 狀態(tài)輸入n+9完成保存?zhèn)鞲衅鞑铄e(cuò)0 致命控制錯(cuò)誤備用計(jì)算的PID常數(shù)設(shè)定差錯(cuò)停止0 0 0 控制輸出AT 0 AL1 AL2輸 n+10 回路 3 SP 29 n+11 回路 4 SP回路3回路4回路3回路4回路 3 回路 4 回路 3 回路 4出n+12保存保存改變PID常數(shù)改變PID常數(shù)0 0 0 00 停止0 停止停止AT啟動(dòng)AT停止AT啟動(dòng)ATn+13 回路 3 PVn+14 回路 4 PVn+15 回路 3 PSn+16 回路 4 PSn+17 回路 3 十進(jìn)點(diǎn) 回路 4 十進(jìn)點(diǎn) 回路 3 設(shè)定差錯(cuò)號回路 4 設(shè)定差錯(cuò)號回路 3 狀態(tài)n+18完成保存?zhèn)鞲衅鞑铄e(cuò)0 致命控制錯(cuò)誤備用計(jì)算的PID常數(shù)設(shè)定差錯(cuò)停止0 0 0 控制輸出AT 0 AL1 AL2回路 4 狀態(tài)輸入n+19完成保存?zhèn)鞲衅鞑铄e(cuò)0 致命控制錯(cuò)誤備用計(jì)算的PID常數(shù)設(shè)定差錯(cuò)停止0 0 0 控制輸出AT 0 AL1 AL2 30 在 PLC 設(shè)計(jì)中最重要的部分是 PLC 程序的設(shè)計(jì)，本論文中采用歐姆龍公司出品的CXProgrammer 程序設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)?？刂戚敵鲇扇糠纸M成：(a) 比例環(huán)節(jié)——根據(jù)偏差量成比例的調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制量，以此產(chǎn)生控制作用，減少偏差。需要注意的是積分作用過強(qiáng)，可能引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以進(jìn)行 PID 控溫運(yùn)算的關(guān)鍵是進(jìn)行 PID 參數(shù)的整定。圖 中的代碼是把當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)定的 PID 參數(shù)傳送到相應(yīng)的內(nèi)存單元。1044，表示：操作量輸入輸出范圍為 12 位，取樣周期倍數(shù)指定，不進(jìn)行限位控制。圖 是交流型的 SSR 工作原理框圖。耦合電路用的元件是“光耦合器” ，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高。而當(dāng)斷開控制信號后，SSR 要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位) 時(shí)， SSR 才為斷態(tài)。不過，直流型 SSR 在使用時(shí)應(yīng)注意：①負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，如直流電磁閥或電磁鐵，應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管，二極管的電流應(yīng)等于工作電流，電壓應(yīng)大于工作電壓的 4 倍。由于光耦合器的應(yīng)用，使控制信號所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作)，而且 Vsr 所需的工作電平與 TTL、HTL、CMOS 等常用集成電路兼容，可以實(shí)現(xiàn)直接聯(lián)接，特別易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的編程控制。本論文中所采用的是直流型固態(tài)繼電器。65535 色 TFT，并配有豐富的圖形庫。通過該觸摸屏可以觀察實(shí)時(shí)的控制溫度、記錄溫度、粉塵溫度、環(huán)境溫度值，并能查看實(shí)時(shí)溫度曲線，此外還可設(shè)定溫度、預(yù)熱時(shí)間、預(yù)熱開啟度、最大開啟度、接近開啟度、接近溫度差、控制溫度校正偏差、記錄溫度校正偏差、粉塵溫度校正偏差、環(huán)境溫度校正偏差、比例系數(shù)和積分系數(shù)等參數(shù)，并具有報(bào)警指示，提示出錯(cuò)原因(如電源異常、刻度超過、模式設(shè)定錯(cuò)誤、O/G 錯(cuò)誤、硬件錯(cuò)誤、變換值異常、平均次數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤、指令錯(cuò)誤等)。 38 圖 MZKDJL40 可控硅模塊晶閘管的導(dǎo)通和截止這兩個(gè)工作狀態(tài)是由陽極電壓 U、陽極電流 I 及控制極電流IG 決定的，而這幾個(gè)量又是互相有聯(lián)系的。這時(shí)，晶閘管陽極和陰極之間表現(xiàn)出很大的內(nèi)阻，處于阻斷(截止)狀態(tài)，如圖 第一象限中曲線的下部所示。在晶閘管導(dǎo)通后，若減小正向電壓，正向電流就逐漸減小。從圖 的晶閘管的正向伏安特性曲線可見，當(dāng)陽極正向電壓高于轉(zhuǎn)折電壓時(shí)元件將導(dǎo)通。 39 當(dāng)控制極加正向電壓時(shí)，控制極電路就有電流 IG，晶閘管就容易導(dǎo)通，其正向轉(zhuǎn)折電壓降低，特性曲線左移。如果觸發(fā)電壓太低，則晶閘管容易受干擾電壓的作用而造成誤觸發(fā)；如果太高，又會造成觸發(fā)電路設(shè)計(jì)