【正文】 緩變期及時發(fā)現(xiàn)窯皮微小、緩慢的變化趨勢，提前數(shù)小時指導(dǎo)人工干預(yù)，使得窯皮長期維持在平衡狀態(tài)；(5) 可以存儲歷史溫度和位置數(shù)據(jù)，以便對溫度變化進(jìn)行分析；(6) 能夠?qū)ξ磥頊囟茸兓厔葸M(jìn)行分析和預(yù)測，指導(dǎo)管理人員安排回轉(zhuǎn)窯檢修計(jì)劃；(7) 提高現(xiàn)有窯的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低燃料和耐火材料消耗，增加窯壽命。因此，如果能及時、準(zhǔn)確地檢測出窯胴體表而各點(diǎn)的溫度，經(jīng)處理分析后將有可能客觀、及時地反映窯內(nèi)狀況。窯況變動時平衡被打破，窯皮變化。窯內(nèi)的熱工過程、窯襯及窯內(nèi)物料的變化，從很大程度上綜合地、間接地反映到了窯體表面所形成的溫度場。解決系統(tǒng)的掃描速度與系統(tǒng)價(jià)格之間的矛盾，為用戶提供掃描速度比較快、價(jià)格低廉的窯胴體溫度檢測系統(tǒng)，是我們應(yīng)集中力量加以解決的新課題。后來，采用了連續(xù)高速光機(jī)式掃描方式，整個高速紅外測溫儀選用了美國雷泰等大公司的原裝產(chǎn)品，掃描速度及數(shù)據(jù)處理速度更快，可實(shí)現(xiàn)完全的實(shí)時性監(jiān)測，掃描面積進(jìn)一步減小，測溫精度進(jìn)一步提高。早期，采用步進(jìn)掃描方式監(jiān)測，由于掃描速度及數(shù)據(jù)處理速度較慢，一般需要在窯轉(zhuǎn)兒周后，才能獲得整個窯體表面完整的溫度信息，實(shí)時性較差，且掃描面積較大，測溫精度不高，系統(tǒng)軟件是DOS系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的掃描速度和可靠性都有所提高，但提供的信息量仍較小。該系統(tǒng)有兩個明顯的缺點(diǎn)：一是掃描速度太慢，測溫頭形成的檢測靶面在掃描過程中不能完全覆蓋燒成帶胴體表面，造成漏檢，且附屬設(shè)備多，故障率高，降低了系統(tǒng)的可靠性，也降低了系統(tǒng)的性能價(jià)格比；二是僅用模擬儀表對溫度和位置信號作單一的瞬時值顯示，提供的信息量小，反映的窯內(nèi)狀況欠全面與直觀，預(yù)報(bào)不夠及時，在一定程度上妨礙了操作人員對不正常窯況進(jìn)行及時而有效的干預(yù)。八十年代初，我國陸續(xù)引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)工藝和成套裝備，窯胴體溫度在線監(jiān)測設(shè)備也隨之引進(jìn)，自此，窯胴體溫度在線監(jiān)測技術(shù)開始應(yīng)用于我國水泥工業(yè)。這類監(jiān)測系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn):掃描速度太慢，易造成漏檢，附屬設(shè)備多，系統(tǒng)可靠性低。20世紀(jì)70年代末，我國實(shí)行改革開放政策，通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和成套設(shè)各，先后建設(shè)了幾個大型現(xiàn)代化水泥廠，促進(jìn)了水泥生產(chǎn)過程自動控制技術(shù)的發(fā)展。鑒于此，我們提出對水泥窯胴體溫度進(jìn)行在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究開發(fā)。水泥回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)的熱工過程、窯襯及窯內(nèi)物料的變化，從很大程度上綜合的、間接的反映到了窯體表面所形成的溫度場。過高煅燒溫度和過大的熱振蕩不僅燃料消耗很大，甚至有可能對窯襯造成損害，嚴(yán)重時將傷及窯胴體。 系統(tǒng)來源及現(xiàn)狀 系統(tǒng)來源在水泥生產(chǎn)中，實(shí)時監(jiān)測水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒情況已變得日益重要。窯胴體表面溫度是窯內(nèi)外多種因素共同作用的結(jié)果，且窯胴體溫度變化屬大慣性滯后變化緩慢，采用快速轉(zhuǎn)角掃描式對窯胴體外表面進(jìn)行掃描監(jiān)測與快速線掃描式具有同等效力。本系統(tǒng)可以長時間不間斷地實(shí)時監(jiān)測窯胴體溫度，窯胴體溫度經(jīng)微機(jī)分析處理后，能夠客觀、及時地反映窯內(nèi)狀況，幫助窯系統(tǒng)操作人員有效地改善窯的操作，防止窯襯和窯胴體損壞，減少非計(jì)劃停窯時間，提高回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，保證回轉(zhuǎn)窯安全可靠的運(yùn)行。然而在回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行過程中，由于耐火磚分布在窯內(nèi)，同時分布區(qū)域面比較廣，范圍較大，而且處于運(yùn)動狀態(tài)，無法采用直接的方法進(jìn)行跟蹤，只有通過對窯筒體表面溫度的測量判斷，間接地反應(yīng)窯內(nèi)耐火磚和窯皮的基本情況。 Infrared Temperature Measurement,目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第1章 緒 論 1 系統(tǒng)背景 1 系統(tǒng)來源及現(xiàn)狀 2 系統(tǒng)來源 2 水泥窯溫度監(jiān)測現(xiàn)狀 2 系統(tǒng)概述 3 本文研究的主要內(nèi)容 4第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)論證 5 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集部分 5 測溫元件比較 5 紅外掃描方式比較 6 上位機(jī)虛擬儀器部分 7 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)和工作原理簡述 8 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 8 系統(tǒng)工作原理簡述 9第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 10 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 13 13 14 前置放大器 15 16 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 18 通訊電路設(shè)計(jì) 19 19 MAX485 19 MAX485構(gòu)成的通訊接口電路 20 電源電路設(shè)計(jì) 21 本章小結(jié) 21第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 單片機(jī)主程序 22 各部分程序初始化 22 振蕩器初始化 23 數(shù)據(jù)交叉開關(guān)設(shè)置及初始化 23 定時器3設(shè)置及程序初始化 24 ADC0設(shè)置及程序初始化 25 定時器0設(shè)置及程序初始化 26 各功能程序 27 ADCO中斷服務(wù)子程序 27 串口通信 28 橫向數(shù)據(jù)同步子程序 29 本章小結(jié) 31第5章 系統(tǒng)調(diào)試 31 單片機(jī)調(diào)試工具 31 分步調(diào)試 32 電機(jī)調(diào)試 32 串口通信調(diào)試 32 模數(shù)轉(zhuǎn)換調(diào)試 33 上下位機(jī)聯(lián)合調(diào)試 34 34第1章 緒 論 系統(tǒng)背景 在現(xiàn)代水泥工業(yè)中，整個生產(chǎn)過程中最重要的工藝環(huán)節(jié)是水泥的熟料煅燒，回轉(zhuǎn)窯是該環(huán)節(jié)的核心，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度過高、熱振蕩過大，會損壞回轉(zhuǎn)窯的窯襯，嚴(yán)重時將殃及窯胴體，所以說，它的運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接關(guān)系到回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量、原燃料消耗和成本。 關(guān)鍵詞 STC 12C5A16AD，AD轉(zhuǎn)換，485串口通信，紅外測溫AbstractIn the cement production process, rotary kiln is to realize the core equipment of cement clinker pellets，the decision whether kiln highquality, high yield, low production of clinker and security is a key factor in the operation of the kiln lining. So, in the process of kiln operation, the kiln to keep abreast of the situation, to prevent the kiln lining and the kiln is a rotary cylinder damaged an important guarantee for economic operation. Surface temperature of the kiln shell analysis can be treated objectively reflect the situation in the kiln. The system through infrared temperature scanner, the surface temperature of the kiln shell for online realtime monitoring, analysis and forecast, prevent burnoff caused by a variety of reasons, such as furnace and kiln shell lining damage, to improve benefits.In this paper, a MCU based on infrared temperature measurement system, the system consists of upper and lower machine posed of two major parts. Completed the design of the main part of the nextbit machine, the nextbit machine with a 8051patible highperformance, highspeed singlechipSTC 12C5A16AD controller, Brushless DC Motor installed in the infrared temperature scanner, highspeed rotation, the pletion of cement rotary kiln temperature data from scanned, and then through the preamplifier will be infrared scanner data collected by the amplified, sent to ADC for analogtodigital conversion, and system and puter through the MAX485 munications, the temperature data collected transmitted to the Host Machine.The system through the infrared temperature scanners surface temperature of the kiln shell for online realtime monitoring, analysis and forecast, prevent burnoff caused by a variety of reasons, such as furnace and kiln shell lining damage, after processing analysis hind can objectively and timely reflect the stove, thus achieved the security situation of production safety, to improve benefits.Keywords STC 12C5A16AD，ADC通訊，將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)處理。本文介紹了一種基于單片機(jī)的紅外線測溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩大部分組成。窯筒體表面溫度經(jīng)處理分析后能客觀地反映窯內(nèi)狀況。摘 要在水泥的生產(chǎn)過程中，回轉(zhuǎn)窯是實(shí)現(xiàn)水泥熟料煅燒的核心設(shè)備，決定窯能否優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗地生產(chǎn)熟料和安全運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素是窯襯。因此,在窯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,及時了解窯狀況,防止窯襯及窯筒體損壞是回轉(zhuǎn)窯經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。該系統(tǒng)通過紅外測溫掃描儀對窯筒體表面溫度連續(xù)在線實(shí)時監(jiān)測、分析預(yù)測,防止由于過燒等各種原因造成的窯襯及窯筒體損壞,達(dá)到提高效益的目的。本設(shè)計(jì)主要完成下位機(jī)部分，下位機(jī)采用與8051兼容的高性能、高速單片機(jī)—STC 12C5A16AD為控制器，安裝在無刷直流電機(jī)上的紅外測溫掃描儀高速旋轉(zhuǎn)，完成對水泥回轉(zhuǎn)窯窯體溫度的數(shù)據(jù)掃描，然后通過前置放大器將紅外掃描儀采集的數(shù)據(jù)經(jīng)放大后，送至ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，且系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)通過MAX485該系統(tǒng)通過紅外測溫掃描儀對窯筒體表面溫度連續(xù)在線實(shí)時監(jiān)測、分析預(yù)測,防止由于過燒等各種原因造成的窯襯及窯筒體損壞, 經(jīng)處理分析后就能客觀、及時地反映窯內(nèi)狀況，從而達(dá)到保障生產(chǎn)安全，提高效益的目的。 ，485 Serial Communications在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行期間，及時了解窯內(nèi)狀況，適時采取相應(yīng)措施，防止窯襯及窯胴體損壞，才有可能實(shí)現(xiàn)窯經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。窯筒體表面溫度的測量采用非接觸式的測溫設(shè)備——紅外掃描測溫儀，既解決了運(yùn)動目標(biāo)的測量問題，又滿足了測定區(qū)域范圍比較廣的要求。因此窯胴體溫度微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)水泥窯經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要監(jiān)測設(shè)備，它可在一定的時間內(nèi)對回轉(zhuǎn)窯胴體溫度信息全面細(xì)致的監(jiān)測與分析一遍，使操作人員可以及時全面地了解窯內(nèi)窯皮、耐火磚的狀況，對防止窯內(nèi)窯皮異常狀況的進(jìn)一步惡化提供了準(zhǔn)確可靠的依據(jù)，并及時地跟蹤監(jiān)測顯示及報(bào)警。通過監(jiān)測胴體表面溫度、窯頭內(nèi)火焰溫度及窯內(nèi)火焰和熟料的狀態(tài)，實(shí)時了解表面溫度分布及其變化，經(jīng)處理、分析以后提取出揭示窯內(nèi)狀況的有用信息，指導(dǎo)操作人員及時采取相應(yīng)措施，是實(shí)現(xiàn)窯經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效技術(shù)手段。這是因?yàn)樗嗷剞D(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒情況直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量、原燃料消耗和成本。煅燒溫度過低會嚴(yán)重影響水泥熟料的質(zhì)量。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)及先進(jìn)的儀器，對窯體溫度進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，控制窯胴體溫度，避免熱點(diǎn)，及時發(fā)現(xiàn)掉磚，避免紅窯等事故發(fā)生，從而改善回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的操作，提高回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，大大減少不正常窯況出現(xiàn)的頻率，延長窯內(nèi)耐火磚的壽命，減少回轉(zhuǎn)窯維修而增加的時間、人工及材料的消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。 水泥窯溫度監(jiān)測現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代以前，國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯的操作工通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷窯胴體溫度的高低，如根據(jù)窯外淋水蒸發(fā)情況、或根據(jù)掃帚把在胭體表面掃過時冒煙的情況、或根據(jù)人體對窯輻射熱浪的感覺來判斷窯胭體溫度的高低。此時，國內(nèi)出現(xiàn)了采用往復(fù)直線移動掃描方式測溫，以模擬儀表和記錄儀為顯示、記錄窯胴體溫度。且僅用模擬儀表對溫度和位置信號的瞬時值作單一的顯示，信息量小，反映的窯內(nèi)狀況欠全面與直觀，預(yù)報(bào)不夠及時。通過消化、吸收引進(jìn)技術(shù)，我國相繼推出了幾種型號的國產(chǎn)化窯胴體溫度檢測系統(tǒng)，　　HWX—1型窯胴體溫度檢測系統(tǒng)是國產(chǎn)化檢測系統(tǒng)中比較有代表性的一種，該系統(tǒng)采用往復(fù)直線移動掃描工作方式，以模擬儀表和記錄儀作為二次儀表，對溫度和位置信號作顯示與記錄?！　×硪环N比較有代表性的檢測系統(tǒng)采用步進(jìn)擺角掃描工作方式，以單片機(jī)對檢測所獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，再對溫度及段面作多元數(shù)字顯示。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，國內(nèi)自行研制開發(fā)快速線掃描式窯服體溫度監(jiān)測系統(tǒng)。接著，研制出了快速線掃描方式監(jiān)測系統(tǒng)，紅外輻射測溫探頭引進(jìn)美國雷泰、德國凱樂等生產(chǎn)紅外測溫儀的原裝產(chǎn)品，其掃描速度及數(shù)據(jù)處理速度均大幅提升，一般均可在窯轉(zhuǎn)一周后就可獲得整個窯胴體表面完整的溫度信息，基本可實(shí)現(xiàn)實(shí)時性溫度監(jiān)測，掃描面積較小，測溫精度提高，應(yīng)用軟件功能進(jìn)一步加強(qiáng)，且系統(tǒng)軟件轉(zhuǎn)換成window風(fēng)格。但由于主要監(jiān)測設(shè)備仍然引進(jìn)國外的產(chǎn)品，其價(jià)格昂貴，對中小型水泥企業(yè)很