【正文】 理是機械沖程活塞或由連接棒移動活塞。隔膜圓形，由軟金屬片、特氟隆、聚氨酯和其它合成橡膠制成。隔膜往運動以短脈沖方式移動氣體，當隔膜上升，氣流從下通過吸氣閥入泵的內(nèi)腔；當隔膜被推下時，吸氣閥關(guān)閉同時排氣閥打開，氣體入采樣管。因為只有泵腔、隔膜和閥與氣體接觸，故被氣體污染的能性將減至最小?？稍跇託庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)前使用隔膜泵，甚至能夠在受條件下運行。射流泵(也稱噴射泵或空氣吸入器)，是利用采樣系統(tǒng)抽真空，產(chǎn)生貝努里(Bernoulli)效應(yīng)。在貝努里效應(yīng)中，空氣射流壓力較正常動壓力降低，貝努里效應(yīng)就象文丘里流量計和噴射汽化器一樣常見，壓降迫使樣氣通過采樣管。噴射速度增加，真空度也會增加，常將過濾的工廠壓縮空氣或壓縮鋼瓶氣作為高速氣體。射流泵設(shè)計比較單可作為探頭內(nèi)過濾器的一部分或安裝在煙道外。泵抽取煙氣通安裝在煙道外加熱機箱中的內(nèi)過濾器，通常用另一臺隔膜泵把經(jīng)過的樣氣抽入分析儀中。用噴射泵時，如果不過濾樣氣，顆粒物可能積在泵的環(huán)行空間里并變干，遇到此情況，需要用蒸汽替代壓縮空氣，產(chǎn)生與泵相互作用的推力，清除沉積的顆粒物。CEMS系統(tǒng)必須能夠24小時在線連續(xù)監(jiān)測煙氣中煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳濃度和排放總量等。一般情況下，系統(tǒng)每秒鐘從各數(shù)據(jù)通道采集一次數(shù)據(jù)。為保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的連貫性、一致性和完整性。當前 P C 技術(shù)和PLC技術(shù)發(fā)展非常迅速，在工控行業(yè)中，這兩方面的技術(shù)的應(yīng)用也日趨廣泛。煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)中，一般都是通過PLC進行數(shù)據(jù)采集和控制，然后將數(shù)據(jù)傳送給工控機進行數(shù)據(jù)處理。樣氣經(jīng)過冷凝、干燥和過濾等預(yù)處理之后進入分析儀器，分析儀將氣態(tài)污染物的參數(shù)傳送至PLC。煙道上流量計探頭測出的煙氣的動壓和靜壓，以及通過熱電偶測量的溫度和濁度儀測得的濁度，有上位機進行數(shù)據(jù)處理。溫度監(jiān)測儀壓力監(jiān)測儀流量計PLC分析儀（SONOx、CO、和O2）圖 CEMS 數(shù)據(jù)采集示意簡圖系統(tǒng)運行過程中可能會發(fā)生故障或錯誤，系統(tǒng)可以診斷故障，然后由PLC發(fā)送控制命令。分析儀器工作一段時間后，儀器會發(fā)生漂移，如果不對其進行標定，測量的結(jié)果的偏差可能比較大，也就不能真實反應(yīng)煙氣排放的實際情況。因此，系統(tǒng)需要定時自動或手動發(fā)送標定的命令與請求，由PLC控制電磁閥等設(shè)備的動作。同樣，取樣探頭和流量計探頭工作一段時間后，探頭可能會被積灰堵住，PLC可以定時控制或手動請求探頭的反吹操作。PLC報 警標 定反 吹 CEMS系統(tǒng)控制示意圖第四章 系統(tǒng)硬件功能分析與設(shè)計在本系統(tǒng)中安排了個人計算機替代工控機，其優(yōu)點是安全可靠且價格低廉。個人計算機具有較強的數(shù)據(jù)處理功能，可配備多種高級語言，另外Microsoft中文Windows XP操作系統(tǒng)提供了優(yōu)良的軟件平臺，能夠開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)，特別是動態(tài)畫面顯示等。個人計算機在過程控制層主要起監(jiān)測控制單元和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的作用，及時糾正和避免生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的錯誤和意外情況?，F(xiàn)場控制系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）以及測量、執(zhí)行機構(gòu)組成，完成對設(shè)備的直接控制。在進行PLC的選擇前，首先應(yīng)該對被控對象和生產(chǎn)過程的生產(chǎn)工藝以及PLC的工作環(huán)境有深入的了解，明確控制要求，確定控制輸入、輸出點數(shù)。 PLC的選擇PLC作為系統(tǒng)“直接控制級”的主要設(shè)備，它的性能配置對整個系統(tǒng)至關(guān)重要。PLC容量的選擇包括兩個方面：一是I/O點數(shù)；二是用戶程序存儲器容量。在設(shè)計選型時，不僅要滿足當前控制系統(tǒng)的要求，還要考慮到以后生產(chǎn)工藝的可能變化及可靠性的要求，I/O點數(shù)一般預(yù)留10%到15%的余量。用戶程序存儲器量的估算與許多因素有關(guān)，例如I/O點數(shù)、運算處理量、控制要求、程序結(jié)構(gòu)等。一般以下列公式粗略估算[6]：8=模擬量路數(shù)12整個除灰系統(tǒng)的被控對象較多，而控制系統(tǒng)不需要很復雜的指令系統(tǒng)，但需要接入傳感器的模擬量信號，另外還需要PLC和計算機進行通信，根據(jù)這些具體的控制要求，可選用適合的PLC以及相關(guān)擴展模塊。本實驗系統(tǒng)處于研究階段，為了節(jié)省資源，我們利用三菱FX248MR系列可編程控制器，共有48個輸入輸出點，主要用它進行標定和吹掃的控制的試驗，可以外接擴展模塊(A/D模塊)完成控制、數(shù)據(jù)采集等任務(wù)。本實驗系統(tǒng)根據(jù)控制要求，需要測控的信號點數(shù)如下為：數(shù)字量輸入8，數(shù)字量輸出15，具體各個輸入輸出點的分配，見附錄1。日本三菱FX2系列可編程控制器是當前小型PLC領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)較先進、性能/價格比高、單元/模塊齊全的主流產(chǎn)品系列之一，是中小型控制系統(tǒng)可行的選擇。 PLC控制系統(tǒng)研究與設(shè)計 PLC程序設(shè)計方法在編寫PLC程序時，一般有兩種程序結(jié)構(gòu)，即線性結(jié)構(gòu)和模塊結(jié)構(gòu)[20]。線性程序設(shè)計就是把工程中需要控制的任務(wù)按照工藝要求書寫在主程序中。線性程序的結(jié)構(gòu)簡單，分析起來一目了然。這種結(jié)構(gòu)適用于編寫一些規(guī)模較小、運行過程比較簡單的控制程序。模塊程序設(shè)計是根據(jù)工程的特點，把一個復雜的控制工程分成多個比較簡單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)?？梢园堰@些控制任務(wù)分配給一個個子程序塊。子程序中編制具體任務(wù)的控制程序，最后由主程序調(diào)用的方式把整個控制程序統(tǒng)管起來。分塊程序的調(diào)試也比較方便，這種方式適用于比較復雜、規(guī)模較大的控制工程的程序設(shè)計。整個除灰系統(tǒng)生產(chǎn)工藝比較復雜，適宜采用模塊程序設(shè)計。而除灰閥門的控制系統(tǒng)相對簡單，編程也相對容易，可采用線性程序結(jié)構(gòu)。確定了PLC的程序結(jié)構(gòu)之后，就要編制具體的程序。編制PLC程序的方法很多，常用的有以下幾種：邏輯代數(shù)設(shè)計法、替代設(shè)計法、時序流程圖法、順序控制法、經(jīng)驗設(shè)計法。順序控制法（狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖法）是在順控指令的配合下設(shè)計復雜的控制程序。一般比較復雜的程序，都可以分成若干個功能比較簡單的程序段，一個程序段可以看成整個控制過程中的一步。從這個角度看，一個復雜系統(tǒng)的控制過程是由這樣若干個步組成的。系統(tǒng)控制的任務(wù)實際上可以認為在不同時刻或者在不同進程中完成對各個步的控制。本系統(tǒng)的PLC控制程序就是在經(jīng)驗法的基礎(chǔ)上，利用順序控制法進行設(shè)計。狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)5狀態(tài)3狀態(tài)4程序停止狀態(tài)6狀態(tài)7打開量程1標定系統(tǒng)控制閥，開始標定，計時10分鐘在自動控制方式下，計算機發(fā)出啟動信號，延時5秒打開零點標定系統(tǒng)控制閥，開始標定，計時10分鐘計時時間到，零點標定結(jié)束關(guān)閉零點標定系統(tǒng)控制閥，延時計時5秒控制閥關(guān)到位計時時間到，量程1標定結(jié)束關(guān)閉量程1標定系統(tǒng)控制閥，延時計時5秒控制閥關(guān)到位打開量程2標定系統(tǒng)控制閥，開始標定，計時10分鐘計時時間到，量程2標定結(jié)束關(guān)閉量程2標定系統(tǒng)控制閥，延時計時5秒控制閥關(guān)到位打開采樣系統(tǒng)控制閥，開始采樣流量降至流量下限值，調(diào)用吹掃子程序，吹掃延時30秒報警、吹掃當采樣探頭的流量下降到規(guī)定低值（1L/min），調(diào)用吹掃程序。M0得電，F(xiàn)M1（閥門關(guān)閉）得電置1，接通閥門關(guān)閉通路；當閥門關(guān)閉至觸合關(guān)位行程開關(guān)X15，停止關(guān)閉，短時延時T6（2秒），計時時間到，Y10（吹掃系統(tǒng)）得電置1，開始吹掃；延時T7（30秒），計時時間到，X23動作，于是Y10失電置0，停止充氣。第五章 上位機監(jiān)控軟件的研究與設(shè)計本章結(jié)合雙重控制閥及相關(guān)單元控制系統(tǒng)，介紹實現(xiàn)個人計算機與現(xiàn)場控制設(shè)備的通信，以期實現(xiàn)實時監(jiān)測與控制。目前PC與PLC互聯(lián)通信方式主要有以下幾種：，構(gòu)成特定公司產(chǎn)品的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)其通信協(xié)議不公開?；ヂ?lián)通信必須使用開發(fā)商提供的上位組態(tài)軟件，并采用支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)。，實現(xiàn)PC與PLC的通信。這種方式需要增加系統(tǒng)投資。這種方式不需增加投資，有較好的靈活性，適合小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。 PLC與計算機的硬件連接下面是利用標準通信口實現(xiàn)PC與PLC的通信。PLC都有一個編程，F(xiàn)X2系列PLC的編程口采用RS422標準，而計算機的串行口采用RS232標準。兩者比較如下：RS232采用單端接收器和單端發(fā)送器，只用一根信號線來傳送信息，并且根據(jù)該信號線上電平相對于公共的信號地電平的大小來決定邏輯的“1”（3~15V）和“0”（+3~+15V）。RS422標準是一種以平衡方式傳輸?shù)臉藴?，即雙端發(fā)送和雙端接受，根據(jù)兩條傳輸線之間的電位差來決定邏輯狀態(tài)，RS422電路由發(fā)送器、平衡連接電纜、電纜終端和接受器組成。它通過平衡發(fā)送器和差動接受器將邏輯電平和電位差之間進行轉(zhuǎn)換（+2V表示“0”，2V表示“1”）。RS232與RS422標準在信號傳送、邏輯電平均不相同。因此，實現(xiàn)PLC計算機通信的接口電路，必須將RS422標準轉(zhuǎn)換成RS232標準。組態(tài)軟件(Configurable software)是一種用于數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法。其預(yù)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各種功能，并能支持各種硬件廠家的計算機和I/O產(chǎn)品，與高度可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。組態(tài)軟件是集散控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，可以與不同廠家生產(chǎn)的PLC組成DCS控制系統(tǒng)，解決了以往工業(yè)監(jiān)控軟件編寫工作量大、可靠性低、通用性差等問題，為整個工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用注入了新的活力。國內(nèi)外有很多工控組態(tài)軟件供用戶選擇。國外組態(tài)產(chǎn)品如美國Intellution公司的FIX系列產(chǎn)品，INTOUCH，澳大利亞CIT(悉亞特)公司的Citect產(chǎn)品，PPCSOFT公司的WINZCON等等，功能普遍較為強大，也十分成熟，但價格較高。國內(nèi)比較著名的有北京昆侖通態(tài)公司的MCGS、北京亞控公司的“組態(tài)王”等。北京昆侖通態(tài)公司開發(fā)的MCGS組態(tài)軟件吸收了國外組態(tài)軟件的很多優(yōu)秀成分，并采用了當今較為先進的軟件設(shè)計技術(shù)，在很多方面可以與國外的組態(tài)軟件媲美。 MSCG組態(tài)軟件MCGS(Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft（各種32位Windows平臺上）運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用[19]。MCGS的主要特點和基本功能如下：◆簡單靈活的可視化操作界面；豐富、生動的多媒體畫面；◆實時性強、良好的并行處理性能；◆開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能；◆完善的安全機制；強大的網(wǎng)絡(luò)功能；多樣化的報警功能；◆實時數(shù)據(jù)庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便；◆支持多種硬件設(shè)備，實現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”；◆方便控制復雜的運行流程；◆良好的可維護性和可擴充性；◆用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高；◆設(shè)立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便；◆實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理；MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標和功能。運行環(huán)境必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，