基于電磁平衡天平的在線式煙塵濃度監(jiān)測裝置設(shè)計.pdf

1、目前國內(nèi)外主流的煙塵濃度監(jiān)測方法包括離線監(jiān)測法和在線監(jiān)測法兩種，離線監(jiān)測法主要為手動稱重法，而以光學(xué)法為代表的在線檢測法為非直接稱重法，不具備煙塵量值溯源的特點，影響有關(guān)部門進(jìn)行有效監(jiān)測執(zhí)法。受山西環(huán)境科學(xué)院委托，根據(jù)在線煙塵濃度監(jiān)測要求，課題組設(shè)計和實現(xiàn)了一套基于電磁平衡天平的在線式煙塵濃度監(jiān)測裝置，實現(xiàn)了對超低煙塵濃度排放的在線與準(zhǔn)確監(jiān)測。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在線式煙塵濃度監(jiān)測裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。完成了系統(tǒng)工藝流程設(shè)計

2、，裝置單元設(shè)計。其中主要對煙塵稱重單元這一核心部分進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計，實現(xiàn)了煙塵監(jiān)測中濾膜的存取、傳輸、采樣、丟棄、稱重等一系列柔性功能的自動化操作，顯著提高煙塵濃度監(jiān)測的準(zhǔn)確性與工作效率。⑵電磁平衡天平的系統(tǒng)設(shè)計。通過對現(xiàn)有電磁平衡天平的稱量原理進(jìn)行分析，結(jié)合煙塵監(jiān)測裝置的具體稱重需求，確定了適用于濾膜稱重法的電磁平衡天平的總體設(shè)計方案，重點完成了電磁平衡傳感器這一核心器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。⑶電磁平衡天平的電路設(shè)計。基于線陣CCD的光電檢測電路

3、完成了濾膜重量到電信號的轉(zhuǎn)化，基于Δ-Σ型A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集電路將該電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，單片機(jī)將該數(shù)字信號與無濾膜加載時產(chǎn)生的數(shù)字信號進(jìn)行對比分析，PID調(diào)節(jié)器根據(jù)對比差值產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號，基于D/A轉(zhuǎn)換器的PID控制線圈電流電路將該調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，該模擬信號直接驅(qū)動線圈產(chǎn)生電流，實現(xiàn)了濾膜重量到載流線圈中電流的轉(zhuǎn)化。⑷電磁平衡天平系統(tǒng)的建模與仿真。首先對電磁平衡天平開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行建模，通過最小二乘法對開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)辨識，再建

4、立電磁平衡傳感器的FOLPD模型，最后根據(jù)電磁平衡天平各部分的數(shù)學(xué)模型建立電磁平衡天平閉環(huán)系統(tǒng)的模型，并用simulink進(jìn)行仿真。在系統(tǒng)建模基礎(chǔ)上，引入自適應(yīng)模糊PID復(fù)合調(diào)節(jié)算法，設(shè)計出電磁平衡天平的PID調(diào)節(jié)方案，實現(xiàn)了對電磁平衡天平的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，加強(qiáng)了天平稱量的靈敏度和穩(wěn)定性。⑸在線式煙塵濃度監(jiān)測裝置的程序設(shè)計。通過PLC與STM32的配合，完成系統(tǒng)的自動化控制與數(shù)據(jù)的實時采集，并完成WinCC上位機(jī)的開發(fā)，實現(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)及關(guān)鍵