MSP430F449单片机在炉况监测仪表中的应用

MSP430单片机应用文章

维普资讯 http://doc.guandang.net

0Dl atOn ana l C l

r aCtCe l

M P 3 F4 S4 4 9单片机在炉况监测仪表中的应用 0App i a i n o S 30 4 i g e h p i h a tFu na eM o io i ns r lc to fM P4 F4 9 S n l c i n t eBl s r c n t rng I t ume nt

杨宇慧

蒋大明

欧阳劲松

( .北京交通大学电子信息工程学院，北京市 10 4 1 004 2 .机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，北京市 1 0 5 ) 0 0 5Ya ngYuh Ja gD a i Ou a gJn o g ui in m ng y n i s n

f. co l f l t nc dIfr t n n ier g nB in atn i r t B in 0 4 1Sh o o e r is n oma o gnei e ig i o g v sy e ig 10 4 E co a n i E ni j Jo Un e i, j 0 2 Is u na o eh o g .nt me tinTcn l y&E o o stt B in 0 0 5 r t o cn myI tu . e i 10 5 ) ni e jg

【摘

要】针对复杂的高炉炼铁工艺过程，以高炉透气性指数为数学模型，本文简要介绍了高炉炉况监测仪表的硬件及软件设计。该仪表采用 T公司的 M P 3F 4单片机为主芯片， 1 S 40 49实现了显示、报警及与上位机通信等功能。

【关键词】高炉透气性指数 MS 40 49 S 45 P 3F 4 R - 8Ab t a t Ag i s o lx p o e s ft eb a t u n c, t eb a t r a ev n iai n i d x f rmah ma ia s r c: an t mp e r c s l s r a e wi t l s n c e t t e o t e t l c o h f h h u f l o n c

mo e, h a e i l to u e a d r n o t r e i n o e b a t r a e mo i r g i sr me t T e d l t ep p rma n y i r d c d h r wa ea d s f n wa e d sg f h ls n c n t i t t u f o n n u n. hi s u e t s dTIS S 4 0 4 9sn l c i, i l o lt d t ef n t n o i ly aa m, o n t m n e

’ M P 3 F 4 i g e h p man y c mp e e ci f s a, lr c mmu i ai n wi r u h u o d p nc t t o hP . C

Ke r s T eBl s u n c n i t n M S 4 0 4 9 RS 4 5 y wo d: h a t r a e F Ve t ai l o P3F4一8

引言

众所周知，高炉炼铁过程是一个复杂的、连续的、 高温的、大规模的生产过程，炉内三态共存，物理、化学反应异常复杂，常常发生悬料，崩料等炉况失常现象，从而造成不可挽回的损失。随着科学技术与生产效率的不断提高，现代化钢铁生产对高炉炉况的监测提出了愈来愈高的要求。因此，高效而即时地监测炉况成了首要的任务。目前常用的方法有利用软件或者大型的现场总线监测与控制系统来实现炉况监测，成本相对偏高，不适合于普通中小型高炉生产。本文描述了采用智能仪表来实现高炉炉况监测的方法。图 1 为高炉生产工艺示意图。

1高炉炉况监测仪的工作原理 该监测仪的控制参数是高炉透气性指数。高炉透气性指数是一个能够综合反映炉况失常的参数，通常定义为通过高炉的风量与全压差 (热风压力与炉顶压力)之比，用符号 T表示，数学表达式为： z

Q量风=

一

Q量风△ P全差压

尸风一P炉顶

这是通过在线测量热风压力、炉顶压力、冷风流

量三个参数计算而得到的。这些在线信号的测量采用 15差压及压力变送器， 11所得到的信号为4 0~2 mA的电流信号，精度为0 2, .级带负载能力为0 5f。~7 0￣其中，冷风流量是通过孔板节流装置输出的差压信号。 冷风设计压力P为 17 7 k a当冷风压力P与之不 1 .1 P, 致时，需对冷风流量信号进行修正。 2高炉炉况监测仪的功能一

I I I

I I

I

◎ .

J

网. t I网. .’ ’ 、T尸“

冷风

P——冷风压力 I只——炉顶压力

P——热风压力 2Q——冷风流量

本监测仪可以实现以下功能： ()实现冷风压力、 1热风压力、炉顶压力、冷风流量及透气性指数的巡回显示与定点显示；

△’尸——为孔板节流件输出的差压信号I——炉况监测仪表 M

()具有全压差、 2冷风流量、气性指数三路 4 透~ 2 mA的模拟量输出； 0

()具有报警功能； 3 ()具有与上位机通信功能。 4 3高炉炉况监测仪的硬件设计根据仪表功能的需要，高炉炉况监测仪的硬件结

图 1高炉生产工艺示意图 收稿日期： 0 7 0- 5 2 0— 4 0作者简介：杨宇慧 (9 2 ) 18一，女，北京交通大学电子信息工程学院 硕士研究生，现在机械工业仪器仪表综合技术经济研究所从事其研究课题，研究方向：智能控制。

构由主芯片、模拟输入通道、模拟输出通道、显示电路、功能键、通信电路以及电源电路等部分组成，如

MSP430单片机应用文章

维普资讯 http://doc.guandang.net

图2示。所

路图如图 3所示。+5

模输通 -拟入道F

R一8 S4 5

电电 一M43 -t显、警源路 F4 S9 P 40示报功键能 -拟出道 q模输通7

图 2高炉炉况监测仪的硬件结构

图 3 S 8口部分电路 R 4 5接

仪表采用 TI公司的 1位的 MS 4 0 4 9 6 P 3F 4作为主芯片。该单片机是 MS 4 0 L H系列中功能很强的 P 3 F AS

器件之一，它采用了 1位精简指令集 ( I C 6 R S )结构， 处理能力强大，片内资源非常丰富，包含时钟模块、3 个具有捕获/比较寄存器的定时器、模拟比较器、两个串行端口、硬件乘法器、6KB L S 0 F A H存储模块、 6个 I0端口、10/ 6段液晶驱动模块以及 1位高精度模 2数转换模块 A DC1等。它们经由数据总线、 2地址总线和控制总线与 C U相连， P可以通过所有内存操作指令对它们进行控制。同时，它还具有丰富的片内外设，可实现外部的多种功能的扩展。

3 4其他硬件部分 .仪表的显示部分主要完成冷风压力、热风压力、 炉顶压力、冷风流量及透气性指数的巡回显示与定点显示。由于 MS 4 0 4 9 P 3F 4具有段式液晶驱动模块，可以驱动 10 L D液晶显示，故采用段式 L D液晶 6段 C C

3 1模拟输入通道 .根据需要，高炉炉况监测仪表具有四路模拟输入信号，分别为热风压力、冷风压力、炉顶压力以及冷风流量。输入信号经过电流/电压转换，转换为 0 V~3的电压信号，经过模数转换模块 A 将模拟量变为 DC1 2

数字量，送入 MS 4 0 4 9进行数据的处理和控制。 P 3F 4, 3 2模拟输出通道 .高炉炉况监测仪表的模拟输出通道主

要是完成数字量到模拟量的转换，即利用 8位电流输出型 D A转/换器D 0 3将从MS 4 0 4 9出的数字信号转换 AC 82 P 3F 4输为4 0~2 mA的电流模拟信号，然后将其送入记录仪。 其中， AC 82 D 0 3采用单极性电压输出方式，此时其输出电压为 0 5 ~+ V。

显示。因需显示 8位数字，故采用两片 L D,驱动方 C式为 4 MUX驱动方式。 报警方式采用光报警，即当各项参数超过其安全值时，L D就会显示错误值，具体通过软件来实现。 C 电源采用多电源方式。即电源电路将2 0 2 V的单相交流电压转换为幅值稳定的 3 V、5 V以及± 1V的直 2流电压，供仪表使用。 4高炉炉况监测仪的软件结构高炉炉况监测仪的软件采用结构化程序设计方法， 其基本模块有：主程序、A D转换及滤波子程序、各/种运算子程序、报警子程序、显示子程序、输出子程序、键选子程序、R 4 5 S 8通信子程序等。 其中，参数的巡回显示和定点显示是通过软件来实现的。具体过程为：将所要显示的数据送入液晶显示缓存器后，T me- i r A开始定时， C L D显示该数据。 在按下键选键后，计数器清零，T me— i r A重新定时， 显示该数据。定时时间到后，则将下一个数据送入液晶显示 …… 此处隐藏：2839字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……