静电除尘(完整版)

1、1概述随着静电除尘器设计和制造技术的发展和进步，我国静电除尘器的低压控制技术也在不断发展。在20世纪50年代和60年代，中国没有完全依赖进口的供电工厂，如苏联和捷克共和国。最早用于静电除尘的高压电源是变压器升压的机械整流，它是人工操作的，噪音大，效率低。自20世纪60年代半导体器件问世以来，我国已研制出一种具有饱和电抗器调压功能的高压整流电源。饱和电抗器虽然不需要人工操作，但其自动跟踪性能差，噪音大，能耗高，效率低。20世纪70年代，随着晶体管和晶闸管技术的发展，晶闸管调压整流设备同时进入中国。20世纪80年代中期，晶闸管调压仍是模拟控制，但其性能和可靠性已经成熟。介绍了具有各种控制特性的产品

2、，如最大平均电压控制、最佳火花率控制、临界火花跟踪控制、间歇脉冲电源等。这为80年代末集成电路从模拟控制到数字控制，即单片机控制的成熟提供了软件思想和硬件基础。随着集成电路的发展，20世纪90年代，采用软硬件结合的方法，静电除尘器的控制和管理功能得到了进一步的提高。单片机控制静电除尘器趋于成熟，控制精度和水平已达到相当的水平。到20世纪90年代末，静电除尘供电技术达到了顶峰。国内厂家纷纷推出具有自身特点的智能控制电动除尘系统。虽然特点不同，但其本质是一个分布式控制系统，它将计算机控制技术、自动控制跟踪技术、信息处理技术、测量技术、通信网络技术和人机界面技术有机地结合起来，对电气除尘运行的全过程

3、进行监控、控制、操作和管理。近年来，电源与控制技术有了新的发展，即采用电力电子技术的窄脉冲开关电源，它具有更轻、更小、更紧凑、更高的功率因数、更高的除尘效率等优点。由于它是脉冲式的，它比传统的计算机控制的间歇电源更有效地处理高比电阻的粉尘。静电除尘器的一般原理是，当含尘气体通过风机和通风管进入除尘器时，dc负高压作用于除尘器的两极，使电极系统的电压超过临界电压值，产生电晕放电，电子被气体分子吸附，在电晕外区产生大量负离子，气体中的尘粒与负离子碰撞，给粉尘充电。带电的尘粒在电场的作用下向吸尘器移动。当带电的悬浮颗粒非常接近集尘器的表面时，颗粒在与正电极接触时失去电荷，变成中性并粘附在集尘器的表面

4、上。这是工业上广泛使用的干式负电晕除尘器的荷电集尘过程。2设计原则和方案2.1静电除尘器的基本原理吸尘器的高压部分有一个高压放电电极，放电电极产生高压脉冲击穿气体，使气体导电，完成气体电离。从原子或分子电荷的角度来看，电离是分子(或原子)失去(或得到)电子的过程。这样，空气中的灰尘就带电了。在电场力的作用下，灰尘按照“同性相斥，异性相吸”的原理被驱动到极性相反的电极上，终点就是电极。在电极上形成一定的粉尘层后，粉尘最终通过除尘器的振动装置落入灰斗，从而达到除尘的目的。低压空部分的主要功能是控制高压放电脉冲的宽度。通常采用单片机作为主控芯片，通过它来调节晶闸管的导通角，控制升压变压器初级侧的输入

5、电压，从而控制输入电场的电压。主控板主要用于根据实际需要对主电路采集的采样信号进行检测、分析和控制。它是整个控制系统的核心。触发板主要向晶闸管提供触发脉冲，以触发晶闸管的导通角。主控板输出的触发脉冲信号经脉冲变压器隔离放大后，施加到晶闸管的触发电极上，控制晶闸管导通角的开度。从而控制整个控制系统的电流和电压输出。2.2控制器的设计根据静电除尘器的原理和控制要求，确定主控板主要由以下部分组成：最小应用系统、模数转换、采样保持部分、显示部分、信号输入部分、信号输出部分、通信部分、光耦合隔离部分和模拟电路部分。设计方案如下所示。单片微型计算机显示部分模数转换晶体振荡器重接电路抽样部分输出控制部分图2

6、-1设计功能结构框图最小应用系统包括： 51微控制器最小应用系统，74hc573(地址数据锁存)，24c02 (e p r o m)。单片机主要分析输入信号，然后给出相应的控制手段。模数转换电路是数据采集系统前向通道中的一个环节。数据采集和转换系统从一个或多个信号源采集模拟信号，并将这些信号转换成数字形式。采样/保持电路是在输入逻辑电平控制下处于“采样”或“保持”状态的电路。显示电路采用液晶显示器，可以详细显示电路的工作状态和一些需要人机交流的信息。通信电路的主要功能是将单个高压整流控制系统与上位机相连，从而实现整个系统在上位机的显示和控制。为了减少一些不必要的干扰，在单片机处理电路和其它模拟

7、电路、输入输出电路之间设计了一个光耦合隔离电路。在模拟电路部分，一次电流、一次电压、二次电流、二次电压和浊度五个采样信号被放大后送到模数转换的模拟输入端。控制系统的数字信号输入电路主要由启动/停止信号、油位、轻气、重气和温度组成，所有这些信号被隔离后进入单片机。在读取这些信号之后，微控制器执行服务程序来控制输出电路。输出电路主要包括触发脉冲信号输出和控制信号输出。触发信号电路的主要功能是隔离微控制器通过光耦输出的触发信号，然后通过驱动电路输出到触发板，从而控制晶闸管的导通角。控制信号输出电路的主要功能是通过光耦隔离单片机输出的控制信号，然后通过驱动电路驱动输出，控制继电器完成相应的控制。3硬件

8、系统设计3.1微控制器本设计的核心控制部件是89c51单片机，它通过输入输出端口与其他部件合理连接，构成整个控制系统。它可以对外界进行检测和判断，然后做出相应的处理，是整个控制系统的中心。89c51单片机是一种低电压、高性能的cmos8位微处理器，具有可编程和可擦写只读存储器，俗称单片机。随着单片机的不断发展和完善，它已经成为科学技术领域的一种智能工具，并得到了广泛的应用。单片机今天被广泛使用的原因与其特性是分不开的。其主要特点是：集成度高、控制功能强、电压低、功耗低、性价比高。3 . 1 . 1 89c 51的基本组成图3-1加法器、移位寄存器、判断寄存器单片机的基本结构框图上图3-1显示了

9、89c51系列单片机的基本结构框图。微型计算机的所有部件都集成在一个小芯片上。由运算单元和控制器组成的中央处理器是单片机的核心部分。运算单元主要包括运算电路等。用于算术运算和逻辑运算；控制器由指令寄存器、指令解码器和控制电路组成，是整个计算机的核心。它根据指令代码命令运算单元、存储器和输入输出接口的操作。内存用于存储数据和程序，可分为两类：只读存储器和随机存取存储器。只读存储器在正常操作中只能读取而不能写入，通常用于存储固定程序和常数。在正常操作中，内存可以读写，通常用于存储原始数据、中间结果和实时数据。总线是一种常用的信息传输方式，分为地址总线、数据总线和控制总线。地址总线只传送由pmu发送

10、的地址码到存储器或输入输出接口，以选择相应的存储器或寄存器。数据总线是一种双向通信总线，用于在微处理器、存储器和输入输出接口之间传输数据和指令代码。控制总线是用于传输各种控制信号的单向通信总线，每个控制总线最多传输两个控制信号0和1。输入输出接口是微处理器和外围设备之间的桥梁，其主要功能是实现信号传输和它们之间的匹配。3.1.2常用引脚的描述图3-2 89c 51单片机引脚排列图(1)电源引脚vcc(40针):连接到5v电源；vss(20针):接地，即gnd。(2)时钟引脚xtal1(引脚19)和xatl2(引脚18):引脚连接到外部应时晶体振荡器，也可以引入外部时钟。(3)控制销(引脚29)

11、:片外只读存储器选通信号，在低电平有效；ale/prog(30引脚):数据锁存信号输出端/eprom编程脉冲输入端；rst/vpd(引脚9):复位信号输入/待机电源输入；/vpp(引脚31):内部和外部只读存储器选择端子/片上只读存储器编程电压输入端子。(4)输入/输出(输入/0)引脚p0端口(引脚39-32):可用作地址/数据复用总线和通用输入输出端口。使用此引脚时，需要一个外部上拉电阻。p1端口(引脚1-8):通用i/0端口，仅用于普通数据传输；p2端口(引脚21-28)是一个准双向输入/输出端口，可用作通用输入/输出端口和高8位地址总线；p3端口(引脚10-17):双功能端口，第一个功能

12、是普通输入输出端口，第二个功能定义如下p3.0 rxd(串行输入端口)p3.1 txd(串行输出端口)p3.2 /int0(外部中断0)p3.3 /int1(外部中断1)p3.4 t0(定时器0外部输入)p3.5 t1(定时器1外部输入)p3.6 /wr(外部数据存储器写选通)p3.7 /rd(外部数据存储器读选通)3.1.3内存分配单片内部存储器根据功能可分为两类，即随机存取存储器和只读存储器。单片机可以完成各种功能，这是自动运行指令的结果。在单片机中，程序存储器是专门用来存储程序的。只读存储器是一种不能重写的存储器，只能在写入信息后才能读取。断电后，只读存储器中的信息保持不变，所以只读存储

13、器用于存储固定的程序或数据。存储容量是指存储在内存中的信息量，通常以字节表示，一个字节由8个信息位组成。不同类型的单片机有不同的内存容量。8051单片机内部有一个4 kb的只读存储器，地址范围为0000 h-0 ffh。深圳宏景公司生产的stc89c51单片机的存储容量已达64kb，地址范围为0000h-ffffffh。在程序执行过程中，总会有一些临时数据或中间结果需要存储。但是，在单片机的工作状态下，只读存储器的内容是不允许改变的，所以数据存储随机存储器是专门设置在单片机中的，当电源关闭时，存储在其中的信息将会丢失。89c51单片机的内部数据存储器在结构上可分为两种不同的存储空间，即低128

14、位数据存储空间(00h7fh)和高128位特殊功能寄存器存储空间(80hffh)。这两个空间是连续的，但只有较低的128个单元可以真正用作用户的数据存储。在单片机中，虽然片上随机存储器的容量很小，但它功能多，使用灵活。128b片上随机存储器分为三个部分：工作寄存器区、位地址区和通用随机存储器区。其中，存储器相互协调工作，使得单片机具有强大的功能。这里不详细描述每个存储区域的功能。3.2 12864液晶显示器部件本设计的显示部分采用12864液晶显示模块，这是一个汉字图形点阵液晶显示模块，可以显示汉字和图形，内置8192个汉字(16x16点阵)、128个字符(8x16点阵)和64x256点阵显示

15、内存(gdram)。电源方便3.5v-5v，背景光可调，具有光标显示、画面移动、自定义字符等强大的软件功能。3.2.1模块引脚功能12864的封装是一行20个引脚，如下图所示，每个引脚的定义如下：图3-3 12864引脚排列图(1)电源引脚vss(引脚1):模块的电源地vdd(2引脚):模块电源的正极端子v0(引脚3):液晶驱动电压输入端发光二极管_ a(引脚19):背光阳极(发光二极管5v)发光二极管(20针):背光阴极(发光二极管-ov)(2)控制销rs(4引脚):高/低并行指令/数据选择信号；串行芯片选择信号读写(5引脚):读写并行读写选择信号；串行数据端口e(引脚6):高/低并行使能信

16、号；串行同步时钟psb(15引脚):高/低并行/串行接口选择：高并行；l系列/ret(引脚17):低电平时高/低复位有效(3)数据端db0-db7(引脚7-14):并行数据端口读/写(5引脚):串行数据端口(4)未定义的引脚数控(引脚16和18):这两个引脚是自由引脚，不需要考虑使用3.2.2接口时序和通用指令集模块有两种连接方式：并行和串行(时序如下):8位并行连接时序微处理器将数据写入模块微处理器从模块中读取数据串行数据传输以三个字节完成：第一个字节：串行端口控制-格式11111abca为数据传输方向控制：h表示从液晶显示器到单片机的数据，l表示从单片机到液晶显示器的数据b为数据类型选择：

17、h表示数据为显示数据，l表示数据为控制指令c固定在0第二字节：(并行)8位数据格式dddd0000的高4位第三个字节：(并行)8位数据格式0000dddd的低4位时序图如下：12864液晶显示模块是一个可编程控制器，其时序问题非常重要。编程时，应该严格按照时序来写。如果没有很好地掌握时序问题，读写数据的操作将会失败。另外要注意的是它的指令格式，它的常用指令如下表所示；表3-1用户指令集说明指令码塞尔维亚共和国莱茵集团db7db6db5db4db3db2db1db0清除显示0000000001地址归位000000001x入口点设置00000001身份证s显示状态开/关0000001dcb读取忙判断标志bf01高炉ac