系統(tǒng)簡(jiǎn)介：
    橡膠加工企業(yè)在混煉橡膠過(guò)程中產(chǎn)生大量含塵廢氣以及顆粒物，嚴(yán)重污染車間及周邊環(huán)境，極大地影響生產(chǎn)操作及操作人員的身體健康。在混橡車間改造的同時(shí)，對(duì)車間環(huán)保設(shè)施與生產(chǎn)工藝實(shí)行“三同時(shí)”，對(duì)污染嚴(yán)重的混橡室、配料間、上料系統(tǒng)、輾葉間裝置等生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行污染治理。我們采用了Advantech公司的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集板卡、數(shù)字量輸入輸出板卡、模擬量輸出板卡等工控產(chǎn)品，系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

系統(tǒng)要求：

1）實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)氣包壓力、脈沖閥出口壓力、以及標(biāo)耙加速度等電信號(hào)；

2）實(shí)時(shí)檢測(cè)污染源周圍的大氣質(zhì)量以及各種主要污染源成分；

3）根據(jù)檢測(cè)的周圍空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)控制洗塵設(shè)備的吸附效率；

4）根據(jù)需要在線除去吸塵通道中的吸附物；

5）實(shí)時(shí)報(bào)表打印、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等；

6）實(shí)時(shí)在線繪制氣包壓力、脈沖閥壓力以及標(biāo)耙加速度的變化曲線。

解決方案：

■控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備選型及其應(yīng)用特性
　　由于氣包除塵過(guò)程是極其短暫的，大約只有100～150ms的時(shí)間，控制工程最為關(guān)鍵的如何利用香農(nóng)（Shannon）采樣理論將外部信號(hào)毫無(wú)失真地采集并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所用的數(shù)字信號(hào)，要實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程必須有滿足兩個(gè)條件：（1）響應(yīng)速度要達(dá)到１0kHz壓力變送器以及響應(yīng)速度要達(dá)到１5kHz的壓力變送器；（2）電信號(hào)每個(gè)通道采集的速率的至少為30ks/s.

　　為滿足此設(shè)計(jì)要求，以及實(shí)時(shí)控制的需要，選用了高采集速率的數(shù)據(jù)采集板卡PCL－818HD，12bit模擬量輸出板卡PCL－728，還選用了驅(qū)動(dòng)能力達(dá)到24V@100mA的直流繼電器驅(qū)動(dòng)板卡PCL－725，

　　為了充分反映整個(gè)除塵過(guò)程中氣壓、加速度信號(hào)變化的趨勢(shì)，系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)在打開(kāi)電磁閥的同時(shí)，便開(kāi)始進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集，即對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)采集和電磁閥開(kāi)啟動(dòng)作是并行工作的，為了實(shí)現(xiàn)這一功能，采用了由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)PCL-725給PLC發(fā)送TTL電平控制命令的同時(shí)，便開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，驅(qū)動(dòng)電磁脈沖閥由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，考慮到PLC的響應(yīng)時(shí)間以及電磁閥的響應(yīng)時(shí)間，實(shí)際上是在電磁脈沖閥閥門開(kāi)啟之前，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)便開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集了，正好滿足了裝置實(shí)時(shí)控制的需要。

■軟件設(shè)計(jì)
　　本裝置要求控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)能力，并且控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)控制各控制單元的同時(shí)，還要進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和存貯，因此，要求本測(cè)控軟件具有與之相適應(yīng)的實(shí)時(shí)性能。為此，采用Visual C＋＋完成對(duì)PCL－818HD、PCL－725，PCL－728等板卡底層端口的讀寫，并將其編譯成動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL），以供其它程序調(diào)用。Visual Basic具有極強(qiáng)的對(duì)應(yīng)用層程序支持的能力，而缺乏對(duì)硬件底層的訪問(wèn)能力，因此，本控制系統(tǒng)采用Visual Basic編寫人機(jī)接口程序（HMI Human Machine Interface），完成控制程序初始化參數(shù)的設(shè)置、文件操作管理、數(shù)據(jù)的存貯、以及與其它應(yīng)用程序的接口管理等。 Matlab具有強(qiáng)大數(shù)值計(jì)算功能和豐富的函數(shù)庫(kù)，然而作為一種以解釋方式運(yùn)行的高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,Matlab程序的執(zhí)行效率較低。整個(gè)控制程序?qū)isual C++以及Visual Basic程序和Matlab三者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)三者無(wú)縫隙的連接，很好的解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理以及圖形繪制之間的矛盾，從而大大減少軟件的開(kāi)發(fā)周期，降低程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

系統(tǒng)抗干擾措施：
　　在本實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，由于傳感器的信號(hào)十分微弱，必須采用各種抗干擾手段來(lái)抑制噪聲干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。干擾進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)（1）從系統(tǒng)的工頻電源進(jìn)入，（2）通過(guò)電磁耦合，（3）通過(guò)監(jiān)測(cè)元件進(jìn)入。由于數(shù)字濾波是以對(duì)信號(hào)的高速數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)的，但高速數(shù)據(jù)采集器采樣量化的分辨率有限，系統(tǒng)采用了模擬濾波和數(shù)字濾波相結(jié)合的方法。即先用模擬濾波去掉大部分的干擾能量，然后再用高速數(shù)據(jù)采集，對(duì)原始采樣數(shù)據(jù)中的干擾進(jìn)行數(shù)字濾波處理，以取得最佳的濾波效果。

■共模抑制技術(shù)
　　為提高系統(tǒng)的抗干擾性能，系統(tǒng)采用差分輸入方式，采用差分輸入可使來(lái)自設(shè)備震動(dòng)、以及變送器的白噪聲干擾相互抵消，實(shí)現(xiàn)了共模抑制電噪聲。

■模擬地隔離技術(shù)
　　為了使控制系統(tǒng)防止外界干擾除了供電系統(tǒng)采用隔離變壓器以外，在過(guò)程與過(guò)程通道之間也采取隔離方法，使其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外界的過(guò)程控制器和變送儀表之間沒(méi)有公共地線，而是采用繼電器隔離方式，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

■數(shù)字濾波處理技術(shù)
　　為了消除隨機(jī)信號(hào)以及其它干擾信號(hào)對(duì)壓力、加速度信號(hào)趨勢(shì)圖的影響，軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用了軟件濾波方法。

　　在測(cè)量的過(guò)程中，由于傳感器的輸出信號(hào)只有幾微伏到幾百微伏，且內(nèi)含有大量白噪聲，變送器本身也有白噪聲的干擾，同時(shí)信號(hào)又經(jīng)過(guò)變送器放大，因此，PCL－818HD采集的信號(hào)不可避免的參雜著大量的白噪聲，且有用信號(hào)很容易被噪聲信號(hào)所淹沒(méi)，微了消除噪聲，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中的五點(diǎn)三次平滑數(shù)字濾波法。

系統(tǒng)原理圖：