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    我國是一個農業大國，每年生產的農作物秸桿約7億噸，如此之大的資源除了一小部分用于畜牧外，其余的大部分都以直接燃燒的方式銷毀，既浪費了資源又污染了環境。所以，合理有效的利用這項資源，是一件利國利民的大事。生物質氣化技術，就是以生物質為原料的氣化技術，使低生物質完成從固態到可燃氣體的轉化。生物質氣化實驗平臺就是研究分析各類生物質特性和氣化控制過程的重要實驗裝置，通過實驗可以為設計制造生物質氣化設備提供所需基礎數據和過程控制數據，對探詢生物質氣化工藝過程，提高該類設備的產品性能具有良好的指導作用。為了準確的掌握和控制生物質的氣化過程，實驗過程需要對多個關鍵參數進行監測，對實驗設備進行跟蹤調控，實時顯示生物質氣化后的主要氣體成分。要實現這些實驗要求，用多種分離的測試儀表和分析儀器，依靠人工記錄數據和人工調控的方法，實驗時的工作量很大，也無法保證各測試數據的同步性和準確性。因此開發研制了以泓格I-7000模塊作為底層采集控制單元，以計算機配以組態軟件作為人機測控界面，能對實驗過程進行實時監測、數據存儲和設備調控為一體的計算機自動測控系統。
1  系統組成
    自動測控系統的組成框圖如圖1所示，主要分為由I-7000模塊組成的信號采集及控制單元、變頻器控制單元和上位計算機及組態軟件單元三個部分。

圖1  系統組成框圖

2  各部分主要功能
2.1  I-7000系列模塊
    I-7000系列模塊有信號調理采集，開關量控制，定時器／計數器等多種規格，具有采集精度高、可靠性好、抗干擾能力強、簡單易用、組合靈活方便、性價比較高等特點，其雙看門狗設計在模塊出錯時自動復位或保持安全狀態，非常適用于計算機數據采集和控制以及分布式的工業控制場合。由圖1可以看出，筆者選用了4只I-7000模塊，分別完成溫度采集、模擬量采集、開關量輸出和開關量采集功能，測控系統的數據采集和設備的啟停控制都是通過該部分完成的。
    I-7018模塊為8路熱電偶輸入模塊，可直接采集熱電偶信號，實驗裝置中的8個溫度測點采用K型熱電偶，由一塊7018模塊完成溫度檢測。
    I-7017模塊為8路16位模擬量采集模塊，實驗中需檢測的模擬量有：2路壓力信號，通過壓力變送器轉換為4～20mA電流信號接入模塊；1路料倉稱重信號，通過稱重傳感器和信號隔離放大后，轉換為4～20mA電流信號，用于計量進料量；5路氣體成分信號，通過SIEMENS紅外在線氣體分析儀，將氣化后O₂、H₂、CO、CO₂、CH₄ 5種氣體占總氣體總體積的百分比，分別以4～20mA模擬信號輸出。這樣，8路模擬量信號通過各自的變送轉換后，由一塊7017模塊完成模擬量信號的采集。
    I-7043模塊為16通道開關量輸出模塊，配以隔離繼電器和交流接觸器用于控制設備的啟停。
    I-7041模塊為14通道隔離開關量輸入模塊，接入各控制設備的交流接觸器的常開接點，用于檢測設備的運行狀態。
    I-7520模塊為RS232轉RS485模塊，以上模塊通過RS485總線掛接在這一模塊下，在RS485總線上最多可掛256個模塊，若系統需要再增加采集或控制點時，還可以再加掛其他模塊進行擴展。I-7520的RS232接口與計算機的COM2串行接口連接。各個模塊在接入系統前需先設置唯一地址，設定相同的通訊速率，以免發生沖突造成數據混亂。
2.2  變頻器控制
    在實驗過程中為了保證生物質裂解所需要的溫度，需要對進料量進行調節。進料裝置為電機帶動減速機驅動的螺旋絞龍，其轉速的快慢與進料量成正比，可采用變頻器來控制調節電機的轉速的方法控制進料量。筆者選用的變頻器為丹佛斯VLT2800系列變頻器。變頻器的控制一般有手動控制、輸入模擬量控制和RS485串口控制等方法。為了實現通過計算機調節控制變頻器，經過分析比較，筆者選擇了RS485串口控制，該方法的優點是不需要配備成本較高的模擬量輸入輸出模塊，只需要增加一個RS232／RS485轉換接口，通過一根帶屏蔽的雙絞線連接至變頻器的RS485串行接口，就可以控制變頻器的啟動、停止和調節輸出頻率，還可以讀取變頻器的運行狀態參數等內容，功能強且非常方便。使用時根據變頻器資料提供的通訊規約編寫計算機串口通訊程序，并將變頻器設定為遠程控制模式，確定通訊波特率，就可以由計算機對變頻器進行控制調節。在操作時可通過鼠標點擊直接啟動停止電機，在顯示界面上直接調整輸出頻率，還可以顯示變頻器的輸出電壓、電流、功率和頻率等運行參數，操作非常簡單直觀。
2.3  上位計算機組態軟件
    計算機測控軟件采用了組態王6.02，主界面為實驗平臺的工藝流程圖，在圖中實驗平臺的對應位置直接顯示各測點的溫度、壓力實測值；在氣柜位圖旁以圖表框形式實時顯示產生氣體的5種氣體成分值；在設備控制框中，可以點擊啟動停止按紐對設備進行控制，各設備的運行狀態以指示燈的形式直接在設備位圖上顯示；變頻器的輸出頻率可以通過點擊變頻器調節框中的▲