双模式智能控制量热仪系统的设计与实现.pdf

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1、双模式智能控制量热仪系统的设计与实现王延峰。等双模式智能控制量热仪系统的设计与实现DesignandImplementationofDual—modeIntelligentCalorimeterSystem互踅蹿1鳇日月1了回强1马穹霞2(郑州轻工业学院电气信息工程学院1，河南郑州450002；-郑州轻工业学院软件学院2，河南郑州450002)摘要：量热仪是测量煤炭、石油等可燃物质发热量的一类重要仪器，其测量精度直接影响着经济效益。为了提高量热仪的测量精度，设计一种基于STM32芯片的双模式智能量热仪。量热仪采用具有高增益、高分辨率、低漂

2、移特性的模数转换器，设计了四路Ptl000温度传感器进行数据采集。利用智能PID跟踪控制技术提高控制精度，能在恒温式和绝热式两种测量模式中自由切换。试验结果表明，该设计能够实现量热仪的高精度测量，达到欧洲CER标准。关键词：智能量热仪双模式控制恒温式绝热式STM32芯片分段式PID跟踪控制算法中图分类号：TP216：TP273+．2文献标志码：ADOI：10．16096／j．enid．issnl000一0380．201503022Abstract：CalorimeterisaJlinstrumentformeasuringthecalor

3、ificvalueofcoal-petroleumandothercombustiblematerials；itsmeasurementaccuracydirectlyaffectstheeconomicbenefits．Toimprovetllemeasurementaccuracyofcalorimeter．t11edualmodeintelligentcalorimeterbasedOnSTM32chipisdesigned．ThiscalorimeteradoptstheA／DconverterfeaturinghisSgain。

4、highresolution-andlowdrift。4-channelPtl000temperaturesensorsisusedfordataacquisition，thecontrolaccuracyisenhancedbyadoptingintelligentPIDtrackingcontroltechnology。theinstrumentCanbeswitchedoverbetweentwomodes。i．e．。thermostaticandadiabaticmodes．Thetestresultsshowthatthedes

5、igncallimplementhiSSaccuratemeasurementofcalorimeter，andachieveCEREuropeanstandard．Keywords：IntelligentcalorimeterDual-modecontrolThermostaticmodeAdiabaticmodeSTM32chipSegmentedPIDtrackingcontrolalgorithm0引言现阶段我国煤炭利用率较低，浪费和污染严重，煤炭燃烧运行和设备安全问题比较突出⋯。采用先进的煤质检测方法和设备可以解决煤炭使用中的疑

6、难问题[2。3]，也可以在节能减排、环境保护、增加产煤量和提高经济效益方面发挥极其重要的作用。针对量热仪的市场需求以及现阶段量热仪操作复杂、工作量多、容易产生偶然误差和计算错误的状况Hj。设计了一种操作简单、高效、测量精度高的双模式智能控制量热仪系统。该系统以STM32芯片为主控制单元，采用严格密封包围工艺结构，利用分段PID控制原理，设计了量热仪的内、外筒水温自动跟踪控制算法[5]，并利用触摸屏实时动态地显示内外筒水温。测试结果表明。该双模式智能量热仪的性能指标满足设计要求。国家自然科学基金地区联合责助项目(蝙号：U1204603)；郑

7、州轻工业学院博士基金资助项目(编号：2011BSJJ00048)。修改稿收到日期：2014—08—12。第一作者王延峰(1973一)，男。2007年毕业于华中科技大学，获博士学位，副教授；主要从事DNA计算、智能优化计算的研究。1硬件设计1．1实现方案根据市场用户调研结果，目前量热仪试验操作员普遍希望量热仪操作简单、高效，试验工作量尽量减少。由此提出如图1所示的系统功能实现方案。整个量热仪系统由试验主机、温度采集与转换电路、控制器、触摸屏等部分构成。I环境置度卜I水糟沮度卜+A，Dl外筒沮度卜转换电路l内筒沮度卜图1系统实施方案图Fig．

8、1Implementationofthesystem1．2控制器芯片选择智能量热仪系统采用了STM32F103主控芯片哺]。STM32处理器是在工业标准基础上开发的基于Cortex—M3内核的