基于嵌入式系統(tǒng)的除塵設(shè)備點檢儀設(shè)計

摘 要：針對燃煤鍋爐除塵設(shè)備現(xiàn)代化和智能化管理要求，設(shè)計基于嵌入式設(shè)備點檢儀。該點檢儀采用高性能的LPC2148芯片為核心，移植了μC/OS-II嵌入式系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對鍋爐除塵設(shè)備信息、運(yùn)行狀態(tài)、溫度信號、壓力狀況、水循環(huán)狀態(tài)以及維修狀態(tài)的綜合管理，完成日常點檢、故障檢測與預(yù)報警，具有體積小、便攜、實時性強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點。

關(guān)鍵詞：點檢儀；LPC2148；μC/OS-II；嵌入式系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.126

0 引言

除塵脫硫設(shè)備是燃煤鍋爐解決粉塵的主要方法，根據(jù)燃燒爐和工藝不同常常配置多種型號的脫硫裝置和除塵設(shè)備，設(shè)備的管理和維護(hù)困難；另一方面除塵設(shè)備的實時監(jiān)控、可靠運(yùn)行、故障實時處理直接關(guān)系到除塵脫硫的效果以及企業(yè)的效益，如何實現(xiàn)燃燒爐除塵設(shè)備的科學(xué)管理和有效管理是需要解決的問題之一。近年來，隨著信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備的管理和維護(hù)提出了新的要求和理念，其中設(shè)備點檢是針對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測的一種設(shè)備管理機(jī)制。本文結(jié)合燃煤鍋爐設(shè)備特點及脫硫工藝，設(shè)計便攜式的點檢儀用于除塵脫硫設(shè)備的日常管理。

1 功能設(shè)計

根據(jù)鍋爐設(shè)備點檢的要求，本便攜式除塵設(shè)備點檢儀具有的功能包括：除塵設(shè)備信息的采集與管理、脫硫參數(shù)等狀態(tài)信息的采集、燃煤鍋爐溫度、粉塵濃度參數(shù)采集及超限報警、數(shù)據(jù)的處理和無線傳輸、除塵設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)定以及人機(jī)交互等功能。操作人員可以從點檢信息管理系統(tǒng)中下載任務(wù)到點檢儀，到燃煤爐工作現(xiàn)場開展對除塵設(shè)備的常規(guī)檢查工作，包括除塵脫硫設(shè)備的溫度、脫硫參數(shù)、粉塵濃度、運(yùn)行狀態(tài)等信息，根據(jù)采集的信息進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)超限參數(shù)發(fā)出報警信息提醒操作人員[1]，實現(xiàn)對除塵設(shè)備的實時監(jiān)控。如圖1所示。

2 硬件設(shè)計

本點檢儀采用了LPC2148微處理器，數(shù)據(jù)采集模塊可采集多種信號，包括SD卡、USB以及無線傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲傳輸，采用信息紐扣存儲機(jī)械設(shè)備的相關(guān)信息，并設(shè)計了液晶顯示模塊與按鍵模塊提供良好的人機(jī)交互接界面[2]，其系統(tǒng)框圖如圖2所示。

LPC2148微處理器是基于ARM7TDMI-S的通用32位微處理器內(nèi)核，具有高性能和低功耗的特性[3]，可以滿足點檢儀多種的外圍器件要求，大大簡化了電路。

數(shù)據(jù)的采集處理是本點檢儀的關(guān)鍵組成之一。對于大多數(shù)工業(yè)設(shè)備而言，溫度和振動信號是故障診斷所監(jiān)測的重要參數(shù)[4]，故本點檢儀選用溫度和振動傳感器采集其信號并經(jīng)過相應(yīng)的處理，然后傳送到LPC2148自帶的AD轉(zhuǎn)換模塊完成轉(zhuǎn)換的過程。

LPC2148內(nèi)部帶有一個USB設(shè)備控制器，本除塵設(shè)備點檢儀通過USB與上位機(jī)進(jìn)行通信，將采集到的除塵參數(shù)及設(shè)備信息數(shù)據(jù)送至上位機(jī)進(jìn)行處理，同時USB還負(fù)責(zé)為系統(tǒng)鋰電池充電的作用。另一方面，系統(tǒng)采用SD進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，并移植了文件系統(tǒng)，方便數(shù)據(jù)的采集與存儲，并可通過無線模塊將信息進(jìn)行傳輸。

點檢儀要實時采集并讓用戶及時了解處理后的信息，這就要求點檢儀要有能顯示數(shù)字、字母、漢字和圖形的液晶顯示模塊和良好的人機(jī)交互界面。本點檢儀選用了MG12864液晶模塊，并移植了ZLG/GUI圖形用戶界面。本文設(shè)計了非常人性化的人機(jī)交戶，包括操作界面、系統(tǒng)菜單界面、除塵參數(shù)顯示界面以及故障報警等界面，減少了按鍵、指示燈等硬件，方便了點檢人員的操作和使用。

3 軟件設(shè)計

μC/OS-II是一個免費的、源代碼開放的實時嵌入式內(nèi)核，它提供了包括任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、時間管理、內(nèi)核管理和任務(wù)間通信與同步等基本功能 [5]。對OS_CPU.H、OS_CPU-A.ASM、OS_ CPU-C.C進(jìn)行了必要的修改，這樣就將μC/OS-II移植到了LPC2148上。本文編寫了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置任務(wù)、脫氧參數(shù)和設(shè)備信息處理任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù)、圖形表處理任務(wù)以及點檢管理人員任務(wù)等，并給各個任務(wù)設(shè)置了等級，實現(xiàn)了點檢儀的相關(guān)功能。

4 結(jié)語

本點檢儀移植了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II，具有實時性強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好的特點；設(shè)計了信號采集、數(shù)據(jù)處理和存儲、數(shù)據(jù)無線傳輸、故障預(yù)處理與報警、設(shè)備管理等功能，進(jìn)而完成燃煤爐脫硫設(shè)備的日常點檢任務(wù)。本點檢儀能有效提高設(shè)備故障診斷的可靠性和設(shè)備管理的自動化水平，對推動油田鉆井設(shè)備的自動化、信息化管理具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：薛曉珍（1984-），女，山西晉中人，本科，工程師，從事動力設(shè)備的設(shè)計改造及維護(hù)方面工作。