基于溫度測量處理變送器的設計

一、概述

石灰爐燒制石灰時爐內各處的溫度可能不一樣，生產工藝要求得出爐內四點的平均溫度，了解各點的溫度值，對平均值及各測量點的溫度進行報警處理；若某處的信號不正常（傳感器損壞或斷線）能及時報警并排除在數據處理之外。本系統可完成以上功能，檢測處理石灰爐的溫度，并以4-20mA形式變送遠傳溫度平均值或最高一點的溫度。該產品的工作示意圖如下圖1所示，在該石灰爐內有四個點分別放四個熱電偶，這四個熱電偶就是該系統的四路輸入信號來源。利用該系統測出如圖1所示：

二、系統硬件設計

1、系統結構框圖及人機界面

系統的結構框圖見圖二。系統硬件部分主要由前端輸入電路,A/D及D/A電路,人機界面電路,CPU及外圍電路組成。系統達到的主要功能是充許四路信號輸入，用戶可以通過參數設定選擇輸入熱電偶類型，平時顯示溫度平均值，若操作者需要可以按動面板上的按鍵查看任一路信號的溫度。四路信號是獨立的，有一路短路或斷線故障，不影響其它幾路信號的工作。儀表具有超限報警功能及熱電偶斷線提示功能。溫度平均值或溫度最高的一路信號的變送為4-20mA電流信號輸出。系統具有掉電保護功能，當掉電時，設定數據可以保存。

系統設計有良好的人機界面，操作顯示面扳見圖3，在控制顯示面板上有兩排數碼管和四個按鍵，進行系統工作的顯示和參數的修改。系統工作方式分為兩個狀態分別為編程和運行。利用一號鍵K1（狀態切換鍵）可以在兩種狀態間切換。在編程狀態時，上一排數碼管顯示參數代號，下排數碼管分別顯示對應參數。在這種狀態下，利用二號鍵K2（移位鍵）可以順序變換不同的參數代號及參數。利用三號鍵K3（加鍵）和四號鍵K4（減鍵）可以對參數進行修改。

在運行狀態時，上一排數碼管顯示各個信號回路順序號（1～～5），下排數碼管分別顯示對應溫度。其中1～4路分別顯示四路回路號及其溫度，5路顯示四路中溫度平均值。這五路自動循環顯示，利用四號鍵K4（定位鍵）可以使顯示內容停在當前回路上。在編程或運行狀態下，無論何時按下K1，都可使狀態變換到另一種狀態的初始階段。

電路設計中沒有擴展總線及程序存儲器及I/O口,CPU的四個并行口全作為普通I/O口使用,CPU及外圍電路都是標準用法,在此重點介紹有設計特色的A/D及D/A電路和人機界面電路及電源電路。