GK1250-N刮刀卸料离心机控制系统的改进

1.问题的提出
　　GK1250一N型刮刀离心机是一种卧式宽刮刀卸料过滤式离心机，它能将中等粒度固相物从其悬浮液中分离出来，我公司的很多化工装置中都使用了这种设备。
　　图1为离心机控制系统原理图。当离心机工作时(无论是手动还是自动方式)，先将液压系统油泵和离心机主机电动机投入运行，离心机在手动方式下工作时，通过按钮开关B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11、B12控制相应的中间继电器和电磁换向阀完成洗网、进料、脱水(1)、洗料、脱水(2)、卸料等工序操作。在自动方式下工作时，按下B5开关，离心机自动进行洗网→进料→脱水(1)→洗料→脱水(2)→卸料，周期性地完成各工序，循环工作，各工序的持续时间由相应的时间继电器(T1～T6)控制。
　　在实际的使用中，由于分离处理物料不同，所需离心机工序也不一样。但原控制系统在自动工作方式下，无法选择离心机自动方式工作时所需的工序。另外，系统所配时间继电器时间设定范围太窄，实际使用时受到一定的限制，因此，本装置大多工作在手动方式，生产效率低，物料分离效果差，设备故障增加，造成生产成本上升。
　　2 改进措施
　　为解决上述问题，我们对离心机的控制系统进行了改进，采用单片机电路实现离心机轴承温度巡回检测、超限报警和保护功能，并能在自动方式下，进行工序选择、参数设定。 
                          
             
     2．1控制系统硬件组成
    系统硬件由AT89C51单片机基本单元电路、按键及转换开关电路、轴承温度采样电路、继电器控制电路、显示电路、报警电路等组成。改进后的离心机控制系统原理图见图2。
    2．1．1AT89C51单片机基本单元电路由AT89C51单片机及其时钟电路、工作电源电路与复位电路组成，是整个控制系统的核心组成部分。
    2．1．2按键及转换开关电路
    由S1～S8八个设定按键、PAUSE(暂停)按键及AUTO(自动)转换开关组成，S1、S2、S3、S4、S5、S6分别为洗网、进料、脱水(1)、洗料、脱水(2)、卸料等工序的功能设定键，S7、S8为参数增减键(修改各工序时间长短)，通过S1～S8可以设定工序是否投用以及各工序运行的时间，并根据修改结果改变工序控制字，PAUsE为系统暂停运行按键，AUT()(自动)运行方式转换开关。
    2．1．3轴承温度采样电路
    由温度变送器、信号调理电路及模／数转换器ADC0809组成，可以对离心机主机及其电动机前后轴承的温度进行巡回检测。
    2．1．4继电器控制电路
    由驱动电路、光电隔离电路及继电器驱动电路组成，J1、J2、J3分别控制洗料电磁换向阀E1、进料电磁换向阀E2、卸料电磁换向阀E3，J4、J5分别控制液压系统油泵电机、离心机主机电动机启动／停止控制回路。
    2．1．5显示电路
    利用AT89C51的串行口连接6片串人并出移位寄存器74IS164和6个八段LED组成6位静态显示电路，能显示参数设定情况、离心机工作状况和离心机主机及其电动机的前后轴承的温度。
    2．1．6报警电路
    由蜂呜器及其驱动电路构成，当检测到离心机主机及其电动机的前后轴承的温度达到或超过某一设定值时，发出声音报警，提醒操作人员妥善处理。
    2．2 控制系统软件设计
    控制系统软件设计的原则是离心机工作在手动方式时，其工作过程基本同改进前的系统相似，但改进后的系统能巡回检测并显示离心机主机及其电动机的前后轴承的温度，当离心机主机及其电动机的前后轴承的温度超过设定值时能够进行报警，或使离心机主机电动机和液压系统油泵电机停止运行。当系统工作在自动方式时，系统工序的投用与运行时间由程序事先设定，也可在现场根据实际需要通过S1～S8设定，每个工序均是在AT89C51的控制下进行的，每工作一个周期就巡回检测并显示离心机主机及其电动机的前后轴承的温度，并作出与系统工作在手动方式时相应的处理。应用软件采用模块化设计理念进行设计，便于增加和修改系统功能。软件系统包括主程序和5个子程序，软件框图见图3，其主要功能如下： 
                               
     2．2．1主程序
    是整个软件系统的主线，完成系统的初始化、子程序调用与连接。
    2．2．2自检子程序
    能对系统中的主要芯片(AT89C51CPU、ADC0809、LED等)进行测试，若无故障则系统转入正常工作，否则提示故障芯片，提醒技术人员尽快排除故障。
    2．2．3按键处理子程序
    识别S1～S8功能按键的键值，设定和修改各工序的投用和运行时间，并确定响应工序控制字，调用显示子程序，显示设定和修改情况。
    2．2．4工序处理子程序
    根据系统默认或修改后的工序控制字，控制J1、J2、J3的通断及通断时间，从而执行默认的工序或设定修改后的工序，调显示子程序显示运行工序代码及已经执行的时间。
    2．2．5轴承温度检测及处理子程序
    巡回对4路轴承温度模拟量的输入、A／D转换及数据进行处理，分析采样数据，当某一路采样值大于等于设定值A(预警值)小于设定值 B(超限值)时，发出声音报警，当某一路采样结果大于等于B时，发出声音报警的同时，控制J5、J4动作，使离心机主机电动机及液压系统油泵电机停止运行，防止事故扩大。
    2．2．6显示子程序
    根据显示存储单元的数据，显示参数修改情况、系统工况及轴承温度等。
    3 结束语
    改进后的GK1250一N离心机已在扬子公司下属生产厂使用，达到了预期的控制目的，运行可靠，各项技术指标均能达到生产工艺要求，提高了设备利用率和生产效率，降低了生产成本，经济效益明显。另外，由于AT89C51内部含FLASH存储器，应用程序修改极其方便，有利于功能扩展开发，使系统能不断追随用户的要求。