油喷雾阀监测装置的开发与设计

控制系统软件设计

整个控制系统软件基于Windows 9X操作系统平台,人机交互的应用程序采用编程功能强大的Visual C++,并辅以多线程编程技术以及和具有强大数值计算和处理功能的Matlab进行无缝连接技术,完善和弥补了Visual C++的功能。程序采用面向对象的设计方法,增强了应用程序的实用性、可靠性。整个程序流程框图见图2所示。



图2 程序流程框图

系统抗干扰措施

在本实时控制系统中,必须采用各种抗干扰手段来抑制干扰对测量结果的影响。其主要干扰有：部分电气的脉冲型干扰、继电器开断产生的随机型脉冲干扰、传感器以及变送器自身噪声等,这些干扰进入监测系统主要通过(1)从系统的工频电源进入,(2)通过电磁耦合,(3)通过监测元件进入。为获得较好的试验结果,本设计采取以下抗干扰措施：

共模抑制技术

为提高系统的抗干扰性能,系统采用差分输入方式,差分输入可使来自设备震动、以及变送器的白噪声干扰相互抵消,实现共模抑制电噪声。

模拟地隔离技术

为了使控制系统防止外界干扰,除了供电系统采用隔离变压器以外,在过程与过程通道之间也采取隔离方法,使其计算机系统与外界的过程控制器和变送仪表之间没有公共地线,而是采用继电器隔离方式,以提高系统的抗干扰能力。

数字滤波处理技术

在数据处理过程中,对于采样信号中的各类噪音和失真采取了软件滤波与硬件滤波相结合的方法,首先通过模拟低通滤波器(硬件滤波)滤去5Hz的噪音,对于低于5Hz的噪音则采取软件方法进行滤波。

1)对采集到的数据实行五点三次平滑法滤波

2)在信号采集中,常有系统误差,而这些误差主要是由系统噪音引起的,与当时实验的条件如温度、仪器老化时间等因素有关,所以在正式采样之前需进行全程背景噪音扣除,以消除系统噪音,在正式采样之前先进行一次与正式采样相同条件的空采样,得到的数据全部是背景噪音,在正式采样中将刚才的背景噪音全程扣除。

3)在采集信号中,常有“毛刺”干扰,根据经验,确定出两次采样输入信号可能出现的最大偏差ΔH,两次采样值之差若超过此偏差值且又持续时间很短,则表明该输入信号是干扰“毛刺”,应该去掉,若小于此偏差值,可将信号作为本次采样值。

经过以上软硬结合的滤波,微伏级的信号可正确分辨,大信号也不会失真,效果显著。

结语

系统设计采用了较为先进的设计方案,并加入了多种硬件和软件抗干扰措施,同时,在软件设计时,充分考虑了Windows操作系统的特点,应用了多种应用程序无缝连接以及多线程编程技术,保证了系统设计的先进性,提高了系统的稳定性以及自动化水平。