PC104在工业色谱仪上的应用

　　1　引言

　　工业色谱仪是一种分析多组分混合物中的化学成分及其含量的在线分析仪器,在化工、医药、食品、环境科学、生命科学等各个领域都有着广泛的应用。随着化工生产和过程控制自动化程度要求的提高,分析仪器都普遍采用微机控制系统实现对在线分析的自动化过程进行控制。色谱仪基本流程和主要成分方框图如下图:

　　南京工业大学测控系与南京分析仪器有限公司合作研制的CX8800型双炉双检测器多流路防爆型工业色谱仪采用了PC104作为其测控系统的核心。本文简要介绍了其硬件及软件系统,重点介绍了测控系统软件的数据采集部分。

　　2　硬件系统介绍

　　PC104是一种多板嵌入式的计算机,它由许多模块板卡通过104总线层叠组成. PC104总线是国际上最早的嵌入式计算机总线标准,是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线。PC104采用ISA总线架构,在硬件与软件上与标准台式PC体系结构完全兼容。

　　PC104模块可以根据PC104总线的要求自行开发,但是更为经济可靠的方法是直接选用各个厂家生产的标准化的PC104模块产品。本系统共用了5块PC104模块,包括CPU模块,系统扩展模块,模拟量I/O模块,定时器及数字量I/O模块,模拟量输出模块。

　　CUP模块采用增强型的80486处理器,工作频率为133MHz。系统扩展模块中包括软盘接口、IDE硬盘接口、网络UTP接口、CRT接口和平板显示器接口。

　　PC104采集CX8800工业色谱仪的检测器产生的模拟量输入信号,通过模拟量I/O模块转换成为数字量进行计算、处理;PC104将经过计算处理后的组分浓度百分比数字量通过模拟量输出模块转换产生05V的电压控制信号,用于其他仪器的输入或控制信号;PC104通过定时器及数字量I/O模块读取CX8800工业色谱仪的数字量输入信号,监测仪器的工作状态,并输出数字量到CX8800工业色谱仪控制其元器件或阀的动作,实现监控和事故报警。硬件系统由CPU、显示驱动、A/D转换、D/A转换、实时钟等五个模块组成,同时配以测量信号调理板和输出驱动板。

　　人机接口采用1024*768的彩色平板液晶显示器和薄膜键盘。CPU板提供标准PC键盘接口,而色谱仪采用5×6矩阵薄膜键盘,其转换采用KB-ADP芯片,并通过按键转换程序将按键的扫描码转换成相应的ASCII码。显示器和仪表键都镶在CX8800工业色谱仪壳体上方的电气箱表面。

3　色谱仪系统软件

　　3.1　软件总体介绍

　　色谱仪软件在DOS操作系统下,使用Borland C++ 3.1编制完成。软件框图如下:

　　工业色谱仪软件系统主要用来控制整个分析系统的周期性运行,控制各个阀门的动作,监控系统的运行状态,以及对采样得到的数据进行分析处理等。各个模块的主要功能如下: