全自动高精度粘度计的研究与设计

　　1　引言

　　粘度是评定石油产品的主要量化指标之一,对于油品的生产、运输和使用都有重要的意义。工业生产上还可从粘度变化来判断石油产品的精制程度。此外,粘度也是工艺计算的重要数据之一。温度是影响粘度及其测试精度的最为重要的一个因素;仪器自动化程度低,人为参预的因素较多,是测试精度低的另一重要因素。自动化程度低同时也严重影响了粘度检测的工作效率。总之当前国产粘度测试仪迫切要解决的问题主要是提高温度控制精度的问题和提高仪器自动化程度,本系统是为胜利炼油厂而开发研制的。

　　2　高精度粘度计的硬件结构

　　高精度粘度计系统硬件结构如图1所示,它是基于串行总线的系统结构。PC机完成高级的系统控制和管理工作,各功能模块按任务划分完成相应的检测与控制任务,各功能模块之间及其与PC机之间通过RS232C或RS422串行通讯总线进行通讯,完成相互间数据和命令的传输。整个系统分为六大部分:主控制模块、温控模块、控制输出模块、进样清洗液路、恒温浴、人机交互模块。

　　2·1　主控制模块

　　(1)对温控模块的直接监控,并作为信号中继站,将温控模块传送来的当前温度信号通过RS232C通讯总线转发给PC机;

　　(2)通过光电自动检测完成粘度自动测试;

　　(3)粘度管进样、清洗及烘干液路的控制;

　　(4)提供LCD显示和键盘功能;

　　(5)系统出现异常情况时的报警功能。

　　(6)对粘度测试参数进行保存,并提供系统时间。

　　根据以上的功能要求,对主控制模块的硬件结构进行了设计,如图2所示。主控制模块由存储器扩展、I/O扩展、看门狗电路、光电信号调理电路等部分组成。其中I/O扩展又包括点阵式液晶显示接口、打印机接口、时钟接口及串行通讯接口扩展。主控制模块及温度检测与控制模块的MCU均选用了MSC-51系列的89C52芯片,它片内具有256字节的RAM, 8K字节的EEP-ROM,并具有T2定时器,它与T0和T1定时器具有相同的功能,可以用作波特率发生器,并可产生中断。

　　2·2　温控模块

　　温控模块是高精度粘度计的核心部分,高精度的恒温控制是高精度粘度计系统的前提。结构如图3所示。温度高精度检测与控制模块由AD转换电路、过零检测电路、看门狗电路以及两路可控硅触发输出组成,此外还有与主控制板相连的RS232接口部分。从图中可以看出,解决温度的高精度检测与控制的关键是温度传感与变送电路的设计。本文采用铂电阻的四线制接线方式进行温度的精密测量。它使用精密恒流源,而不采用测量电桥,恒流源在铂电阻Rt上产生的电压信号直接由高阻放大器放大或直接进入A/D转换器,它与引线电阻和接触电阻上的压降无关,同时由于测量回路的电流几乎为零,测量引线电阻上的压降可忽略不计,这样可获得很高的测量精度。