工业色谱仪的嵌入式系统应用研究

　　1　引　言

　　工业色谱仪是一种大型流程分析仪器,用于在线分析生产过程中气、液态流程样品的组成成分及其含量,在石化、炼油、钢铁等工业生产及环保领域得到 广泛应用。目前,工业色谱仪的分析传感器和分析手段有了很大进步,并且向智能化、网络化发展。CX8800工业色谱仪是具有双炉双检测器多流路的防爆型工 业色谱仪,嵌入仪器的PC/104系统不仅实现分析、记录、控制(ARC)功能,而且可在仪器上完成参数整定、谱峰识别、数据处理、信息通信等功能,从而 提高了仪器数字化、智能化、网络化性能。本文讨论嵌入式系统研究中系统配置的选择、软件设计和智能技术的应用。

　　2　CX8800工业色谱仪性能

　　该工业色谱仪的双炉结构设计为两个相互独立的分析通道,各自均具备检测回路、气体流路、色谱柱及箱体;检测器均可配热导池检测器(TCD)和氢 火焰检测器(FID)。用于组分分离的色谱柱可采用填充柱、毛细管色谱柱,也可两者结合。两通道均为多流路多组分分析、流路数可达16路,可分析组分达 40个。仪器分为分析箱和电气箱两部分,箱体内充入压缩空气呈正压结构,同时采用隔爆复合措施,使仪器具有良好的防爆性能。由PC/104组件和信号调理 输出驱动组成的嵌入式计算机系统置于电器箱中。

　　应用嵌入式系统实现主要功能:

　　(1)分析信息数字化,仪器操作自动化,由时间事件确定仪器的分析过程,自动执行阀门的启闭、流路切换、谱峰识别、结果计算等。实时操作,动作准确,使分析仪器具有较高重复性指标。

　　(2)从仪器的LCD屏上,可观察分析过程曲线,察看、修改分析参数,了解仪器工作状态。中文页面显示,仪表键盘操作,菜单选择,帮助提示,为使用者提供了良好的人机界面环境。

　　(3)小语言环境满足用户对仪器分析的特殊需要,可通过编程改变仪器的分析流程和对结果作特殊处理。

　　(4)自动故障诊断,实时监测仪器中各流路的压力、流量、温度、工作电压状态,并根据故障性质分别处理和报警。自动标准样品标定和基线自动调零,分析结果、谱峰数据、仪器状态的自动记录和保存,保证了仪器长期可靠运行,实现在线仪器的无人值守。

　　(5)智能技术的应用,在谱峰识别参数的确定和分析箱温度控制中均采用了智能处理,从而提高了仪器的分析精度。

　　(6)为DCS系统提供实时分析结果。仪器具有16个组分的趋势模拟输出和多路状态开关输出信号,后者为组分结果的超限报警和仪器状态信 息;RS2485串口通信可向上位计算机发送谱图,分析结果,报警记录等。同时系统设置TCP/IP通信口,可适应过程控制中局域网通信的需要,也可按需 要实现在公用网上的远程通信和仪器的远程诊断。