用于工业色谱仪数据处理及传输的单片机装置

　　1　引　言

　　工业色谱仪在化工生产中有着广泛的应用,它是可连续、自动、分析多组分样品的在线分析仪器。本文就用于合成氨工段上的GSP型工业色谱仪研制了 使用单片微机的装置,实现对在线分析结果的数据处理,并可实现与色谱分析同步的样品组分趋势的模拟输出和数据的串行输出,为DCS控制方式和现场总线控制 方式的直接质量控制提供了可靠的在线质量参数,从而为生产过程的优化控制提供了必要的条件。该装置采用89C52作为主控芯片,芯片内的8 kb电可擦除ROM存放监控程序。色谱仪的信号给放大和A/D转换送入单片机作谱峰处理,流程气中的组分含量通过装置上的LED实现本机现场显示;同时通 过RS485通讯接口实现与系统控制机的串行数据通讯;还可通过D/A转换和保持器电路,实现样品多组分的趋势模拟输出。该装置可实现样品的自动标定,以 确定多组分的校正因子,保证在线分析的准确性。样品的出峰时间、保留时间的确定不依赖色谱仪的转换开关信号,而是由单片微机来判断。因此,该装置也可用于 其它工业色谱仪和成分分析器的谱峰和分析信号的处理。

　　2　GSP型工业色谱仪简介[1]

　　GSP型工业色谱仪主要组成为工业流程预处理器、气路转换、色谱分离、谱峰检测电路及模拟信号输出。工业流程气由于含有一些颗粒状尘物和水蒸汽 且压力不稳,预处理器主要承担去尘、干燥、稳压的作用,以保证进入色谱分析仪的样气质量。气路转换由步进电机驱动十通阀实现样气、载气分时段进入色谱柱。 由于样气混合物中的氮气、氧气组分与氨气、水等组分不能被同一根色谱柱所分离,因此采用切断分析,即用GDX柱和分子筛柱分别对样品的混合组分进一步分 离,GDX柱分离出的组分首先进入检测器,随后是由分子筛分离的各组分。这种分离方法是工业在线分析中比较实用和有效的方法,同时避免样品的微量水进入分 子筛柱,延长了色谱柱的使用寿命。检测器为半扩散式热导池,其一组臂中流有稳定的纯载气,另一组臂接受被分离的组分。电桥的输出反映样品浓度的变化。

　　3　单片微机装置的硬件组成

　　单片微机装置主要承担对色谱仪的输出的模拟信号序列的数字化处理、谱峰参数的识别、组分浓度的计算及现场显示、组分浓度的趋势模拟信号的并行输 出及对应上位机的数据传输。装置以单片机89C52为核心,其片内的8 kb的电可擦除ROM存放监控程序,片外扩展的32 kb RAM用于色谱分析数据的存放。来自色谱仪的输入信号经滤波、放大和A/D转换后,数字量信号送入89C52。系统硬件组成还包括现场显示用的LED及状 态显示的发光二极管组、键盘输入、浓度趋势信号输出、串行口输出以及用于抗干扰的看门狗电路[2]。硬件组成如图1所示。