放电等离子体处理VOCs的智能测控系统研究

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放电等离子体处理VOCs技术作为一种新型VOCs处理技术,被证明具有降解率高、耗能低、应用范围广等优点。然而,目前放电等离子体处理VOCs的工业应用自动化程度低,测控效果不理想,且无法实现在线测控。针对这些问题,本文在分析放电等离子体处理VOCs的机理和工艺特点的基础上,结合放电等离子体在其它方面应用的测控技术,确定了系统测控的参数和相应的测控方案,由此研制了放电等离子体处理VOCs的智能测控系统。本文所设计测控系统的测控参数为VOCs浓度、温度、湿度、气体流量和输入功率,采用三层结构的总体实现方案,即以传感器和执行机构作为现场层,以TMS320F28335型DSP作为核心控制层,以PC机作为远程监控管理层。为了使最终排放VOCs的浓度达到排放标准,采用控制等离子体反应器的能量注入和气体流量的方法,具体分别通过调节高压电源逆变桥的输出方波占空比和气路阀门开度实现;采用模糊控制算法模仿人的智能决策行为,从而得到合适的控制量;设计了模糊控制器,利用Simulink仿真工具对控制器的控制效果进行了仿真,并与传统PID控制器做了对比分析,证明模糊控制器具有优良的控制效果;气体流量的测控由气体涡轮流量计和加装步进电机的阀门实现;采用准同步采样算法对电源输入端的功率进行测量,并设计了电压和电流的信号调理电路;设计了气体温度、湿度和浓度的测量电路,给出了液晶显示电路和RS485通信电路,以实现数据的实时显示和通信。软件方面,编写了以TMS320F28335处理器为核心的C语言程序,给出了DSP主程序和各子程序的软件流程图;利用LabVIEW虚拟仪器设计了上位机应用程序界面,实现测量数据的实时曲线展示和储存等。最后,对测控系统的硬件和软件进行了抗干扰设计,并给出了系统关键部分的实验结果和仿真结果,结果表明了本文所设计的测控系统能够达到设计要求,具有较高的应用价值。
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