专利名称：一种基于双cpu的高压静电除尘装置的控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于高压静电除尘装置技术领域，更具体的说属于一种基于双CPU的高压 静电除尘装置的控制器。
背景技术：
自18世纪中期后，人类进入工业文明时代，煤炭就成了主要能源物质。煤炭的燃 烧不仅产生大量的碳氮硫的氧化物，也向空气中排放大量的粉尘。粉尘对环境及人类的健 康有极大的危害。伴随着经济的高速发展，意味着人们将越来越多的矿物资源转化为工业 原材料和产品，以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料， 同时也将越来越多的废弃物抛向大自然。从工厂的烟囱中冒出的滚滚浓烟中就含有大量颗 粒状粉尘，它们严重污染了环境，影响到作物的生长和人类的健康。因此，人们就如何减少 空气中粉尘含量进行了大量的研究。1824年，第一次演示了静电除尘的实验；1907年在静 电收集硫酸雾上的成功，导致其在工业烟尘污染源中的除尘应用。当第一台静电除尘器在 Det reit Edison公司出现之后，标志着静电除尘技术从实验科学阶段迈向了实际应用的 成熟阶段。随着现代工业的发展，大气污染已经严重影响到生态环境和人们的身体健康，因 此烟气的净化越来越受到人们的关注。采用除尘技术以后，从烟囱的排放物中，再也看不到浓黑的烟雾了。静电除尘是被 人们公认的、成熟的、高效可靠的除尘技术。工业常用的除尘器是把许多这样圆筒装置的并 列起来，组成“蜂窝”状，以提高除尘效率。每个圆筒的中心轴线都悬置了一根与圆筒绝缘 的导线，称之为电晕线；金属圆筒，我们称它为集电极。直流高压电源的正极接在金属圆筒 上，负极接在电晕线上。其原理是当电源接通以后，集电极与电晕线之间就建立了一非均勻 电场，电晕线附近电场最大。通过调节电源的电压可改变电晕线周围的电场强度。当空气 中的电场强度大于其击穿电场临界值(3X106V/m)时，空气就会被击穿进而发生电离，形 成大量的正、负离子。负离子随电场向正极飘移，在飘移的过程中与尘埃中的中性粉尘颗粒 发生碰撞，这些粉尘颗粒吸附电子以后使原本中性的尘埃带上了负电。在电场的作用下，这 些所有带负电的尘埃颗粒均被吸附在集电极上。当尘埃积聚到一定程度时，通过振动装置， 尘埃颗粒就落入回收灰斗中。若将除尘器安装在烟 下部，含有烟尘的气体从这“蜂窝”的 一端进入，出去时就留下所带的烟尘，变成了清洁的气体。静电除尘器以其高效、节能、功耗低等特点，广泛应用于冶金、电力、化工等各个领 域，它采用高压直流电源控制技术，经历了分立元件、集成电路及微机控制技术三个时代。 微机(如单片微机)静电除尘控制方案自动化程度高、控制方式灵活，但其电源系统在实际 工作过程中受到强电场和整流器高次谐波带来的强电磁的干扰，经常发生系统控制失常、 微机“死机”(即“飞程序”)等现象，大大地降低了除尘系统的安全与可靠性。静电除尘用高压整流设备作为电除尘系统的关键设备，它的主要作用是通过向电 场提供直流电压和直流电流，使进入电场的粉尘在荷电后被捕集到极板极线，从而达到清 灰的目的。[0006]目前，静电除尘用单独的高压控制器只能完成高压控制，低压部分需要另外增加 PLC等控制器去完成，这就导致高低压设备彼此无法可靠联系，只能现场铺设线路通过干节 点甚至复杂的通讯来实现联接，而且是单方向的信号传输无法实现互联，因此限制了很多 功能的实现，整个系统的可靠性也有所降低。
发明内容本发明为了解决以上技术问题，公开了一种基于双CPU的高压静电除尘装置的控 制器。本发明的一种基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器包括主控单元、I/O单元、 输入单元和输出单元；其中所述主控单元包括高压控制CPU、低压控制CPU、驱动电路、通 讯接口电路、可控硅触发驱动电路、模拟量输入电路、光电隔离器；其中所述高压控制CPU 和低压控制CPU之间进行串行通讯；所述高压控制CPU和低压控制CPU通过驱动电路与1/ 0单元、键盘输入单元和液晶显示输出单元相连；所述低压控制CPU通过光电隔离器与可控 硅触发驱动电路、模拟量输入电路相连；所述I/O单元与外部输入、输出接口相连；所述主 控单元的驱动电路与键盘输入单元和液晶显示输出单元相连；所述输入单元包括键盘输入 装置；所述输出单元包括显示装置。所述高压控制CPU是DSP。所述低压控制CPU是ARM。所述高压控制CPU和低压 控制CPU之间的总线是RS485总线。所述高压控制CPU和低压控制CPU之间的总线是CAN 总线。所述键盘输入部分是一种矩阵键盘。所述液晶显示输出部分是一种液晶显示屏。本发明所应用的高压静电除尘装置包括除尘器本体部分、高压部分、低压部分和 上位机系统。除尘器本体部分主要完成烟气的除尘工作，也是本发明的高压静电除尘装置的控 制器的控制对象，被安装在烟气经过的烟囱中。高压部分包括高压升压部分和整流部分，高压部分整流出几万伏的直流电压加到 除尘器本体的两极上进而实现将气体电离、粉尘荷电等除尘工作。低压部分主要由阳极、阴极振打系统、灰斗卸灰、输灰系统、瓷套加热控制系统组 成，主要用于完成极板上手机的灰尘进行振打清灰、并由灰斗输送出灰尘的过程。燃煤烟气 通过高压电场时，烟气中的粉尘因电离而荷电，荷电的粉尘被吸附到极板，通过振打极板将 粉尘跌落到集尘装置，经过运输装置清运，达到净化烟气的目的，低压部分的功能就是控制 电机、振打极板。由烟气是顺序通过几个电场，各个电场的粉尘扑集量不同，各电场阳极振 打装置应设有不同的振打时间和振打周期，从而避免粉尘二次飞扬和电晕现象发生。同时 由于阴极线不起扑集粉尘作用，并且集灰量较小，故一般阴极振打装置采用连续振打，以确 保阴极线能正常起晕和均流。低压部分与上位机部分联网，可以实现上位机的远程控制。上位机监控系统主要是对现场除尘设备进行实时的监控，能够及时迅速反应现场 设备的运行状况，而且允许运行人员进行远程控制。上位机系统为运行管理人员提供了一 个良好的人机交互界面，通过屏幕可以直观地显示电除尘器各个设备的运行参数和运行状 态，方便了操作人员对设备的控制。本发明的高低压一体化控制器将输入电场的高压控制与低压振打加热控制集成 在一个柜体内，克服了现有静电除尘高压控制器的孤立性，同时完成了高压控制和低压控制，节省了 PLC柜，实现了真正意义上的高低压一体化，尤其是在需要降压振打等的功能条 件下，免去了现场铺设线路的繁琐，直接在控制柜内实现低压控制。采用全新的控制技术和 控制平台，具有便捷的操作、更加人性化的显示界面和很强的控制功能。这种高低压联动控 制大大提高了整个电除尘电控系统的控制精度及可靠性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在控制器的主控制单元板上集成了 用于处理高压控制的DSP和用于处理低压控制的ARM两款CPU。ARM和DSP双CPU用串行 口进行通信；ARM负责按键处理、液晶显示、通讯和低压设备控制；DSP负责模拟量的转换、 数据处理和高压设备的可控硅触发。ARM和DSP的数字量输入、输出控制通过排线连接到 I/O单元板上，I/O单元板再经过光电隔离与外部输入、输出接口联接。可以在将输入电场 的高压控制与低压振打加热控制集成在一个柜体内，即同时完成了高压控制和低压控制。本发明与现有技术相比，具有结构简单、性能可靠、性价比高、成本低，产品集成化 程度高等优点。
附图1是高压静电除尘装置的控制器的结构示意图。
具体实施方式
优选实施方式一图1是本发明的一种基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器的结构示意图，包 括主控单元、I/O单元、输入单元和输出单元；其中所述主控单元包括高压控制CPU 1、低 压控制CPU 2、驱动电路3、通讯接口电路4、可控硅触发驱动电路5、模拟量输入电路6、光 电隔离器7 ；其中所述高压控制CPU 1和低压控制CPU 2之间进行串行通讯；所述高压控 制CPU 1和低压控制CPU 2通过驱动电路3与I/O单元、键盘输入单元和液晶显示输出单 元相连；所述低压控制CPU 2通过光电隔离器7与可控硅触发驱动电路5、模拟量输入电路 6相连；所述I/O单元与外部输入、输出接口相连；所述主控单元的驱动电路3与键盘输入 单元和液晶显示输出单元相连；所述输入单元包括键盘输入装置8 ；所述输出单元包括显 示装置9 ；所述I/O单元包括输入输出接口电路10。所述高压控制CPU 1是DSP ；所述低压控制CPU 2是ARM ；所述高压控制CPU 1和 低压控制CPU 2之间的总线是RS485总线；所述键盘输入装置8是一种矩阵键盘；所述显示 装置9是一种液晶显示屏。在图1中，主控单元通过50针排线与I/O单元联接，通过20针排线与按键单元联 接，通过40针排线与液晶显示单元联接。低压控制CPU 2的ARM和高压控制CPU 1的DSP 通过串行口进行通信，ARM将从DSP读回来高压数据和状态保存至RAM并送到液晶屏显示， 也将外部的控制信号发送到DSP控制高压的启停等操作。DSP负责根据采集到的模拟量在 经过光电隔离后进行模数转换，并根据数据进行判断控制可控硅的触发达到高压设备的升 压降压等操作。由于ARM、DSP的I/O 口驱动能力有限，ARM对液晶屏和按键以及DSP与ARM对1/ 0单元的操作都是通过由逻辑门等电路驱动的。因为DSP的数据处理和运算量大，对运行速 度要求较高，所以对外的RS485和CAN总线等的通信是由ARM完成。
5[0024]优选实施方式二 图1是本发明的一种基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器的结构示意图，包 括主控单元、I/O单元、输入单元和输出单元；其中所述主控单元包括高压控制CPU 1、低 压控制CPU 2、驱动电路3、通讯接口电路4、可控硅触发驱动电路5、模拟量输入电路6、光 电隔离器7 ；其中所述高压控制CPU 1和低压控制CPU 2之间进行串行通讯；所述高压控 制CPU 1和低压控制CPU 2通过驱动电路3与I/O单元、键盘输入单元和液晶显示输出单 元相连；所述低压控制CPU 2通过光电隔离器7与可控硅触发驱动电路5、模拟量输入电路 6相连；所述I/O单元与外部输入、输出接口相连；所述主控单元的驱动电路3与键盘输入 单元和液晶显示输出单元相连；所述输入单元包括键盘输入装置8 ；所述输出单元包括显 示装置9 ；所述I/O单元包括输入输出接口电路10。所述高压控制CPU 1是DSP ；所述低压控制CPU 2是ARM ；所述高压控制CPU 1和 低压控制CPU 2之间的总线是CAN总线；所述键盘输入装置8是一种矩阵键盘；所述显示装
置9是一种液晶显示屏。在图1中，主控单元通过50针排线与I/O单元联接，通过20针排线与按键单元联 接，通过40针排线与液晶显示单元联接。低压控制CPU 2的ARM和高压控制CPU 1的DSP 通过串行口进行通信，ARM将从DSP读回来高压数据和状态保存至RAM并送到液晶屏显示， 也将外部的控制信号发送到DSP控制高压的启停等操作。DSP负责根据采集到的模拟量在 经过光电隔离后进行模数转换，并根据数据进行判断控制可控硅的触发达到高压设备的升 压降压等操作。由于ARM、DSP的I/O 口驱动能力有限，ARM对液晶屏和按键以及DSP与ARM对1/ 0单元的操作都是通过由逻辑门等电路驱动的。因为DSP的数据处理和运算量大，对运行速 度要求较高，所以对外的RS485和CAN总线等的通信是由ARM完成。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求一种基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，其特征在于所述控制器包括主控单元、I/O单元、输入单元和输出单元；其中所述主控单元包括高压控制CPU(1)、低压控制CPU(2)、驱动电路(3)、通讯接口电路(4)、可控硅触发驱动电路(5)、模拟量输入电路(6)、光电隔离器(7)；其中所述高压控制CPU(1)和低压控制CPU(2)之间进行串行通讯；所述高压控制CPU(1)和低压控制CPU(2)通过驱动电路(3)与I/O单元、键盘输入单元和液晶显示输出单元相连；所述低压控制CPU(2)通过光电隔离器(7)与可控硅触发驱动电路(5)、模拟量输入电路(6)相连；所述I/O单元包括输入输出接口电路(10)；所述I/O单元与外部输入、输出接口相连；所述主控单元的驱动电路(3)与输入单元和输出单元相连；所述输入单元包括键盘输入装置(8)；所述输出单元包括显示装置(9)。
2.根据权利要求1所述的基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，其特征在于所 述高压控制CPU (1)是DSP。
3.根据权利要求1所述的基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，其特征在于所 述低压控制CPU (2)是ARM。
4.根据权利要求1所述的基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，其特征在于所 述高压控制CPU(l)和低压控制CPU(2)之间的总线是RS485总线。
5.根据权利要求1所述的基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，其特征在于所 述高压控制CPU(l)和低压控制CPU(2)之间的总线是CAN总线。
6.根据权利要求1所述的基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，其特征在于所 述键盘输入装置(8)是一种矩阵键盘。
7.根据权利要求1所述的基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，其特征在于所 述显示装置(9)是一种液晶显示屏。
专利摘要本实用新型公开了一种基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器，属于高压静电除尘装置技术领域。所述基于双CPU的高压静电除尘装置的控制器包括主控单元、I/O单元、输入单元和输出单元；主控单元包括高压控制CPU(1)、低压控制CPU(2)、驱动电路(3)、通讯接口电路(4)、可控硅触发驱动电路(5)、模拟量输入电路(6)、光电隔离器(7)。本实用新型结构简单、性能可靠、性价比高、成本低，产品集成化程度高等优点。
文档编号B03C3/68GK201579114SQ20092024778
公开日2010年9月15日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者初开丰, 李舒明, 韩见民 申请人:大连电子研究所;大连宗益科技发展有限公司