基于嵌入式系統的除塵設備點檢儀設計

摘 要：針對燃煤鍋爐除塵設備現代化和智能化管理要求，設計基于嵌入式設備點檢儀。該點檢儀采用高性能的LPC2148芯片為核心，移植了μC/OS-II嵌入式系統，可以實現對鍋爐除塵設備信息、運行狀態、溫度信號、壓力狀況、水循環狀態以及維修狀態的綜合管理，完成日常點檢、故障檢測與預報警，具有體積小、便攜、實時性強、可靠性高、抗干擾能力強等特點。

關鍵詞：點檢儀；LPC2148；μC/OS-II；嵌入式系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.126

0 引言

除塵脫硫設備是燃煤鍋爐解決粉塵的主要方法，根據燃燒爐和工藝不同常常配置多種型號的脫硫裝置和除塵設備，設備的管理和維護困難；另一方面除塵設備的實時監控、可靠運行、故障實時處理直接關系到除塵脫硫的效果以及企業的效益，如何實現燃燒爐除塵設備的科學管理和有效管理是需要解決的問題之一。近年來，隨著信息技術、計算機技術以及傳感器技術等技術的不斷發展，設備的管理和維護提出了新的要求和理念，其中設備點檢是針對設備的狀態監測的一種設備管理機制。本文結合燃煤鍋爐設備特點及脫硫工藝，設計便攜式的點檢儀用于除塵脫硫設備的日常管理。

1 功能設計

根據鍋爐設備點檢的要求，本便攜式除塵設備點檢儀具有的功能包括：除塵設備信息的采集與管理、脫硫參數等狀態信息的采集、燃煤鍋爐溫度、粉塵濃度參數采集及超限報警、數據的處理和無線傳輸、除塵設備的系統設定以及人機交互等功能。操作人員可以從點檢信息管理系統中下載任務到點檢儀，到燃煤爐工作現場開展對除塵設備的常規檢查工作，包括除塵脫硫設備的溫度、脫硫參數、粉塵濃度、運行狀態等信息，根據采集的信息進行分析，發現超限參數發出報警信息提醒操作人員[1]，實現對除塵設備的實時監控。如圖1所示。

2 硬件設計

本點檢儀采用了LPC2148微處理器，數據采集模塊可采集多種信號，包括SD卡、USB以及無線傳輸進行數據的存儲傳輸，采用信息紐扣存儲機械設備的相關信息，并設計了液晶顯示模塊與按鍵模塊提供良好的人機交互接界面[2]，其系統框圖如圖2所示。

LPC2148微處理器是基于ARM7TDMI-S的通用32位微處理器內核，具有高性能和低功耗的特性[3]，可以滿足點檢儀多種的外圍器件要求，大大簡化了電路。

數據的采集處理是本點檢儀的關鍵組成之一。對于大多數工業設備而言，溫度和振動信號是故障診斷所監測的重要參數[4]，故本點檢儀選用溫度和振動傳感器采集其信號并經過相應的處理，然后傳送到LPC2148自帶的AD轉換模塊完成轉換的過程。

LPC2148內部帶有一個USB設備控制器，本除塵設備點檢儀通過USB與上位機進行通信，將采集到的除塵參數及設備信息數據送至上位機進行處理，同時USB還負責為系統鋰電池充電的作用。另一方面，系統采用SD進行數據的存儲，并移植了文件系統，方便數據的采集與存儲，并可通過無線模塊將信息進行傳輸。

點檢儀要實時采集并讓用戶及時了解處理后的信息，這就要求點檢儀要有能顯示數字、字母、漢字和圖形的液晶顯示模塊和良好的人機交互界面。本點檢儀選用了MG12864液晶模塊，并移植了ZLG/GUI圖形用戶界面。本文設計了非常人性化的人機交戶，包括操作界面、系統菜單界面、除塵參數顯示界面以及故障報警等界面，減少了按鍵、指示燈等硬件，方便了點檢人員的操作和使用。

3 軟件設計

μC/OS-II是一個免費的、源代碼開放的實時嵌入式內核，它提供了包括任務調度、任務管理、時間管理、內核管理和任務間通信與同步等基本功能 [5]。對OS_CPU.H、OS_CPU-A.ASM、OS_ CPU-C.C進行了必要的修改，這樣就將μC/OS-II移植到了LPC2148上。本文編寫了系統參數設置任務、脫氧參數和設備信息處理任務、數據處理任務、圖形表處理任務以及點檢管理人員任務等，并給各個任務設置了等級，實現了點檢儀的相關功能。

4 結語

本點檢儀移植了嵌入式操作系統μC/OS-II，具有實時性強、可靠性高、穩定性好的特點；設計了信號采集、數據處理和存儲、數據無線傳輸、故障預處理與報警、設備管理等功能，進而完成燃煤爐脫硫設備的日常點檢任務。本點檢儀能有效提高設備故障診斷的可靠性和設備管理的自動化水平，對推動油田鉆井設備的自動化、信息化管理具有積極意義。

參考文獻：

[1]張迎偉.基于嵌入式系統的機械設備點檢儀研制[D].西安：西安科技大學，2011.

[2]郭衛，楊帆，汶利鋒.基于嵌入式系統的巡檢器設計[J].設計參考，2009（06）：59-60.

[3]周立功，張華等.深入淺出ARM7-LPC231x/214x[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[4]許高健，孫俊杰.基于ARM LPC2468的嵌入式點檢儀設計[J].儀表技術與傳感器，2009（04）：12-13.

[5]高建炯.井下運輸軌道參數檢測儀的設計[J].西安科技大學學報，2011（03）：198-201.

作者簡介：薛曉珍（1984-），女，山西晉中人，本科，工程師，從事動力設備的設計改造及維護方面工作。