45FOPX型部分排渣分油机自动控制系统

4-5 FOPX型部分排渣分油机自动控制系统系统特点：1、连续式分油机，排渣期间也不要断待分油；2、每次排渣其排渣口仅打开为0.1S，排出量为分离盘外边缘与壳体间容积的70%；3、可分离密度的1010kg/cm3重质燃油；出水管上装有排水电磁阀净油出口管上装有WT200型水分传感器待分油进口净油出口出水口向心水泵向心油泵进油管P1MV15控制的操作水进口P2MV16控制的补偿水和水封水进口置换水进口4、是以单片机8031为核心组成的控制系统。一、FOXP型分油机基本工作原理1、分油机的几种工况（1）若油中含水较少，油水界面远离分离盘外缘直接排油，不排水；（2）当油水界面接近分离盘外缘时，WT200检测到油中含水量达到触发值时，EPC400控制器决定打开排水电磁阀或排渣口排渣。（3）若水分含量极少，达到最大排渣间隔时间（油水界面远离分离盘外侧）时，排渣前先入置换水，使油水界面内移，然后再排渣防止跑油2、排渣过程的控制 正常分油期间，滑动底盘被高速转动的工作水动压托起，封住排渣口I（由P2口断续供水补偿工作水的蒸发和泄漏）。 排渣时，P1、P2管同时连续进水，水面内移进入排渣开启室Y1，克服弹簧力使滑动圈下移，打开泄水口X（Y1中的水同时经垂直孔进入封闭水腔Y2），滑动底盘下移排渣口打开排渣；当Y2充满水时，Y1与Y2室压力相等，在弹簧力作用下滑动圈上移，关闭泄水口X，工作水托起滑动底盘，封闭排渣口（P1停水，Y1、Y2中的水经喷咀M1、M2泄放），P2先连续供水后恢复断续供水，以保证工作水面在Z附近。 排渣口排开的时刻及排出量取决于定量环N表面的凹槽大小（即水充满Y2腔的时间长短） P1通操作水的时间为3S，排渣口排开时间为0.1S，排出容量为分离盘外侧容积的70%部分排渣二、FOPX型分油机的控制系统PT1、PT2高低油温开关； PT3油温传感器；FS低流量开关； PS1分油机故障开关；PS2排渣口打开反馈信号； WT200水分含量传感器；XT1液体传感器； MV10置换水控制阀MV5排水电磁阀； MV15操作水控制阀；MV16补偿水和水封水阀。 V1待分油进机控制阀1、EPC-400的输入信号（1）油温监视器PT1和PT2监视燃油加热器的出口燃油温度； PT1合发燃油高温报警，并切断加热源； PT2 合发燃油低油温报警，按通加热源； 燃油加热有两种方式： 电加热器按电加热按钮，H端通48V交流电 蒸汽加热器不按电加热按钮，H端通24V交流电（2）温油检测开关PT3检测待分油的实际温度油温实际值送控制加热器的PI调节器，控制油温；送EPC-400，当发生高低油温报警时，显示油温值正常工作时， PT1和PT2均断开，PI将油温控制在最佳分油温度上， PT1和PT2实际上是加热器故障监视开关。 （3）低流量开关FS监视供油系统故障，包括滤器堵塞、泄漏、泵损坏等。（4）高低油压信号PS1和PS2 PS1分油机故障开关（监视净油出口压力），分油机发生跑油时，PS1闭合，发故障报警并停车。 PS2排渣情况监视开关（排渣口是否打开的反馈信号）。 正常排渣时， PS2闭合（告知EPC-400排渣口已开）。若EPC-400以出排渣信号后没有收到PS2闭合信号，说明不能排渣；EPC-400将撤消排渣信号，数秒后再发一次排渣信号，若仍无PS2闭合信号，则发不能排渣报警并停机 重复一次排渣信号的目的防止误动作和误报警。（5）水分传感器信号WT200输入净油中的含水量信号，决定是否排渣或排水。（6）液体传感器XT1装于排渣口的温度检测信号 正常分油时，排渣口无液体流出， XT1应为低温，否则说明排渣口密封不严；排渣时， XT1为高温信号，可作为排渣口打开的反馈信号老式分油机2、EPC-400的输出信号（1）控制待分油进入分油机的电磁阀V1 停机时，V1断电，油经加热器在分油机外部循环。（2）工作水控制信号 MV16控制补偿水和水封水； MV15控制操作水（或称开启水） 正常分油时，MV15断电、MV16断续提供补偿水；排渣打时，两阀同时持续通电3S打开排渣口0.1S排渣完成时，MV15断电，MV16连续通电一段时间后，再断续通电。（3）排水控制电磁阀MV5正常分油和排渣时均关闭（4）置换水控制阀MV103、EPC-400的面板四个按钮： 最上一个电加热器按钮（按下，电加热，外部循环）； 第二个程序起/停按钮（油温检测、进油、排水、排渣程序）； 第三个手动排渣按钮（按一次，执行一次排渣程序） 第四个报警复位按钮（复位红色总报警发光二极管的闪光）发光二极管 1三个分别指示加热器工作（绿）、程序运行（绿）和程序停止（红）； 2上面为不排渣报警指示灯（红）、下面为总报警指示灯（红）； 左边两排上排为各种输入信号的报警指示灯（红）；下排为正常输出信号指示灯（绿）显示窗（5位） 左边两位：显示净油中含水量的触发值范围（百分数） 右边三位：显示距下次排渣的最大时间4、WT-200型水分传感器结构原理 作用：精确检测净油中的含水量 以开机时净油中的乳化水含量存入EPC-400的RAM，作为含水量的参考值，随分油过程进行，油水界面内移，含水量达到350单位（0.2%）时,即达到触发值,根据上一次排渣后的间隔时间决定是否打开排水阀MV5排水,还是进行一次排渣. 原理:电容器介电常数随介质的含水量而变化. 纯油介电常数为24，水为80，当油中含水量发生微量变化时，电容器的交流电流信号将发生较大变化，检测精度能达到0.05%。WT-200结构原理: 20V的直流电经振荡器变化高频交流电,经筒形电容器使之产生交流电流信号,交流电流的幅值与净油不的含水量成正比. 检验电路板的作用:监视电路板的工作是否正常.EPC-400每6S检测一次该信号,不正常则报警并停止程序.排渣（含水量极少） 先打开MV10能置换水20S，界面内移达到触发值时排渣排渣（含一定量的水）不用置换水直接排渣排水（含水量较多）不到最短排渣间隔时间，含水量已达到触发值，直接揸水，每次约20S。排水（含水量极多）排水120S，含水量仍高于触发值，则关闭排水阀，排渣一次；排渣后，很快又达到触发值时，则重复以上过程后，停机报警。5、排水和排渣程序的控制方式6、FOPX分油机的程序时刻表分油冲洗（置换）开启开启建立水封水封补偿断续加热及温度控制EPC-400电源48V三、FOPX型分油机的控制和监视电路（一）总体结构 一个控制箱，两块电路板（一前一后） 前面为主控板按受各种传感信号（除WT200），处理政正常程序及显示和报警。 后面为水分传感器处理电路板包括贮存含水量值，向主控板送排水或排渣信号，检查振荡器工作情况是否正常。 两板间进行串行通讯。（二）水分传感器处理电路原理1、信号输入（1）含水量信号反映含水量的交流电流信号直流电压信号010V直流信号放大、整流、滤波双运算放大器电压-频率转换器与输入频率成正比的电压信号8255并行接口8031的P1口串并行转换器驱动器ULN2803（2）振荡器频率信号振荡器的脉冲频率信号直流电压信号直流信号一级运放、及D、R、C双运算放大器电容上的电压与频率成正比四电压比较器得出f1和f2信号若频率正常， f1= f2=0，INT1=1送主控板INT1端若频率不正常， f1或 f2为1，INT1=0送主控板INT1端申请中断 主板每6S检查一次INT1，若响应中断，则报警并停止程序。2、外部存贮器 8031无内部只读存贮器，读写存贮器容量极小（128字节）外接两个存贮器 6116RAM（2K，需用11位地址查询） 2764EPROM（8K，需用13位地址查询）8031的P007即可作地址线（低8位），也可作数据线，P2口只能作地址线。第一个机器周期内，ALE=1 P0送出低8位地址进锁存器74LS373 与P202构成6116的11位地址； 为防止两者的地址重叠， 现加P22.3、 P22.4构成2764的13位地址 由片选端CE控制3、地址译码器由P257进行译码后选择相关器件。P2.7 P2.6 P2.50 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0 功能选中2764EPROM选中6116RAM选中8255(CS)选中串并行转换器使之清零控制继电器通断电 LM331输入连续信号，串并行转换器相当于一个8位计数器，8031定时读取这个数据（0.2S）.8031读该数据前P2.7P2.6P2.5=100，5号线输出为0BG导通J断电，J1断电，串并行转换器停止计数选中8255读取数据P2.7P2.6 P2.5=011，4号线使串并行转换器清零R1C1延时接通J1，串并行转换器重新计数（同时8031中的T0重新装入计数值）反映含水量的电流信号振荡器的脉冲频率信号2MHz的振荡器精密电压-频率转换器外接EPROM，8K，13位地址外接RAM，2K，11位地址驱动器四电压比较器4、运行程序的启动与数据传输系统投入工作时，启动分油机电动机EPC-400通48V，经内部变压输出24V，经整流、滤波和稳压后得20V、12V和5V三种直流电。20V直流电向WT-200电路供电，12V和5V直流电通两电路板工作电源（接控制箱起动按钮）。两8031进入初始化状态。按面板上的加热按钮，温控系统投入工作，待工作稳定后，按面板上的起动程序按钮，两8031从初始化程序开始运行。主板先检测油温，若正常，执行一次分油程序，先使MV16（水封水和补偿水）通电35S，待分油进入30S后，MV16断续通电，主板上的8031经TXDP3.1串行送出一个第9位为1的指令到水分传感器处理板的TXDP3.1通知水分传感器处理板检测含水量并报告主控板。水分传感器处理板查询EPROM，知道主板要求后由地址译码器4号线（低电平有效）使串并行转换器清零，同时J1通电开始计数（T0开始计时），计数时间到时（0.2S)，经8255从P1口读一次8255的8位二进制数,同时R1C1电路延时断电(延时时间即为数据传输时间).5、8255的工作方式和T0计数值设定8255的工作方式 端口选择由A1A0完成： A1A0=00时选端口A； A1A0=01时选端口B； A1A0=10时选端口C； A1A0=11时选控制命令字寄存器； 这里8255取工作方式0，且全为输出口，命令字为80H。T0的初值 当8031每0.2S读一次8255的数据时（间隔时间一定），如何确定定时器的初值。 条件： 8031由XTAL1和XTAL2的外接时钟脉冲频率为2MHz 每个机器周期（12个脉冲）计一个数，T0为工作方式1（16位计数器），由此可定出T0的初值为7EBCH T0的定时原理 利用RAM中的寄存区R0累计0.2S的个数，每读一次含量值（脉冲个数），在存入RAM的同时R0自动加1，当R0的计数值为05H时（同时向R1进1），累计5次的脉冲总数，即每秒钟的脉冲个数（与含水量成正比），存入RAM（同时R0清零）。6、含水量（脉冲数）的识别与显示正常的脉冲数范围为280350个秒，低于100或高于400，说明水分传感器故障。 触发值为350，即达到该值就决定了分油机必须进行排水或排渣。8031将表示含水量的脉冲数经串行口TXDP3.1送主控板的RXDP3.0。正常情况下，主板上5位数字显示窗的左两位显示净油中含水量达到触发值的百分数。净油中含水量为100时，显示“00”；净油中含水量为350时，显示“” 右三位显示距下次排渣的电大时间 显示为“1.3”时,代表时间为1:301:39； 显示为“32”时,代表时间为32S 显示为“.32”时,代表时间为32min7、两板中单片机（8031）间的数据通讯过程 基本特点：两8031采用串行方式2进行异步通讯，不需要进行地址选择，即通讯信号中无地址信号，只传递指令或数据 通过主板上的特殊功能寄存器SCON中的RB8（第9位）位来区分两者间交换是指令还是数据 若RB8=1，表示两机间传递是指令而不是数据； 若RB8=0，表示两机间传递是数据而不是指令。 每次发送数据块的长度为两个字节 水分传感器处理板向主控板发送一次净油含水量数据时，要进行一系列判断，包括含水量是否大小350、是否小于280；计时时间是否超过120S、10min及最大排渣时间（如63min）。再才能向主控板发送不同的指令。具体包括以下几种情况：（1）从计数开始到120S（R1中为78H）净油中的含水量小于280。说明待分油“太干”。 水分传感器处理板的8031向主板的8031送一个RB8=1的信息，主板的8031知道是指令而不是数据，通过查询EPROM明确是待分油“太干”。它便输出一控制信号使MV10通电,进置换水。同时主板的8031将打开置换水阀的信号送水分传感受器处理板的8031，主板继续监视含水量当其含水量大于或等于280时，再向主板送RB8=0的信号，主板知道含水量已到正常范围时，则发出控制信号切断置换水阀。（2）净油中含量达到350单位,距上次排渣时间小于10min。 水分传感器处理电路板先检查计时时间是否超过10min（R1R2的数据是否超过0258H），若不到10min，向主控板的8031发一个RB8=1的信息，主控板了解情况后，使MV5通电排水，同时将排水阀打开信号反馈给水分传感处理板的8031，该板使其T0清零并开始计时（R3R4每0.2S加1),当计数值到0064H时,检查含水量是否低于触发值,若已低于触发值,则通知主板撤消排水电磁阀MV5的信号;若仍高于触发值,则继续排水,当计时120S(R3R4=0258H)时若含水量仍高于触发值,主板知道是含水量太多，则关闭MV5，开启MV15和MV16进行一次排渣（不用通置换水）。 同时通知水分传感器处理板停止T0的计时，并继续监视含水量值。如果距上次排渣不到10min含水量又达到触发值，则再次排渣后停机报警。（3）净油中含量达到350单位,距上次排渣时间大于10min，小于63min。 R1R2的数据在0258H到0EC4H之间，含水量达到触发值，这一信息传给主控板后，主控板直接执行排渣程序（不用通置换水）（4）净油中含量达到350单位,距上次排渣时间大于63min。 R1R2的计数值大于0EC4H，含水量达到触发值，这一信息传给主控板后， 先通置换水（20S），主控板执行一次完整的排渣程序（5）水分传感器输出值大于400或小于100。说明水分传感器有故障，主控板知道这一信息后，将发水分传感器故障报警信号。模拟量输入开关量输入开关量输出：控制电磁阀开关量输出：控制发光二极管显示器输出口EPROMRAME2PROM（三）主控板电路原理1、输入电路输入信号包括以下三种： 水分传感器输出的含水量值及排渣或排水指令（指令类型与距上次排渣的间隔时间有关）送8031的RXDP3.0口。 模拟量信号（温度信号、基准电压信号等）串行输入。 开关量信号经8255送8031的P1口（1）模拟量输入 共有四个模拟量输入端，均经四电压比较器TL084CN（双端输入，单端输出）四个模拟量输入端的情况TL084CN端口模拟量类型信号传输过程1油温传感器PT3将油温高温传感器的信号与PT3的信号进行比较，相差较大时，说明传感器有故障，发传感器故障报警，PT1兼有高温报警功能2油温高温传感器PT13液体传感器XT1装于排渣口的热敏电阻式温度传感器，检查排渣口的密封情况，正常分油时，若检测到高温，则发排渣口密封不严报警4基准电压信号4V来自于高精度基准低电压发生器MC1043，作为A/D转换的参考电压，将其接入8031用于对该电压正常与否的监视。（正常值为20510）四个模拟量经TL084CN放大后送A/D的四个输入端，A/D电路中有一4通道多路开关，由8031输入的低8位地址中的A1A0进行输入信号选通。A/D将模拟量转换为十位二进制数，经串行口SARS串行输出到8031的RXD端（带起始位、停止位）。 主板的8031定时（如每3S）输入一次4个通道的模拟量，输入前必须先中断与水分传感器板的通讯。端口接线端输入信号种类说明PA口1234568710911121314PB口加热器起动/停止按钮程序起动/停止按钮手动排渣按钮报警复位按钮控制箱面板上的4个按钮信号，经带驱动器的模拟开关DG201，到四电压比较器LM339，按按钮后，相应位输入高电平（按住时间大于3S）接转换开关的R位（遥控位）接转换开关的L位（就地控制监视位）接转换开关的P位（测试调整控位）操作通过主控板面板上的转换开关来实现不同功能分油机进口管上的低流量开关FS分油机进口管上的低油温开关PT2分油机净油出口管上的高压开关PS1分油机净油出口管上的低压开关PS2电源故障开关 接额外报警开关（水箱水位、气源中断等）15、16为备用开关15、162、存贮器的扩展（1）主板的外接存贮器有三种： 只读存贮器EPROM2764（8K）存贮各固定程度和出厂时调定的 运行参数（如最小排渣间隔时间10min、操作水电磁阀打开时间3S等） 只读存贮器E2PROMX2816（2K）存贮可调整的运行参数（如油温高、低报警值，跑油报警压力值、最大排渣时间等） 读写存贮器RAM（8K）存贮可随机读写的过程参数（2）存贮器的地址来源8031的P007在第一个时钟周期输出低位地址加上P20构成E2PROMX2816的11位地址； 再加上P2.3、 P2.4构成2764和6264的13位地址。 P2.5、 P2.6、 P2.7分别接2764、6264和X2816的片选端CE 8031的PSEN端控制内读存贮器2764和X2816数据的输出； 8031的RD、WR控制与RAM（即6264）的读写方向。（3）几个存贮器的地址重叠问题 1）A/D的片选信号CS与日俱增764的片选CE（均接P2.5）由PSEN和RD来区分 2）输入、输出8255的CS与X2816的CE端（均接P2.7）由PSEN、RD和WR来区分3、输出电路（1）输入、输出接口8255的工作方式 两8255均采用工作方式0，但一个全部为输入口，一个全部为输出口，故命令字分别为9BH和80H。（2）8255的三组端口输出的开关量的作用 A口经ULN2803驱动器控制8个继电器的通断电 0操作水（开启水）电磁阀MV15（每次开启3S） 1补偿水与密封水电磁阀MV16（排渣时开启3S，结束后持续通电30S，以后每5min通电3S） 2控制加热器电源； 3进油电磁阀V1 4控制置换水电磁阀MV10； 5排水电磁阀MV5 6总报警输出继电器； 7停止分油机工作的继电器（端）B口经ULN2803驱动器接LD0LD7八个发光二极管 LD0加热器故障报警（即高油温报警）； LD1待分油低温报警；LD2待分油的低流量报警；LD3液体传感器高温报警（实际上为排渣口泄漏报警）； LD4不能排渣报警； LD5跑油报警（即PS1报警）； LD6电源故障或电源频率过高报警； LD7程序故障报警；C口数字显示输出口D3D0送驱动器ULN2803和ULN2981控制数码管的各笔划段；D4完成两个驱动器的片选（D4=1选ULN2803； D4=0选ULN2981 ）D5D7控制数码管7段笔划的公共接地端（即控制哪一个数码管亮） D5、 D6控制左边两个数码管，低电平有效；D5、 D6 、D5控制右边三个数码管，低电平有效；四、FOPX型分油机的运行状态监视和参数调整 1、在运行中测试有关参数 通过控制箱面板上的报警复位按钮来完成 （1）故障报警的显示 如果在同一时刻发生几个报警状态，数字显示窗按先后次序显示第一个报警状态内容。按一次报警复位按钮，复位第一个报警，显示窗显示第二个报警状态，依此类推。 （2）实际运行参数（可显示四项） 第一次按报警复位按钮显示油温实际值（PT3），如1C 98 第二次按报警复位按钮高温传感器检测的油温实际值（PT1）， 如2C 95。（两次相差不得超过300C） 第三次按报警复位按钮分油机运行的总时间，如3h72（720h） 第四次按报警复位按钮净油中含水量的单位数，如4280（280单位）2、报警代码 报警时，显示窗左边两显示故障类别，右边三位指示故障内容。 A1通讯故障报警，几块电路板的8031间出现通讯故障时，发此类报警。 A2单片机处理器故障报警 A2-18031内部RAM故障； A2-2外部RAM故障； A2-3E2PROM故障； A2-4EPROM故障； A2-5RLP转换开头位置故障； A2-6A/D转换器故障； A2-7温度和水分传感器标定错误； A3程序编制时间过长（电路板间信息传递时间过长） A4电源故障报警（A4-1：停电； A4-1：电源频率太高（+5%） ） A5分油机起动时间起过最长起动时间故障报警 A6PT3和 PT1值相差超过300C报警 A7分油机系统故障报警 A7-1水分传感器输出值400； A7-2水分传感输出值100； A7-4排水阀开度不够； A7-5记忆单元故障； A7-6液体传感温度报警； A7-7水分传感工作不正常； A7-8两次发出打开排渣口指令，排渣口仍未打开；A7-10置换水系统工作不正常3、过程参数的调整 安装参数存在EPROM中，是不可调的；过程参数存于E2PROM中，可利用1、2、3按钮来调整。 先将控制箱面板上的选择开关转至“P”位，显示窗右边三位显示“pro”,方可利用三个按钮进行参数测试和调整。