基于單片機核料位計遠程控制裝置的研究

趙開才+趙孝文

摘 要：文章介紹一種基于核技術為基礎進行研究料位計及遠程控制裝置，并對裝置的測量方法、硬件組成及設計、軟件設計及流程進行介紹。該裝置具有數字顯示、限位報警、開關量輸出，輻射源容器遠程開關控制的特點，已通過實驗室測試，取得預期效果。

關鍵詞：核技術；料位計；單片機

1 引言

近幾年全國化工、電力、水泥行業突飛猛進，隨著設備的不斷更新與擴大，對料位計的市場需求也越來越大；隨著科學技術的不斷提高與引進，整個生產系統的集成化程度越來越高，要求數字化的信息處理技術越來越多，而目前使用模擬電路處理信息的同位素料位計技術已經不能適應現代化生產的需要。在此情況下，研制生產一種靈敏度高、精確度高、使用壽命長、自動化程度高的新一代智能化儀表及遠端控制系統積極地參與市場競爭、服務生產企業是當務之急，有著深遠的經濟意義和社會意義。

本文介紹的產品是依據現場的控制要求及應用需求，系統以核物理測量原理為基礎，采用數字技術、微處理技術和控制理論相結合進行研制，具有智能化信號處理和輻射源容器遠端開關控制功能，現場料位監控信號和上位機之間通過總線的形式進行傳輸，提高了料位產品的抗干擾能力和現場應用的靈活性。

2 系統組成

該裝置由輻射源及輻射源容器、GM管接收器、運算控制器等組成。

2.1 輻射源及容器

輻射源采用密封137Csγ射線點源，射源置于ф8mm×9mm不繡鋼殼體內保護，射線能量661Kev，強度1.5×109Bq，半衰期30年；輻射源容器由鉛和鑄鐵外殼構成，通過電動控制輻射源的開與關。

2.2 GM管接收器

接收器由GM計數管組成，探測器采用型號為J408γ蓋革計數管， GM計數管具有輸出信號大，功耗低，適應環境溫、濕度范圍寬，體積小，造價低等特點。

2.3 運算控制器

運算控制器以C8051F410為核心，主要實現顯示、運算、計數、按鍵輸入、參數掉電保存等功能；運算得到的結果控制繼電器進行開關報警，并在控制柜體上顯示空滿信號，通過按鍵的設置遠程控制輻射源容器的開關。

3 測量電路

測量電路的設計要求是力求簡單、適用、穩定、可靠、抗干擾能力強、溫度性能好。

測量電路包括信號采集、數據處理、總線通信輸出三部分組成。信號采集電路是將探測器接收到的信號經處理后產生可進行數據分析處理的脈沖信號。數據分析處理部分由單片機來完成，單片機采用C8051F410，總線通信輸出部分由SPC3芯片和RS485通信線路組成。硬件電路主要包括以下幾個部分：

（1）單片機及外圍擴展設計；（2）SPC3與單片機的聯接；（3）RS485接口電路設計；（4）復位電路和電源電路的設計。

控制系統組成如圖1所示：

3.1 輻射源容器控制電路

遠端控制電路主要包括輻射源容器開關電路和繼電器驅動電路，開關電路由電機驅動電路、手自動開關電路、小型電機等，主要實現二次儀表及控制系統對輻射源容器進行手自動開關控制。

3.2 GM管接收器電路

接收器由蓋革計數管、比較放大及驅動電路組成，主要實現脈沖信號的采集、驅動。GM計數管接收到的脈沖信號，經整形濾波后，進行轉換，轉換后的數字碼經總線送處理器進行運算處理，處理后的結果經通訊接口與上位機進行交互操作。

4 編程思想及軟件流程

4.1 編程思想

軟件的主要功能是將探測器接收到的脈沖信號實時數據進行運算處理，對處理后的結果進行實時顯示和報警輸出。軟件以c語言作為編程語言，考慮到程序的可移植性和以后的功能升級，以及調試的方便性，采用模塊化程序設計。

4.2 程序流程圖

5 結束語

核料位計遠程控制裝置以核物理測量原理為基礎進行設計，非接觸測量形式進行物位測量，將料位監控儀表從現場控制柜中分離，進行獨立控制和操作，提高系統的抗干擾能力，減少傳輸誤差，提高現場儀表的內部功能和可靠性，同時設計有輻射源容器遠端開關控制功能，可提高生產效率，降低生產風險，使該套控制裝置具有更好的開放性和集成能力，提高核料位計的市場競爭力。

參考文獻

[1]羅向東，等.基于多微處理器的主從式核物位監測系統的研制[J].自動化技術與應用，20115：74-77.

[2]丁富榮，等.輻射物理[M].北京：北京大學出版社，2004.

[3]馬忠梅，等.單片機的C語言程序設計[M].北京航空航天大學出版社，1999.endprint

摘 要：文章介紹一種基于核技術為基礎進行研究料位計及遠程控制裝置，并對裝置的測量方法、硬件組成及設計、軟件設計及流程進行介紹。該裝置具有數字顯示、限位報警、開關量輸出，輻射源容器遠程開關控制的特點，已通過實驗室測試，取得預期效果。

關鍵詞：核技術；料位計；單片機

1 引言

近幾年全國化工、電力、水泥行業突飛猛進，隨著設備的不斷更新與擴大，對料位計的市場需求也越來越大；隨著科學技術的不斷提高與引進，整個生產系統的集成化程度越來越高，要求數字化的信息處理技術越來越多，而目前使用模擬電路處理信息的同位素料位計技術已經不能適應現代化生產的需要。在此情況下，研制生產一種靈敏度高、精確度高、使用壽命長、自動化程度高的新一代智能化儀表及遠端控制系統積極地參與市場競爭、服務生產企業是當務之急，有著深遠的經濟意義和社會意義。

本文介紹的產品是依據現場的控制要求及應用需求，系統以核物理測量原理為基礎，采用數字技術、微處理技術和控制理論相結合進行研制，具有智能化信號處理和輻射源容器遠端開關控制功能，現場料位監控信號和上位機之間通過總線的形式進行傳輸，提高了料位產品的抗干擾能力和現場應用的靈活性。

2 系統組成

該裝置由輻射源及輻射源容器、GM管接收器、運算控制器等組成。

2.1 輻射源及容器

輻射源采用密封137Csγ射線點源，射源置于ф8mm×9mm不繡鋼殼體內保護，射線能量661Kev，強度1.5×109Bq，半衰期30年；輻射源容器由鉛和鑄鐵外殼構成，通過電動控制輻射源的開與關。

2.2 GM管接收器

接收器由GM計數管組成，探測器采用型號為J408γ蓋革計數管， GM計數管具有輸出信號大，功耗低，適應環境溫、濕度范圍寬，體積小，造價低等特點。

2.3 運算控制器

運算控制器以C8051F410為核心，主要實現顯示、運算、計數、按鍵輸入、參數掉電保存等功能；運算得到的結果控制繼電器進行開關報警，并在控制柜體上顯示空滿信號，通過按鍵的設置遠程控制輻射源容器的開關。

3 測量電路

測量電路的設計要求是力求簡單、適用、穩定、可靠、抗干擾能力強、溫度性能好。

測量電路包括信號采集、數據處理、總線通信輸出三部分組成。信號采集電路是將探測器接收到的信號經處理后產生可進行數據分析處理的脈沖信號。數據分析處理部分由單片機來完成，單片機采用C8051F410，總線通信輸出部分由SPC3芯片和RS485通信線路組成。硬件電路主要包括以下幾個部分：

（1）單片機及外圍擴展設計；（2）SPC3與單片機的聯接；（3）RS485接口電路設計；（4）復位電路和電源電路的設計。

控制系統組成如圖1所示：

3.1 輻射源容器控制電路

遠端控制電路主要包括輻射源容器開關電路和繼電器驅動電路，開關電路由電機驅動電路、手自動開關電路、小型電機等，主要實現二次儀表及控制系統對輻射源容器進行手自動開關控制。

3.2 GM管接收器電路

接收器由蓋革計數管、比較放大及驅動電路組成，主要實現脈沖信號的采集、驅動。GM計數管接收到的脈沖信號，經整形濾波后，進行轉換，轉換后的數字碼經總線送處理器進行運算處理，處理后的結果經通訊接口與上位機進行交互操作。

4 編程思想及軟件流程

4.1 編程思想

軟件的主要功能是將探測器接收到的脈沖信號實時數據進行運算處理，對處理后的結果進行實時顯示和報警輸出。軟件以c語言作為編程語言，考慮到程序的可移植性和以后的功能升級，以及調試的方便性，采用模塊化程序設計。

4.2 程序流程圖

5 結束語

核料位計遠程控制裝置以核物理測量原理為基礎進行設計，非接觸測量形式進行物位測量，將料位監控儀表從現場控制柜中分離，進行獨立控制和操作，提高系統的抗干擾能力，減少傳輸誤差，提高現場儀表的內部功能和可靠性，同時設計有輻射源容器遠端開關控制功能，可提高生產效率，降低生產風險，使該套控制裝置具有更好的開放性和集成能力，提高核料位計的市場競爭力。

參考文獻

[1]羅向東，等.基于多微處理器的主從式核物位監測系統的研制[J].自動化技術與應用，20115：74-77.

[2]丁富榮，等.輻射物理[M].北京：北京大學出版社，2004.

[3]馬忠梅，等.單片機的C語言程序設計[M].北京航空航天大學出版社，1999.endprint

摘 要：文章介紹一種基于核技術為基礎進行研究料位計及遠程控制裝置，并對裝置的測量方法、硬件組成及設計、軟件設計及流程進行介紹。該裝置具有數字顯示、限位報警、開關量輸出，輻射源容器遠程開關控制的特點，已通過實驗室測試，取得預期效果。

關鍵詞：核技術；料位計；單片機

1 引言

近幾年全國化工、電力、水泥行業突飛猛進，隨著設備的不斷更新與擴大，對料位計的市場需求也越來越大；隨著科學技術的不斷提高與引進，整個生產系統的集成化程度越來越高，要求數字化的信息處理技術越來越多，而目前使用模擬電路處理信息的同位素料位計技術已經不能適應現代化生產的需要。在此情況下，研制生產一種靈敏度高、精確度高、使用壽命長、自動化程度高的新一代智能化儀表及遠端控制系統積極地參與市場競爭、服務生產企業是當務之急，有著深遠的經濟意義和社會意義。

本文介紹的產品是依據現場的控制要求及應用需求，系統以核物理測量原理為基礎，采用數字技術、微處理技術和控制理論相結合進行研制，具有智能化信號處理和輻射源容器遠端開關控制功能，現場料位監控信號和上位機之間通過總線的形式進行傳輸，提高了料位產品的抗干擾能力和現場應用的靈活性。

2 系統組成

該裝置由輻射源及輻射源容器、GM管接收器、運算控制器等組成。

2.1 輻射源及容器

輻射源采用密封137Csγ射線點源，射源置于ф8mm×9mm不繡鋼殼體內保護，射線能量661Kev，強度1.5×109Bq，半衰期30年；輻射源容器由鉛和鑄鐵外殼構成，通過電動控制輻射源的開與關。

2.2 GM管接收器

接收器由GM計數管組成，探測器采用型號為J408γ蓋革計數管， GM計數管具有輸出信號大，功耗低，適應環境溫、濕度范圍寬，體積小，造價低等特點。

2.3 運算控制器

運算控制器以C8051F410為核心，主要實現顯示、運算、計數、按鍵輸入、參數掉電保存等功能；運算得到的結果控制繼電器進行開關報警，并在控制柜體上顯示空滿信號，通過按鍵的設置遠程控制輻射源容器的開關。

3 測量電路

測量電路的設計要求是力求簡單、適用、穩定、可靠、抗干擾能力強、溫度性能好。

測量電路包括信號采集、數據處理、總線通信輸出三部分組成。信號采集電路是將探測器接收到的信號經處理后產生可進行數據分析處理的脈沖信號。數據分析處理部分由單片機來完成，單片機采用C8051F410，總線通信輸出部分由SPC3芯片和RS485通信線路組成。硬件電路主要包括以下幾個部分：

（1）單片機及外圍擴展設計；（2）SPC3與單片機的聯接；（3）RS485接口電路設計；（4）復位電路和電源電路的設計。

控制系統組成如圖1所示：

3.1 輻射源容器控制電路

遠端控制電路主要包括輻射源容器開關電路和繼電器驅動電路，開關電路由電機驅動電路、手自動開關電路、小型電機等，主要實現二次儀表及控制系統對輻射源容器進行手自動開關控制。

3.2 GM管接收器電路

接收器由蓋革計數管、比較放大及驅動電路組成，主要實現脈沖信號的采集、驅動。GM計數管接收到的脈沖信號，經整形濾波后，進行轉換，轉換后的數字碼經總線送處理器進行運算處理，處理后的結果經通訊接口與上位機進行交互操作。

4 編程思想及軟件流程

4.1 編程思想

軟件的主要功能是將探測器接收到的脈沖信號實時數據進行運算處理，對處理后的結果進行實時顯示和報警輸出。軟件以c語言作為編程語言，考慮到程序的可移植性和以后的功能升級，以及調試的方便性，采用模塊化程序設計。

4.2 程序流程圖

5 結束語

核料位計遠程控制裝置以核物理測量原理為基礎進行設計，非接觸測量形式進行物位測量，將料位監控儀表從現場控制柜中分離，進行獨立控制和操作，提高系統的抗干擾能力，減少傳輸誤差，提高現場儀表的內部功能和可靠性，同時設計有輻射源容器遠端開關控制功能，可提高生產效率，降低生產風險，使該套控制裝置具有更好的開放性和集成能力，提高核料位計的市場競爭力。

參考文獻

[1]羅向東，等.基于多微處理器的主從式核物位監測系統的研制[J].自動化技術與應用，20115：74-77.

[2]丁富榮，等.輻射物理[M].北京：北京大學出版社，2004.

[3]馬忠梅，等.單片機的C語言程序設計[M].北京航空航天大學出版社，1999.endprint