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1、基于虚拟仪器技术的自动煤质工业分析仪研究基于虚拟仪器技术的自动煤质工业分析仪研究消费的BS124S全自动分析天平。通过计算机的RS-232串口与天平通讯，由软件发出命令对天平清零和读取数据。硬件构造如图2-1所示。align=center图2-1硬件构造图/align3自动煤质工业分析软件设计软件设计选用了LabVIEWLaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench实验室虚拟仪器工程平台作为开发平台。该开发软件采用全图形化编程，在计算机屏幕上利用其内含的功能库和开发工具库产生一软面板，用来为测试系统提供输入值并承受其输出值;该面板在外观和操作上模
2、拟有形器件，保持了传统直观的视觉和感观效果，在功能上那么与一般惯用的语言程序一样。用户可以很容易地从一个单一前面板控制多台虚拟仪器，并把这个系统作为一台虚拟仪器来对待。LabVIEW内部集成了大量的生成图形界面的模板，如各种开关、旋钮、表头、刻度杆、指示灯等，包含了组成一个仪器所需的主要控件，而且用户可以方便地设计库中没有的控件。煤的工业分析，又叫煤的技术分析或者实用分析，是评价煤质的根本根据。在国家标准中，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。利用热重分析测定煤的工业分析流程是先测煤样的水分，然后测挥
3、发分，再测灰分，国内外的仪器均如此，差异在于加热温度和升温速率。根据煤质分析仪需要实现的功能及LabVIEW的编程特点，软件局部共设计了12个子模块，包括：模拟量输入模块、数字开关量输入输出模块、数据库模块、串口参数设置模块、串口通讯模块，参数设置模块、温度测量模块、水分测量模块、挥发分测量模块、灰分测量模块、计算结果模块、后台数据库和结果数据库模块。软件构造如图3-1，程序主面板如图3-2。align=center图3-1软件系统组成图图3-2采用LabVIEW编程得到的前面板/align4煤质分析流程在用户准备好实验相关事宜如预先枯燥过的干净空坩埚、粒度小于0.2mm的空气枯燥煤样、外设等
4、后，那么可以点击“运行按钮运行本软件。根据实际情况，这里需要用户在第一次运行本软件时对参数进展设置。用户可选择菜单中的设置项的下一级菜单参数设置，这时会弹出一个界面，要求用户设定氮气、氧气压力和流量的上、下限，当氮气、氧气的压力和流量值超过设定的界限，那么系统认为不平安，弹出对话框提示并停顿所有的实验经过。还需设置是用氧气或压缩空气做动力气源来推动分析仪箱盖的上升和下降，和是否在实验经过中启动排气扇排气。在第一次设置以后运行程序进展实验无需再设置，除非实际情况跟第一次设置有变。用户点击“开场实验按钮或在菜单中选择“开场实验就可以进展实验。需要讲明的是，图3-2界面上的表格开场时是隐藏的，取而代
5、之的是形象的转盘和坩埚图。只有在实验开场进展测量坩埚时这个表格才显示出来并将数据显示在表格相应的地方，而且试样名称一列是由用户根据所做实验的煤样的详细情况输入的。只有在选择开场实验后，界面上的中止实验、完毕实验和计算结果按钮才可选。主界面上的当前状态栏会实时显示当前实验进展的步骤，比方在测第几号坩埚的什么工程。实验初期，软件会通过开关量输入输出模块中的控制电源检测输入信号返回值，自动检测控制电源的工作情况。假如正常可进展下一步实验，否那么弹出对话框提示用户检查控制电源。然后判断分析仪的箱盖是否翻开让用户放入坩埚，假如没有翻开那么控制箱盖上升翻开箱盖，当箱盖完全翻开后停顿动作，并提示用户放入本次
6、实验的空坩埚。同时，通过调用串口通讯模块发清零指令给天平，并等天平返回值小于0.0003那么认为清零成功进入下一步。待用户放入了实验空坩埚并点击“确认后，分析仪的箱盖自动关闭。首先检测样盘是否已经提升，如否那么控制样盘上升至提升到位。然后旋转样盘寻找零位用于定义坩埚顺序，找到零位后从零位开场每次检测到样位即坩埚放置的位置时停顿样盘旋转并放下样盘，使坩埚的重量落在天平上，此时就可通过串口通讯读天平数据。如此反复直至称量全部空坩埚重量。每一个空坩埚的质量数据都可显示在图3-2的界面表上的相应位置。空坩埚的质量测量完成后，分析仪的箱盖自动翻开，弹出对话框提示用户加煤样。一般参加的煤样质量在1g左右。
7、参加煤样后用户点击对话框的“确定按钮，那么进入测量煤样的质量阶段。其经过跟测量空坩埚一样。测量完毕后，结果数据每个坩埚都是减去了空坩埚的原始重量也会显示在界面上的表格中。接着是由用户选择本次实验需要测试的工程，可以是水分、挥发分、灰分、水分和灰分、水分和挥发分、挥发分和灰分或工业全分析即分析全部三项。如单独选择一项或两项，那么实验时间可以大大缩短。需要讲明的是，假如单独选择挥发分，这里实验还是从测量水分开场做起，因为要得到挥发分的百分含量，单单实验升温到90010做，这时煤样质量的减少包括了水分减少这一块，其中必须得除去水分的百分含量数据。在选择挥发分和灰分实验也是同理的。测量水分、挥发分和灰
8、分的模块是互相独立的，选择需要的分析工程那么调用相应的模块进展实验。实验时分析仪按升温、恒温、称量实验时的温度，恒温时间参数等均严格按照GB212-2001（）煤的工业分析方法）的规定的顺序得到对应的质量数据并显示在界面中的表格里。本自动煤质工业分析仪是一个自动化程度非常高的仪器，在测量开场后，用户根本上可以不必参与，软件自动进展每一步操作，并在异常情况出现时能提醒用户，如箱盖翻开/关闭不正常、样盘上升/下降不正常、天平读取数据出错都会弹出对话框提醒用户采取手动调整。当分析实验进展完成，那么用户可选择计算结果进入计算结果模块。用户需要根据经历和煤质的实际情况输入一些参数如氢系数、发热量系数等经
9、历系数，之后按照GB212-2001（）煤的工业分析方法）中定义的相关公式计算分析结果。同时保存在结果数据库中以备查询、打印等操作。本文作者创新点在于首次将虚拟仪器技术应用到煤质工业分析领域，将虚拟仪器与传统的煤质热重分析技术结合，这样大大简化了硬件的连接和控制设计，方便操作人员维护和管理。同时采用虚拟的仪器面板代替传统的真实的仪器，降低了系统本钱，进步了实验效率，增强了系统的灵敏性和扩展性，方便操作人员实验。1张宏亮，林木松.煤质快速分析仪器应用现状.热力发电，20024：7-9.2陈文燕.试述热分析技术在煤质分析中的应用进展.当代科学仪器，20026：5254.3郭恩全.虚拟仪器开展趋势及其对测试技术的影响.计算机自动测量与控制，19997：574蔡继军，张彦斌，秘晓元等.基于事件驱动编程的虚拟仪器人机界面设计.微计算机信息，2005，111:1991205杨乐平等.LabVIEW程序设计与应用.北京：电子工业出版社，2001.6GB/T2122001.煤的工业分析方法.中华人民共和国国家标准.2001：1927