去污力是洗滌劑zui重要的質(zhì)量指標(biāo)之一,，而去污力測(cè)定實(shí)驗(yàn)又是評(píng)價(jià)洗滌劑效果的zui有效方法1-2 RHLQ型多功能立式去污測(cè)定機(jī)是去污力檢測(cè)設(shè)備,，主要用于對(duì)洗滌劑進(jìn)行去污力及循環(huán)洗滌性能評(píng)價(jià)，從而指導(dǎo)其配方研究和監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量,。多年來(lái),，具備6個(gè)工作單元的RHLQ一111型多功能立式去污測(cè)定機(jī)憑借穩(wěn)定的性能和完善的功能，被廣大洗滌產(chǎn)品制造企業(yè)所認(rèn)可,。然而,，隨著用戶需求的增長(zhǎng)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，原先的6個(gè)工作單元己不能滿足洗滌行業(yè)的研發(fā)要求,，去污測(cè)定機(jī)的控制技術(shù)更是難以滿足市場(chǎng)需求,。為此，筆者所在單位科研小組對(duì)RHLQ一111型立式去污測(cè)定機(jī)進(jìn)行改進(jìn),，在*不改變?cè)ノ蹨y(cè)定機(jī)功能的基礎(chǔ)上,，開(kāi)發(fā)出具備16個(gè)工作單元的多功能立式去污測(cè)定機(jī)，并應(yīng)用新技術(shù)從用戶使用方式和人機(jī)界面兩個(gè)方面對(duì)其控制方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),。

1控制方案

1. 1控制思路

   制技術(shù)是自動(dòng)化設(shè)備的重要技術(shù)之一[o -4},，控制技術(shù)改進(jìn)是自動(dòng)化設(shè)備改良升級(jí)的重要一環(huán)。盡管RHLQ一111型去污測(cè)定機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、性能,、功能上都不斷更新優(yōu)化，但其控制技術(shù)還停留在zui初研發(fā)的技術(shù)水平,，原有的控制方式和人機(jī)界面是離散的,、凸出的啟動(dòng)、停止等各類(lèi)按鈕置于主機(jī)正面的面板上,，電機(jī)控制和溫度控制還依賴于相互獨(dú)立的廠家提供的控制模塊,，而且體積大,，操作復(fù)雜。新型的智能觸摸控制,，液晶漢化顯示則能很好地解決這一問(wèn)題,。

1.1.1原控制功能

  去污測(cè)定機(jī)控制系統(tǒng)主要完成如下功能:

 1)電機(jī)控制:包括初值設(shè)定、啟動(dòng),、停止,、轉(zhuǎn)速讀取等?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速,，電機(jī)帶動(dòng)攪動(dòng)棒攪動(dòng)液體。

 2)溫度控制:包括初值設(shè)定,，溫度控制等,。控制系統(tǒng)通過(guò)溫控器的加熱和制冷功能分別控制電加熱棒和壓縮機(jī)進(jìn)行加熱和制冷,。

 3)定時(shí)功能:當(dāng)洗滌時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間,，攪拌自動(dòng)停止，蜂鳴器報(bào)警,。

 4)數(shù)據(jù)顯示:用戶實(shí)時(shí)察看溫度,、轉(zhuǎn)速和時(shí)間值。原系統(tǒng)通過(guò)變頻器和溫控器[[

5]分別控制轉(zhuǎn)速和溫度,，雖然在功能和性能上己足夠滿足用戶需求,，但在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中卻難以滿足市場(chǎng)需求。主要表現(xiàn)在:首先,，易用性不好,，用戶購(gòu)買(mǎi)設(shè)備后，除了得學(xué)習(xí)設(shè)備使用之

外,，還得學(xué)習(xí)變頻器用戶手冊(cè)及溫控器和定時(shí)器說(shuō)明書(shū),，以了解各按鍵功能及如何操作;其次，整體外觀復(fù)雜,，占用空間大,，各按鍵、控制模塊離散凸出于主機(jī)正面面板之上,。

1. 1. 2改進(jìn)方案

    在充分分析原去污測(cè)定機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,，從用戶使用方式和人機(jī)界面這兩個(gè)方面著手改進(jìn)。具體實(shí)施方案是:用單片機(jī)o-o作為控制器通過(guò)指令控制,，集成變頻器,、溫控器和時(shí)鐘的功能，所有按鍵由液晶觸摸屏取代,，數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上,。改進(jìn)后的去污測(cè)定機(jī)控制系統(tǒng)，整個(gè)主機(jī)正前方面板上只有一塊觸摸屏,，整體效果美觀;同時(shí)易用性大大提升,，通過(guò)屏面切換，可以直觀清晰地設(shè)置溫度[[A],、轉(zhuǎn)速[[9]及工作時(shí)間,，用戶無(wú)需了解變頻器和溫控器的使用方法，就可直接進(jìn)行操作,。改進(jìn)后的RHLQ一W型去污測(cè)定機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示,，去污測(cè)定機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)主要是觸摸液晶屏控制面板的選型、控制器的軟硬件設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn),。

1. 2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    對(duì)變頻器和溫控器研究發(fā)現(xiàn),，二者皆預(yù)留有RS485通信接口，通過(guò)RS485總線,，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器和溫控器的控制,。另外為了保證定時(shí)時(shí)間的精度，考慮采用一款時(shí)鐘芯片作為時(shí)間參考,。

    由于使用的是單片機(jī)作為控制器,，在觸摸液晶屏的選型上，考慮控制的簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)性,，選用了一款串口屏用以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,。

    硬件設(shè)計(jì)主要涉及3個(gè)部分:

    1)電源管理在電源方面，考慮電源的穩(wěn)定性,，選用了開(kāi)關(guān)電源作為電源變換器,，開(kāi)關(guān)電源將220 V交流電直接轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)需要的5 V電源?？刂葡到y(tǒng)電源輸入經(jīng)過(guò)電源濾波電路,，減少變頻器諧波干擾及其他外部設(shè)備引起的電源波動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)造

成的影響。

    2)串口擴(kuò)展,。通過(guò)前面的分析可知,，該控制系統(tǒng)至少需要3路串口分別對(duì)變頻器、溫控器和顯示屏進(jìn)行控制,，因此設(shè)計(jì)時(shí),，使用16C554四路串口擴(kuò)展芯

片，經(jīng)過(guò)邏輯電路與單片機(jī)連接,。

    3)電平轉(zhuǎn)換,。串口有RS232 RS485和RS422等多種形式，在該系統(tǒng)中,，顯示屏使用的是RS232,，變頻

器和溫控器使用的是RS485,。為了滿足各自的接口要求，需要使用相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換芯片,。擴(kuò)展的串口1通過(guò)MAX3232芯片轉(zhuǎn)換成顯示屏需要的RS232接口電平;擴(kuò)展的串口2和串口3通過(guò)MAX485芯片轉(zhuǎn)換成溫控器和變頻器需要的RS485接口電平,。

1. 3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1. 3. 1控制器軟件功能

    控制器軟件需完成如下功能:

    1)與觸摸屏的串行指令交互。去污測(cè)定機(jī)的所有操作都是通過(guò)觸摸屏發(fā)出指令,，控制器解讀指令并發(fā)出命令控制其他設(shè)備,。

2)與變頻器的串行指令交互。完成轉(zhuǎn)速的設(shè)定和讀取,，電機(jī)的啟動(dòng)和停止等功能,。

   3)與溫控器的串行指令交互。完成溫度設(shè)定和

讀取等功能,。

   4)控制時(shí)鐘芯片,。定時(shí)和讀取時(shí)間。

1.3.2軟件設(shè)計(jì)思路

    工作流程分頁(yè)(每頁(yè)對(duì)應(yīng)一個(gè)界面)控制,，每頁(yè)分配一個(gè)頁(yè)號(hào),，程序根據(jù)頁(yè)號(hào)調(diào)出相應(yīng)的頁(yè)面，每頁(yè)根據(jù)觸摸按鍵執(zhí)行相應(yīng)命令,，每個(gè)按鍵分配一個(gè)鍵碼,，程序根據(jù)鍵碼識(shí)別是哪個(gè)按鍵按下，各按鍵互斥,，即互為逆操作的兩按鍵不可同時(shí)生效,，按鍵按下高亮顯示，便于

用戶實(shí)時(shí)了解去污測(cè)定機(jī)的工作狀態(tài),。外設(shè)控制方面,，按鍵采用中斷方式進(jìn)行處理，溫控器,、變頻器和顯示控制采用串口通信方式,，采用單片機(jī)自身定時(shí)器和時(shí)鐘芯片相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。

    由于控制器工作環(huán)境較為惡劣,、干擾源強(qiáng),、工作溫度超出常溫，雖然在硬件設(shè)計(jì)和設(shè)備布線時(shí),，選用開(kāi)關(guān)電源為控制系統(tǒng)供電,、使用工業(yè)級(jí)芯片和電源濾波電路、將變頻器控制線路和主回路線路分開(kāi)走線并穿過(guò)屏蔽網(wǎng)等措施以提高系統(tǒng)可靠性,，應(yīng)對(duì)復(fù)雜的電磁環(huán)境,、電源擾動(dòng)、溫度變化等對(duì)系統(tǒng)造成的影響，但是仍需在軟件設(shè)計(jì)時(shí),，與硬件相互配合,，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

    軟件在完成基本控制功能的同時(shí),，采取以下措施配合硬件進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性:

    1)上電自檢,。系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行自檢,，與變頻器、溫控器和顯示屏進(jìn)行握手,，并將繼電器輸出設(shè)置為安全狀態(tài),。

    2)數(shù)據(jù)校驗(yàn)[D z7和重發(fā)處理。在與變頻器,、溫控器和顯示屏進(jìn)行串口通信時(shí),，采取嚴(yán)格的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，若有錯(cuò)誤,，則進(jìn)行重發(fā)處理,。

    3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄各功能模塊狀態(tài)。配合硬件電路,，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄各功能模塊工作狀態(tài),，如通過(guò)通信查詢判斷變頻器、溫控器工作狀態(tài),，通過(guò)繼電器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路查詢和判斷繼電器工作是否正常等,。

    4)死機(jī)自復(fù)位。若萬(wàn)一出現(xiàn)死機(jī)時(shí),，看門(mén)狗將實(shí)現(xiàn)死機(jī)自復(fù)位功能,，檢測(cè)到是看門(mén)狗復(fù)位，程序?qū)⒂涗浀乃罊C(jī)之前的系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù),，不影響設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行,。

1.3.3控制界面

    根據(jù)控制器軟件完成功能及設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)如圖3所示觸摸界面,。點(diǎn)擊圖3中左邊的“溫度實(shí)際值”,、“轉(zhuǎn)速實(shí)際值”和“時(shí)間”則可進(jìn)入相應(yīng)的溫度控制界面、轉(zhuǎn)速控制界面和定時(shí)控制界面,。根據(jù)各界面文字指示進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置和控制,。