CN112130517A - 粉尘点火延时控制系统、方法和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粉尘点火延时控制系统、方法和计算机可读存储介质，涉及粉尘爆炸实验技术领域，粉尘点火延时控制系统包括依次连接的主控制器、多通道控制模块和被控装置；被控装置包括多个被控单元；主控制器用于设置延时控制参数，并将控制参数发送至多通道控制模块；多通道控制模块用于基于延时控制参数发送控制指令至相应的被控单元；控制指令携带有被控单元标识及相应的延时时间；被控装置用于基于被控单元标识及相应的延时时间执行粉尘点火操作。本发明可以通过主控制器、多通道控制模块和多个被控单元之间进行数据通讯与控制，实现粉尘点火爆炸的高精度延时时间和多回路单元的控制。

Description

粉尘点火延时控制系统、方法和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及粉尘爆炸实验技术领域，尤其是涉及一种粉尘点火延时控制系统、方法和计算机可读存储介质。

背景技术

粉尘爆炸实验系统是工业粉尘爆炸特性及安全防护等研究重要的实验装置，包括哈特曼管、爆炸球、及其他各类粉尘爆炸实验装置。其中粉尘爆炸实验系统需要将粉尘颗粒均匀分散在空气中形成粉尘云，才能点火引爆，且粉尘分散状态对爆炸参数具有重要影响。因此，在粉尘爆炸实验系统中，需要对扬尘装置、点火装置及各爆炸参数采集装置进行精确延时控制。

然而，传统的粉尘爆炸实验系统通常利用延时继电器进行延时控制，这种基于机械触点的控制方式可靠性低，控制系统的可拓展性和灵活性具有很大不足；PLC控制技术是近年来粉尘爆炸实验系统广泛应用的一种控制方案，但是其固有的扫描周期对于一些较高精度延时控制要求的试验工况存在限制，此外，其控制系统参数调整相对复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉尘点火延时控制系统、方法和计算机可读存储介质，可以通过主控制器、多通道控制模块和多个被控单元之间进行数据通讯与控制，实现粉尘点火爆炸的高精度延时时间和多回路单元的控制。

第一方面，本发明提供一种粉尘点火延时控制系统，粉尘点火延时控制系统包括：依次连接的主控制器、多通道控制模块和被控装置；被控装置包括多个被控单元；

主控制器用于设置延时控制参数，并将控制参数发送至多通道控制模块；

多通道控制模块用于基于延时控制参数发送控制指令至相应的被控单元；控制指令携带有被控单元标识及相应的延时时间；

被控装置用于基于被控单元标识及相应的延时时间执行粉尘点火操作。

在可选的实施方式中，多通道控制模块包括依次连接的设备接口、通讯模块、主控芯片和信号驱动模块；其中，设备接口连接主控制器；信号驱动模块连接被控单元；

设备接口用于接收主控制器的延时控制参数；

通讯模块用于将延时控制参数发送至主控芯片；

主控芯片用于基于延时控制参数生成控制指令并发送至信号驱动模块；

信号驱动模块用于将控制指令发送至相应的被控单元。

在可选的实施方式中，主控芯片为型号为PIC18F46K20的单片机。

在可选的实施方式中，信号驱动模块为型号ULN2803的芯片。

在可选的实施方式中，被控单元包括扬尘装置和点火装置；扬尘装置包括气路开关；

气路开关用于在打开电磁阀将爆炸装置内的粉尘扬起；

点火装置用于对爆炸装置内的粉尘进行点火起爆。

在可选的实施方式中，被控单元还包括：爆炸参数采集装置和图像采集装置；

爆炸参数采集装置用于采集爆炸装置内爆炸过程的爆炸参数；爆炸参数至少包括温度、压力；

图像采集装置用于采集爆炸过程的火焰发展形态。

在可选的实施方式中，多通道控制模块还包括扩展接口；扩展接口用于连接扩展的被控装置。

在可选的实施方式中，主控制器包括设置于上位机的控制软件；其中，设置于上位机的控制软件包括LABVIEW。

第二方面，本发明提供一种粉尘点火延时控制方法，方法由前述实施方式任一项的主控制器执行；方法包括：

向多通道控制模块发送延时控制参数；

多通道控制模块基于延时控制参数生成控制指令，并将控制指令发送至被控装置。

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于储存如前述实施方式的粉尘点火延时控制方法所用的计算机软件指令。

本发明提供的粉尘点火延时控制系统、方法和计算机可读存储介质，该粉尘点火延时控制系统包括依次连接的主控制器、多通道控制模块和被控装置，被控装置包括多个被控单元；其中，主控制器用于设置延时控制参数，并将控制参数发送至多通道控制模块，多通道控制模块用于基于延时控制参数发送控制指令至相应的被控单元，控制指令携带有被控单元标识及相应的延时时间，然后根据控制指令中的被控单元表示和延时时间控制被控装置相应的被控单元执行粉尘点火操作。该系统通过主控制器设置延时控制参数，并通过多通道控制模块将该延时控制参数转换成控制指令发送至相应的被控单元，可以通过各装置（主控制器、多通道控制模块和多个被控单元）之间进行数据通讯与控制，实现粉尘点火爆炸的高精度延时时间和多回路单元的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种粉尘点火延时控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种粉尘点火延时控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种具体的粉尘点火延时控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种粉尘点火延时控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种粉尘点火延时控制回路的示意图。

图标：10-主控制器；20-多通道控制模块；30-粉尘点火装置；201-设备接口；202-通讯模块；203-主控芯片；204-信号驱动模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为便于理解，首先对本实施例提供的粉尘点火延时控制系统进行详细说明，参见图1所示的一种粉尘点火延时控制系统的结构示意图，该粉尘点火延时控制系统包括依次连接的主控制器10、多通道控制模块20和被控装置，控制器、多通道控制模块20和被控装置之前可以采取通信连接的方式，诸如有线连接和/或无线连接。在一种实施方式中，主控制器10与多通达控制模块之间可以采用有线连接的方式，多通道控制模块20与被控装置可以采用无线连接的方式进行连接，此连接方式仅作示例，在实际应用时，主控制器10、多通道控制模块20和被控装置两两之间也可以任意采用无线连接或有线连接，此处不再赘述。被控装置包括多个被控单元，可以理解的是，多通道控制模块20通过设置的多个接口与被控装置的多个被控单元连接，接口和被控单元为一对一的对应关系。主控制器10用于设置延时控制参数，并将控制参数发送至多通道控制模块20，在一种实施方式中，主控制器10可以包括设置于上位机的控制软件，诸如设置于上位机的控制软件包括LABVIEW。通过LABVIEW进行延时控制参数的设置，可以实现在线虚拟仪器控制提升了延时控制的精度，同时提升了实验的安全性。

该延时控制参数对不同的被控单元进行延时控制的参数，针对每个被控单元，均可以进行设置，从而可以对被控装置进行灵活的延时控制。多通道控制模块20用于基于延时控制参数发送控制指令至相应的被控单元，当多通道控制模块20接收到主控制器10发送的延时控制参数时，基于延时控制参数生成控制指令，控制指令携带有被控单元标识及相应的延时时间，以便可以准确地发送至需要延时控制的被控单元。被控装置包括执行粉尘点火装置30，该粉尘点火装置30诸如可以包括扬尘装置、点火装置、爆炸装置，当该被控装置的粉尘点火装置30接收到控制指令后，基于控制指令中的被控单元标识及相应的延时时间执行粉尘点火操作。

本发明实施例提供的粉尘点火延时控制系统，包括依次连接的主控制器10、多通道控制模块20和被控装置，被控装置包括多个被控单元；其中，主控制器10用于设置延时控制参数，并将控制参数发送至多通道控制模块20，多通道控制模块20用于基于延时控制参数发送控制指令至相应的被控单元，控制指令携带有被控单元标识及相应的延时时间，然后根据控制指令中的被控单元表示和延时时间控制被控装置相应的被控单元执行粉尘点火操作。该系统通过主控制器10设置延时控制参数，并通过多通道控制模块20将该延时控制参数转换成控制指令发送至相应的被控单元，可以使各装置（主控制器10、多通道控制模块20和多个被控单元）之间进行数据通讯与控制，实现粉尘点火爆炸的高精度延时时间和多回路单元的控制。

此外，为了可以对粉尘点火、爆炸等进行分析，上述被控装置中包括的多个被控单元还可以包括诸如采集装置、判断分析装置等。

在一种实施方式中，多通道控制模块20包括依次连接的设备接口201、通讯模块202、主控芯片203和信号驱动模块204，为便于理解，参见图2所示的另一种粉尘点火延时控制系统的结构示意图，其中，设备接口201连接主控制器10，该设备接口201可以为USB插口，信号驱动模块204连接多个被控单元，以便根据控制指令中携带的被控单元标识驱动相应的被控单元。设备接口201用于接收主控制器10的延时控制参数，并将延时控制参数发送至通讯模块202，通讯模块202用于将延时控制参数转换成主控芯片203可以识别的信号，并将转换后的延时控制参数发送至主控芯片203。当主控芯片203接收到转换后的延时控制参数后，通过预先设定的程序生成控制指令（也可称为延时控制信号）并发送至信号驱动模块204，信号驱动模块204将延时控制信号进行信号转换，并将转换后的延时控制信号发送至相应的被控单元。

在一种实施方式中，上述多通道控制模块20的主控芯片203可以为型号为PIC18F46K20的单片机，信号驱动模块204可以为型号ULN2803的芯片。

在一种具体的实施方式中，粉尘点火延时控制装置还可以参照图3所示的一种具体的粉尘点火延时控制装置的结构示意图，其中，上述多个被控单元诸如可以包括扬尘装置和点火装置，其中，该扬尘装置包括图3中所示的气路开关，气路开关用于在打开电磁阀将爆炸装置内的粉尘扬起，诸如，当接收的控制指令中携带的被控单元标识为扬尘装置的标识时，信号驱动模块204驱动该气路开关开启，从而使爆炸装置内的粉尘扬起。点火装置用于在接收的控制指令中携带的被控单元标识为点火装置的标识时，信号驱动模块204驱动该点火装置对爆炸装置内的粉尘进行点火起爆。

上述被控单元还包括爆炸参数采集装置（也即图3中的参数采集装置）和图像采集装置，该爆炸参数采集装置用于采集爆炸装置内爆炸过程的爆炸参数，爆炸参数至少可以包括温度、压力等，图像采集装置用于采集爆炸过程的火焰发展形态。

此外，上述多通道控制模块20还包括扩展接口，扩展接口用于连接扩展的被控装置，通过预留了多个控制回路，可以支持拓展，从而进行更多回路的独立延时控制。

本发明提供一种粉尘点火延时控制方法，该方法由前述实施方式任一项的主控制器10执行，为便于理解，参见图4所示的一种粉尘点火延时控制方法的流程示意图，该方法主要包括以下步骤S402至步骤S404：

步骤S402，向多通道控制模块20发送延时控制参数；

步骤S404，多通道控制模块20基于延时控制参数生成控制指令，并将控制指令发送至被控装置。

本发明实施例提供的粉尘点火延时控制方法，首先由主控制器10向多通道控制模块20发送延时控制参数，然后多通道控制模块20基于延时控制参数生成控制指令，并将控制指令发送至被控装置。该方法通过主控制器10设置延时控制参数，并通过多通道控制模块20将该延时控制参数转换成控制指令发送至相应的被控单元，可以使各个装置（主控制器10、多通道控制模块20和多个被控单元）之间进行数据通讯与控制，实现粉尘点火爆炸的高精度延时时间和多回路单元的控制。

本发明实施例还提供了一种粉尘点火延时控制回路的示意图，如图5所示，该图示意出多通道控制回路详细接线方式，在实际应用时，该延时控制系统运行原理如下：USB插口与通讯模块202连接，通讯模块202将电脑上位软件（诸如LABVIEW）发出的延时控制参数（也即控制信号）传递给主控芯片203，主控芯片203对控制信号进行逻辑处理后发送至信号驱动模块204，信号驱动模块204生成控制指令并将控制指令发送至相应各被控单元执行。该粉尘点火延时控制系统以计算机上位软件LABVIEW为核心，完成信号的处理和交互，并且具有灵活的用户自定义和拓展功能，可以在控制软件界面输入参数实现对各控制元件的延时控制。

本发明实施例所提供的粉尘点火延时控制系统、方法和计算机可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，诸如LABVIEW的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述粉尘点火延时控制系统包括：依次连接的主控制器、多通道控制模块和被控装置；所述被控装置包括多个被控单元；

所述主控制器用于设置延时控制参数，并将所述控制参数发送至所述多通道控制模块；

所述多通道控制模块用于基于所述延时控制参数发送控制指令至相应的被控单元；所述控制指令携带有被控单元标识及相应的延时时间；

所述被控装置用于基于所述被控单元标识及所述相应的延时时间执行粉尘点火操作。

2.根据权利要求1所述的粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述多通道控制模块包括依次连接的设备接口、通讯模块、主控芯片和信号驱动模块；其中，所述设备接口连接所述主控制器；所述信号驱动模块连接所述被控单元；

所述设备接口用于接收所述主控制器的所述延时控制参数；

所述通讯模块用于将所述延时控制参数发送至所述主控芯片；

所述主控芯片用于基于所述延时控制参数生成所述控制指令并发送至信号驱动模块；

所述信号驱动模块用于将所述控制指令发送至相应的被控单元。

3.根据权利要求2所述的粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述主控芯片为型号为PIC18F46K20的单片机。

4.根据权利要求2所述的粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述信号驱动模块为型号ULN2803的芯片。

5.根据权利要求1所述的粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述被控单元包括扬尘装置和点火装置；所述扬尘装置包括气路开关；

所述气路开关用于在打开电磁阀将爆炸装置内的粉尘扬起；

所述点火装置用于对所述爆炸装置内的粉尘进行点火起爆。

6.根据权利要求1所述的粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述被控单元还包括：爆炸参数采集装置和图像采集装置；

所述爆炸参数采集装置用于采集爆炸装置内爆炸过程的爆炸参数；所述爆炸参数至少包括温度、压力；

所述图像采集装置用于采集爆炸过程的火焰发展形态。

7.根据权利要求1所述的粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述多通道控制模块还包括扩展接口；

所述扩展接口用于连接扩展的被控装置。

8.根据权利要求1所述的粉尘点火延时控制系统，其特征在于，所述主控制器包括设置于上位机的控制软件；其中，所述设置于上位机的控制软件包括LABVIEW。

9.一种粉尘点火延时控制方法，其特征在于，所述方法由权利要求1至8任一项所述的主控制器执行；所述方法包括：

向多通道控制模块发送延时控制参数；

所述多通道控制模块基于所述延时控制参数生成控制指令，并将所述控制指令发送至被控装置。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于储存如权利要求9所述的粉尘点火延时控制方法所用的计算机软件指令。

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