我国是一个农业大国，每年生产的农作物秸杆约7亿吨，如此之大的资源除了一小部分用于畜牧外，其余的大部分都以直接燃烧的方式销毁，既浪费了资源又污染了环境。所以，合理有效的利用这项资源，是一件利国利民的大事。生物质气化技术，就是以生物质为原料的气化技术，使低生物质完成从固态到可燃气体的转化。生物质气化实验平台就是研究分析各类生物质特性和气化控制过程的重要实验装置，通过实验可以为设计制造生物质气化设备提供所需基础数据和过程控制数据，对探询生物质气化工艺过程，提高该类设备的产品性能具有良好的指导作用。为了准确的掌握和控制生物质的气化过程，实验过程需要对多个关键参数进行监测，对实验设备进行跟踪调控，实时显示生物质气化后的主要气体成分。要实现这些实验要求，用多种分离的测试仪表和分析仪器，依靠人工记录数据和人工调控的方法，实验时的工作量很大，也无法保证各测试数据的同步性和准确性。因此开发研制了以泓格I-7000模块作为底层采集控制单元，以计算机配以组态软件作为人机测控界面，能对实验过程进行实时监测、数据存储和设备调控为一体的计算机自动测控系统。
1  系统组成
    自动测控系统的组成框图如图1所示，主要分为由I-7000模块组成的信号采集及控制单元、变频器控制单元和上位计算机及组态软件单元三个部分。

图1  系统组成框图

2  各部分主要功能
2.1  I-7000系列模块
    I-7000系列模块有信号调理采集，开关量控制，定时器／计数器等多种规格，具有采集精度高、可靠性好、抗干扰能力强、简单易用、组合灵活方便、性价比较高等特点，其双看门狗设计在模块出错时自动复位或保持安全状态，非常适用于计算机数据采集和控制以及分布式的工业控制场合。由图1可以看出，笔者选用了4只I-7000模块，分别完成温度采集、模拟量采集、开关量输出和开关量采集功能，测控系统的数据采集和设备的启停控制都是通过该部分完成的。
    I-7018模块为8路热电偶输入模块，可直接采集热电偶信号，实验装置中的8个温度测点采用K型热电偶，由一块7018模块完成温度检测。
    I-7017模块为8路16位模拟量采集模块，实验中需检测的模拟量有：2路压力信号，通过压力变送器转换为4～20mA电流信号接入模块；1路料仓称重信号，通过称重传感器和信号隔离放大后，转换为4～20mA电流信号，用于计量进料量；5路气体成分信号，通过SIEMENS红外在线气体分析仪，将气化后O₂、H₂、CO、CO₂、CH₄ 5种气体占总气体总体积的百分比，分别以4～20mA模拟信号输出。这样，8路模拟量信号通过各自的变送转换后，由一块7017模块完成模拟量信号的采集。
    I-7043模块为16通道开关量输出模块，配以隔离继电器和交流接触器用于控制设备的启停。
    I-7041模块为14通道隔离开关量输入模块，接入各控制设备的交流接触器的常开接点，用于检测设备的运行状态。
    I-7520模块为RS232转RS485模块，以上模块通过RS485总线挂接在这一模块下，在RS485总线上最多可挂256个模块，若系统需要再增加采集或控制点时，还可以再加挂其他模块进行扩展。I-7520的RS232接口与计算机的COM2串行接口连接。各个模块在接入系统前需先设置唯一地址，设定相同的通讯速率，以免发生冲突造成数据混乱。
2.2  变频器控制
    在实验过程中为了保证生物质裂解所需要的温度，需要对进料量进行调节。进料装置为电机带动减速机驱动的螺旋绞龙，其转速的快慢与进料量成正比，可采用变频器来控制调节电机的转速的方法控制进料量。笔者选用的变频器为丹佛斯VLT2800系列变频器。变频器的控制一般有手动控制、输入模拟量控制和RS485串口控制等方法。为了实现通过计算机调节控制变频器，经过分析比较，笔者选择了RS485串口控制，该方法的优点是不需要配备成本较高的模拟量输入输出模块，只需要增加一个RS232／RS485转换接口，通过一根带屏蔽的双绞线连接至变频器的RS485串行接口，就可以控制变频器的启动、停止和调节输出频率，还可以读取变频器的运行状态参数等内容，功能强且非常方便。使用时根据变频器资料提供的通讯规约编写计算机串口通讯程序，并将变频器设定为远程控制模式，确定通讯波特率，就可以由计算机对变频器进行控制调节。在操作时可通过鼠标点击直接启动停止电机，在显示界面上直接调整输出频率，还可以显示变频器的输出电压、电流、功率和频率等运行参数，操作非常简单直观。
2.3  上位计算机组态软件
    计算机测控软件采用了组态王6.02，主界面为实验平台的工艺流程图，在图中实验平台的对应位置直接显示各测点的温度、压力实测值；在气柜位图旁以图表框形式实时显示产生气体的5种气体成分值；在设备控制框中，可以点击启动停止按纽对设备进行控制，各设备的运行状态以指示灯的形式直接在设备位图上显示；变频器的输出频率可以通过点击变频器调节框中的▲