我厂利用“CX—2A”型工业色谱仪测量合成氨生产中的Ⅱ循环吹出气成分一氢(Ar)、甲烷(CH4)、氮(N2)、氨(NH3)和氢(H2)。由于色谱仪用氢气作载气，因此只能测出前四种气体含量，并以不连续的mV级信号输出，如图1所示。
Ⅱ循环吹出气的自动控制，系根据Ar和CH4含量之和决定吹出量大小的。本文叙述了利用微型计算机系统，将上述不连续信号处理成为连续的1-5V信号(如图1所示)。并将Ar和CH4分离出来送入CENTUM系统实现自动控制。
我厂与吉林省机械工业设计研究所共同研制了这套“色谱信息处理系统”。其特点是:
1.克服了模拟信息处理零点漂移的问题。
2.可以一机多用。取代了色谱仪的复杂程序控制部分和二次显示仪表，并实现了信息处理。
3.功能多。可判别色谱柱失效情况，在CRT上显示，并自动停机，同时通知控制系统由自动控制改为手动。
4.由于采用了人机对话方式工作，维护十分方便。
一、系统的硬件配置与设计
1.硬件配置
1)主机:型号EG3003，产地:香港，微机芯片:Z80，字长8位，内存容量16K字节，与外设通讯采用了8根地址总线(低8位)并配有EG100型CRT显示器和一个磁带驱动器。
2)A/D+D/A转换板选用北京计算机配件五厂产品。型号MC-0800。A/D通道8个，D/A通道2个。使用了输入(A/D)通道1个和输出(D/A)通道2个。要求输入信号0-5V。
3)八D锁存器:型号74LS273，保存计算机的输出信号。
4)光电隔离部分及输入放大器:
a.光电隔离部分由2个光电隔离放大管GD311构成。将继电器与八D锁存器相隔离以减小外设对计算的干扰。
b.输入放大器:由两个集成块(OP2)及二极管、电阻等构成，将色谱仪输出的mV级信号放大成A/D板能接收的0-5V信号。
二、工作原理
1.信号处理及成分百分比含量显示
以色谱仪的桥路输出信号作为此系统的输入信号，由放大器放大成A/D板可接收的0-5V模拟信号。由于色谱桥路输出的是双极性(NH3为负峰)信号，因此在色色谱仪和数模转换板之间加了绝对值放大电路，来变换信号极性，并将信号放大。当色谱仪输出信号是正值(即Ar、N2、CH4 3个谱峰)时(见图2)，
A/D通路将其接收的0-5V(V0)信号转换成相应的00000000~22111111后及时送给计算机。计算机如果需要外部数据则启动A/D板，判定(人为给定条件)是哪一种成分信号，如果是色谱峰的峰谷部分，则判别是否有柱失效，如果没有，则对下一组成分进行处理。对一种成分信号的输入值取其最大值与给定值比较，算出相应成分的百分比含量显示在CRT上，代替上一个周期的内容。如果是Ar或者CH4成分信号，取其最大值后执行运算1+(5-1)MA/Si(MA此成分信号在这个周期内的最大值，Si人为规定的表示这种成分最高含量的数值);将此值输出并显示出来。输出值经两路D/A转换后输出两路1-5V模拟信号供调节用。
2.改色谱程控为计算机控制
1)控制色谱仪的“取样”、“校零”它是由两大部分组成，一是作为主机EG3003CPU直接控制色谱仪“取样”、“校零”的输出端口部分，二是光电隔离放大驱动部分。
在控制色谱仪“取样”、“校零”电路中，由于“取样”、“校零”动作的时间是人为规定的，因此采用了CFU直接控制的同步控制方式直接用OUT命令输出，在输出时CPU的输出命令经数据总线加到输出锁存器74L5273的输入端，经选中的地址信号(74LS273的地址为00~7F均可)通过74LS32和信号相与之后去选通锁存器74LS273，把输出信号送到锁存器保留。再由它把命令通过锁存器的Q0Q1端分别经二级反相器(74LS04)送至两路光电隔离放大驱动电路以驱动色谱仪工作。
2)色谱柱失效时及时通知控制系统
我们所用的色谱柱是“13X”分子筛。色谱仪连续运行一个时期后就会出现气体成分分离不好的现象(此时分析不准确)。计算机根据输入波形判别色谱柱失效后，马上至两路输出信号为0V使“CENTUM”控制由自动控制改为手动。并在CRT上显示提醒维护人员还原色谱柱。
三、软件部分
1.程序设计依据
根据采样定理:采样频率应大于被测信号频谱中信号最大频率的两倍。由于色谱峰的变化频率较小(最快0.2HZ左右)，因此在编制软件时完全采用了BASIC语言。实际上所有采样速度<0.05秒。此系统的软件部分在所示框图中可以看得很清楚。因此这里仅介绍一下计算机是如何判别色谱柱失效的情况。
2.判别色谱柱失效情况
如图3所示色谱仪的色谱柱气体成分分离不好(即柱失效时)则hi/H1的值就会增大。
以上两种情况发生时，则机器认为柱失效作出相应反应。
对于色谱仪的标定一般采用单一标准气体和棍合气体两种方法，因此编制了两套软件。框图中仅介绍了采用单一气体标准的情况。而采用混合标准气体标定的软件是比较简单的这里不作介绍。
作者：吉林化肥厂 孙庆超
