“SDD-1在线分析仪器的中心控制器”，是针对不同的应用对象和控制要求，用户可以按规则编制适合应用需求的“控制程序（时间、事件控制程序）” 。

“SDD-1在线分析仪器中心控制器”按照客户个性化需求提供专门的定制。

针对“环境空气中VOCs实时监测”：在线分析仪器的中心控制器软件，可以设定控制目标为开发针对大气环境挥发性有机物(VOCs)“在线色谱中心控制器”，专门用于实时监测环境空气中VOCs种类和含量。围绕区域环境空气污染情况连续监控、预报和预警，作为获悉环境情况的最直接手段，为制定环保决策和应急预案提供可靠依据，准确的环境监测数据来自高性能，连续化的实时监测。

针对“环境水中甲烷等有毒有害物质实时监测”：在线分析仪器的中心控制器软件，可以设定控制目标为开发针对水中甲烷等有毒有害物质实时监测，“在线光谱中心控制器”，用于实时监测水中甲烷等有毒有害物质种类和含量。围绕区域环境水质情况连续监控、预报和预警，作为获悉水质情况的最直接手段，为制定环保决策和应急预案提供可靠依据。准确的水质环境监测数据来自高性能，连续化的实时监测。

本项目成果适应了仪器自动化控制的趋势，与相关的分析仪器结合，实施在线分析自动化，通过数据采集、集中控制自动化、程序化操作，可以实现在线分析监测、检测需求。

综上所述，本项目的成果，应用嵌入式技术及可编程应用软件，能够对仪器设备自动化、在线分析流程化提供很大帮助。

一.在线分析仪器的中心控制器特点：

“在线分析仪器的中心控制器”采用高性能MCU设计的中心控制器，以MCU处理器为核心的计算机系统，内嵌了可编程时间程序、事件触发程序，采用C语言编制控制程序。

“SDD-1在线分析仪器中心控制器”，具有输入输出端口开关量控制、多种通讯接口形式（USB、RS232、RS485等形式）；

“SDD-1在线分析仪器中心控制器”，可以对分析仪器设备进行在线检测、监控和运行；

“SDD-1在线分析仪器中心控制器”，提供用户可编程的可能性，用户可以根据操作对象的不同，以方便的表格形式，编制时间程序和事件程序。

二.主要功能：

1.采用MCU，支持数据传输协议，多种通讯速率；

2.具有512kFLASH，32kRAM，具有大容量缓存测量数据空间；

3.具有双通道高精度ADC转换功能，测量范围宽，另外具有6通道210精度的ADC转换器，作为辅助检测；

4.具有丰富的通道可定义DIN/DOUT接口；

5.模块化设计，标准化设计，适应性较强，具有二次开发基础，用户可二次编制时间（事件）程序。

三.SDD-1在线分析仪器中心控制器的框图

四.SDD-1两路超高精度ADC转换通道

两路A/D转换能力（测量参考地电位相同）24位无误码率（∑/⊿）A/D转换器。

采样速率：50sps、100sps

电压测量范围：±1,000,000 uV（动态范围106）

灵敏度：1uV

重复性（稳定性）：0. 1%

线性度（FSC）：0.1%

漂移：0.01mV/hour

目前，在线分析仪器的中心控制器可以满足“在线光谱数据采集与处理”和“在线色谱数据采集与处理”的要求。

五.SDD-1辅助ADC转换功能

目前，在线分析仪器的中心控制器可以满足设备对环境等其它温度测量、流量测量等设备信息的采集的要求，动态范围210，测试精度0.5%。

六.SDD-1通讯接口

9芯通讯接口端口，可以自己定义。

通讯接口端口：RS232/RS485/USB；

通讯速率：（38.4、76.8）kc；

七.输入/输出开关量接口

输入/输出（DIN/DOUT）端口：40路，用户可自主定义的标准输入输出通道。定义输入通道（Din）：开关量输入通道，具有光隔离功能 。定义输出通道（Dout）：输出继电器形式，具有隔离功能 。

SDD-1在线光谱仪中心控制器的可编程设计

在线光谱仪中心控制器，具有多样性和个性化配置操作需求，为满足在线光谱仪中心控制器要求，具有较高的不同控制系统的适应性，即用户可以根据不同的需求，方便的编制不同的控制流程。面向目标用户开放的可编程设计：

●事件触发：设定输入条件与输出控制的关系式，以表格形式表达输入。用户根据事件触发，在Ti条件下，即输入状态（DINi）组合变化，设备自动改变输出控制状态，对于(在T2-T1时间段执行)有重复执行同一输出状态控制需求可以在每次一个重复命令执行结束的时刻（T2-T1=0），再次进行判别是否需要重复控制执行（循环次数-1>0）不断循环至返回起始点，循环次数-1=0，则不必重复编制同一状态命令。

●时间触发：设定输入时间与输出控制的关系式，以表格形式表达输入，一般仅仅按起始时间作为参考点，计时至Ti则改变状态。

对于输入条件，控制器是不会自行改变状态，它是在规定的时间点进行巡访测量设备的输入状态，当条件满足要求，才执行相对应的输出控制。用户具有“事件触发”、“时间触发”可编程工具，不必理解计算机语言，只有对于表格式的填写设备状态要求，就能达到“变化”、“改变”、“操作”和“执行”各种控制动作。

SDD-1在线光谱仪中心控制器（典型应用案例1）

基于MCU设计的“SDD-1 在线分析仪器控制器”，主要针对“在线光谱分析”、“在线色谱分析”需求，形成该用户需求的控制器，能根据用户需求定义产品，因此设计指导思想尽可能采用标准化。

3.1）《SDD-1在线光谱中心控制器》功能描述

在线光谱系统，系统包括光谱仪、在线分析控制自动进样两部分。自动进样（阀门群控制）：设置自动进样的顺序，位置、进样的样品量、重复分析次数形成Excel文件。本次设计针对在线光谱数据的自动分析过程，因此，按一定顺序连续分析100天，每天的数据形成一个文件夹，在辅助显示屏上显示每天、每月或设定的起始时间开始的一段时间的分析图谱。在线光谱中心控制器的数据通讯主要是：光谱检测器和pc端（在线光谱数据处理控制工作站）。

3.2）《在SDD-1线光谱中心控制器》用户可定义的控制端口

40个可定义的标准DIN/DOUT控制端口表：对于DIN/DOUT可以具体赋值赋物理性质定义。

●两路A/D转换能力（测量参考地电位相同）24位无误码率（∑/⊿）A/D转换器；每个通道采样速率达20sps；电压测量范围：（±1,000,000 ）用于电子流量计检测和PT100样品池温度检测。

●通讯接口：2个增强型通用串行通信接口RS232；1个USB通信接口;

●通讯速率：（38.4、76.8）kc。

●6路10位ADC转换器,用于测量环境温度，测试条件；

●3个16位定时器，可作为脉冲计数输入通道，脉冲边沿捕捉功能，作为PWM功能使用，可以输出不同宽度的脉宽/脉冲，作为温度PID调节的控制、气体/液体流量控制、步进电机的速度控制等。

温度控制：在线光谱测试需要配置样品前处理温控设备，作为样品富集的前处理，提高分析灵敏度。通过pwm方式控制加热装置，回收测量adc值进行pid调控。

3.3）《SDD-1在线光谱仪中心控制器》的用户可编程设计

在线光谱仪中心控制器，具有多样性和个性化配置操作需求，为满足在线光谱仪中心控制器要求，具有较高的不同控制系统的适应性，即用户可以根据不同的需求，方便的编制不同的控制流程。面向目标用户开放的可编程设计：

●事件触发：设定输入条件与输出控制的关系式，以表格形式表达输入。

用户根据事件触发，在Ti条件下，即输入状态（DINi）组合变化，设备自动改变输出控制状态，对于(在T2-T1时间段执行)有重复执行同一输出状态控制需求可以在每次一个重复命令执行结束的时刻（T2-T1=0），再次进行判别是否需要重复控制执行（循环次数-1>0）不断循环至返回起始点，循环次数-1=0，则不必重复编制同一状态命令。

●时间触发：设定输入时间与输出控制的关系式，以表格形式表达输入，一般仅仅按起始时间作为参考点，计时至Ti则改变状态。

对于输入条件，控制器是不会自行改变状态，它是在规定的时间点进行巡访测量设备的输入状态，当条件满足要求，才执行相对应的输出控制。

用户具有“事件触发”、“时间触发”可编程工具，不必理解计算机语言，只有对于表格式的填写设备状态要求，就能达到“变化”、“改变”、“操作”和“执行”各种控制动作。

3.4）SDD-1控制操作案例

（1）测量标样（标准品）

通过输入控制流程列表输入标样浓度，按流程操作：对分光光度计发送命令，获取暗电流测量值（Dsi.Dri），保存在中心控制器内，作为计算使用。

设置测量波长413nm，在进样前，测量背景值（Esb.Erb），保存在中心控制器内；作为计算使用。设置测量波长413nm，测量N(N=1-5)次标样值（Esi.Eri），计算透光率、吸光度，根据已知标样浓度计算校准曲线，保存在中心控制器内，作为未来计算未知样品重复使用，直到新的校准曲线建立。

（2）测量未知样品

根据前面操作，获取暗电流测量值（Dsi.Dri）、（Esb.Erb），根据已知标样Fi校准曲线（已保存在中心控制器内），每测量一次未知样品值（Esi.Eri），设置测量波长413nm，计算对应的透光率、吸光度，计算未知样品浓度并保存在中心控制器内。

（3）完成一次测量需保持数据：

分析条件：波长=413nm、选择的增益放大倍数及（Dsi.Dri）、（Esb.Erb）、Fi校准曲线；（只要保存一组数据，因为分析条件相似，直到分析条件改变）每一个测试结果：未知样品值（Esi.Eri），计算对应的透光率、吸光度，计算未知样品浓度并保存在中心控制器内。

3.5）《SDD-1在线光谱中心控制器》与《紫外/可见分光光度》的连用

3.5.1）通讯命令描述

1）联机：系统与在线分析光谱仪连接的“握手”命令；

2）测量能量值：可以设置测量的N次平均值（N=（1-50））能量值在不同条件下，被定义为不同性质，比如标样的能量值、未知样品的能量值、不含未知样品的背景能量值（相当于零点基线值）。

3）设置放大器增益：当读取能量值小于20000读数时，增加1档增益，当读数超过60000时缩小1档增益；当增益最大时读数还是小于20000读数，应提示分光光度计光源能量不足，需更换光源。

4）设定波长值：修改测试波长条件，(本项目波长设置为413nm)

5）读取暗电流：可以读取在线分析光谱仪的不同增益的暗电流值；

6）测量暗电流：可以测量并读取在线分析光谱仪的不同增益的暗电流值；（可以作为判断仪器稳定的条件之一，希望暗电流值要小一点）

7）自检断电后需稳定20分钟。

4典型应用案例2：《SDD-1在线色谱中心控制器》

4.1）《SDD-1在线色谱中心控制器》功能描述

在线色谱中心控制器包括：在线控制和色谱数据处理接口。这里主要涉及的是在线中心控制器，采用MSP430在线控制技术。

在线色谱中心控制器主要技术指标和性能：

●两路A/D转换能力（测量参考地电位相同）24位无误码率（∑/⊿）A/D转换器，满足连接各类色谱检测器需求（FID、TCD）。在线色谱数据色谱检测器采集（FID、TCD）技术指标要求：测量范围0-1,000,000uv；灵敏度1uv；短噪声±1uv；漂移±10uv /h；采样速率sps（20-80）。

●通讯接口：2个增强型通用串行通信接口RS232；1个USB通信接口;

●通讯速率：（38.4、76.8）kc。

●6路10位ADC转换器,用于测量环境温度，测试条件；

●3个16位定时器，可作为脉冲计数输入通道，脉冲边沿捕捉功能，作为PWM功能使用，可以输出不同宽度的脉宽/脉冲，作为温度PID调节的控制、气体/液体流量控制、步进电机的速度控制等。

4.2）《SDD-1在线色谱中心控制器》用户可定义的控制端口

●40个可定义的标准DIN/DOUT控制端口表：对于DIN/DOUT可以具体赋值赋物理性质定义。