《基于以太网的碱液浓度测控系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于以太网的碱液浓度测控系统设计（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中科技大学硕士学位论文基于以太网的碱液浓度测控系统设计姓名：董威申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：朱德森20050401II摘 要 在化工纺织造纸等行业迫切需要根据工艺要求对高浓度碱液的浓度进行在线实时检测与控制目前国内普遍采用手工滴定的方法这不能实时反映和控制生产过程中碱液的浓度故难以满足连续生产的要求为了对碱液浓度进行控制设计开发了基于网络的碱浓度控制系统本文提出了高浓度碱液的浓度自动测控的总体结构方案并重点分析了硬件和软件的设计同时对工业以太网的实现进行了论述 首先介绍了碱液浓度检测的现状以及国内外可用于测量碱液浓度的方法阐述了碱液浓度测控的总体结构方案以太网系统的总
2、体框架以及传感器和驱动器类型和特点 接着对系统的软硬件进行详细的说明测控板采集测量信号,并且进行分析计算,然后对电机蠕动泵电磁阀液位开关等进行控制来达到保持碱浓度恒定的目的测控板具有D/A 和A/D 转换等功能提供了液晶PS/2 键盘420mA 电流等接口其硬件设计解决了两个关键技术1)选用蠕动泵使得抽液精度控制在 0.1 毫升范围内2)选用OPA128 解决极高阻抗的匹配解决了信号测量与传递准确性的问题 然后论述了用单片机和 RTL8019AS 实现以太网接口的方法这部分介绍了TCP/IP 协议 采用单片机实现以太网通讯的特点和难点 说明了 RTL8019AS 的结构功能用法阐述了 TCP/
3、IP 栈结构的一些函数描述了 HTTP 服务器的实现方法该系统可以用WEB 浏览器进行浏览和控制 最后对控制系统进行了建模和仿真达到了期望的效果文章结尾对系统进行了总结提出了改进的方向对工业以太网发展寄于展望 关键词丝光滴定现场总线PS/2 键盘工业以太网碱液浓度 IIIAbstract In Chemical industry, printing and dyeing industry and Paper making industry, concentration of lye need to be censored and controlled on real time. Now, in
4、 our country, we use titration by hand. This can not reflect and control concentration of lye, on real time. It can not meet the need of the request of series production. In order to sensor and control the concentration of lye, I designed a process control system based on Ethernet to control the con
5、centration of lye. This article first brings forward the blue print of collectivist framework which can automatic sensor and control the concentration of lye; then analyses hardware design and software design; last discuss the Industrial Ethernet realization. At first, this article introduces actual
6、ity of concentration of lye measuring, and some methods to measure the concentration of lye inside and outside the country; then expatiates the blue print of collectivist framework which can automatic sensor and control the concentration of lye, Ethernet network scheme, and style and characteristic
7、of some kind of sensors and drivers. Second, this article analyses hardware design and software design. This measuring and controlling board collects measured signal then analyses and calculates Finally, controls electric machinery, pump, electromagnetism valve and liquid level switch and so on to r
8、ealize the invariableness of the concentration of lye. This board realize the A/D and D/A transform, and provide LCD interface, and keyboard interface. In this part, I solved two key problems. One is that because I use squirm pump, so the precision of pumping liquid is improved; another is that beca
9、use I use OPA128, so the precision of measuring and transferring signal is improved too. Then, this article discusses how to use single chip and RTL8019AS to realize the Ethernet interface. In this part, it first introduces TCP/IP protocol, and the difficulty and characteristic of how to use single
10、chip to realize the function of Ethernet interface. Then it expatiate structure, framework and usage of RTL8019AS, and some function of TCP/IP protocol. Last it explains the realization of WEB server. This system can be browsed and controlled by web explorer. IVLast, the control part of this system
11、is modeled and emulated. The result reaches our expectation. Finally it summarizes the system, brings forward some directions to improvement, prospect the development of Ethernet. Key Words: polishing; titration; FCS; PS/2 keyboard; Industrial Ethernet; Concentration of lye I独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导
12、师指导下进行的研究工作及取得的研究成果 尽我所知除文中已经标明引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密 在_ _ _ _ _ _ _ _ 年解密后
13、适用本授权书 本论文属于 不保密 请在以上方框内打 学位论文作者签名 指导教师签名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 1 1 绪 论 1.1 课题背景 印染行业是纺织品进行深加工提高产品档次和附加值为市场提供高质量的服装装饰和产品用纺织材料的关键行业近些年来随着科技的迅速发展这个传统的行业正在发生重大的变化这包括纺织产品的生产周期越来越短花色品种也越来越多生产方式从劳动力密集型加工逐渐转化成高速高效和高自动化的加工产品不仅用于民用业在工业和军事上也有重要的用途 印染的整个生产过程中由于自然或人为因素工艺变量值往往会发生波动偏离工艺变量值的规定范围而产生偏差要达到良好的工艺稳定性质量重现性就必
14、须对这些变量进行及时测量在工艺过程中实施自动化控制以消除这种偏差从而使工艺变量保持在规定的范围内 本课题研究的对象是丝光的处理过程所谓丝光通常指棉织物在一定张力作用下保持所需要的尺寸 经浓碱溶液处理 使织物获得丝一般的光泽 织物经过丝光后其强力延伸度和尺寸稳定性等物理机械性能有不同程度的变化纤维的化学反应和对染料的吸附性能也有提高因此丝光已成为棉织品染整加工的重要工序之一绝大多数的棉织品在染色前都经过丝光处理 棉纤维在浓烧碱作用下发生不可逆的剧烈膨胀其主要原因是由于钠离子体积小不仅能进入纤维的无定性区而且还能进入纤维的部分结晶区同时钠离子又是一种水化能力很强的离子钠离子周围有较多的水分子其水化
15、层很厚当钠离子进入纤维内并与纤维结合时大量的水分子也被带入因而引起纤维的剧烈膨胀一般来说随着碱液浓度的提高与纤维结合的钠离子数增多水化程度提高因而纤维的膨胀程度也相应增大当烧碱浓度增大到一定程度后水全部以水化状态存在此时若再继续提高烧碱浓度 对每个钠离子来说 能结合到的水分子数量有减少的倾向即钠离子的水化层变薄因而纤维膨胀程度反而减小 2 1.2 丝光工艺 布鋏丝光时棉织物一般在室温浸轧 180-280g/L 的烧碱溶液(补充碱 300350g/L)保持带浓碱的时间控制在 5060s 左右并使经纬向都受到一定的张力然后在张力的条件下洗去烧碱直至每千克干织物上的带碱量小于 71g 后才可以放松纬
16、向张力并继续洗去织物上的烧碱使丝光后落布门幅达到成品门幅的上限织物上 PH 为 781 影响丝光效果的主要因素是烧碱的浓度 温度 作用时间和对织物所施加的张力 烧碱溶液的浓度对丝光质量影响最大 低于 105g/L 时 无丝光作用 高于 280g/L丝光效果并无明显改善衡量棉纤维对化学药物吸附能力的大小可用棉织物吸附氢氧化钡的能力来表示称为钡值2 钡值100Ba(OH)Ba(OH)22的量未丝光棉纤维吸附的量丝光棉纤维吸附一般丝光后棉纤维的钡值为 130-150单从钡值指标来看烧碱浓度 180g/L 左右就已经足够了(钡值 150)实际生产中应综合考虑丝光棉的各项性能和半成品的品质及成品的质量要求确定烧碱的实际使用浓度 烧碱和纤维素纤维的作用是一个放热的应用 提高碱液温度有减弱纤维膨胀的作用从而造成丝光效果降低所以丝光碱液以低温为好但实际生产中不宜采用过低的温度因保持较低的碱液温度需要大功率的冷却设备和电力消耗另一方面如果温度过低碱液粘度显著增大使碱液难于渗透到纱线和纤维
