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1、东北石油大学课 程 设 计课 程 控制系统综合实验 题 目 氨气处理控制系统 院 系 电气信息工程学院 专业班级 自动化08-2班 学生姓名 纪韩笑 学生学号 080601140204 指导教师 霍凤财 2010年 8 月 13日东北石油大学课程设计任务书课程 控制系统综合实验 题目 氨气处理控制系统 专业 自动化 姓名 纪韩笑 学号 080601140204 主要内容：通过运用组态王软件对氨气处理控制系统进行过程的分析和展示，制作主控界面，趋势界面，仪表界面来增加对过程控制的认识和理解。基本要求：（1）首先了解氨气处理控制系统，有一个全面大概的认识，对氨气处理控制系统进行工艺过程分析。（2）
2、通过认识各种仪表和传感器，制作氨气处理控制系统的总体系统设计。（3）通过组态王软件，制作氨气处理控制系统的主控界面，趋势界面和仪表界面。（4）总结全部的过程，对整个实验进行总结分析。参考资料：1张立臣.电技术概论M.北京:电子工业出版社,2006.2陶苏东,荀堂生,张盛智.电气设备及系统M.北京:中国电力出版社,2006.3曾朝阳.模拟集成电路设计M.北京:机械工业出版社,2005.4胡俊达.子电气设备工艺设计与制造技术M.北京:机械工业出版社,2004.5付家才.电气控制工程实践技术M.北京:化学工业出版社,2004.完成期限 2010.8.22010.8.13 指导教师 专业负责人 201
3、0年 7 月 12日目录第1章 氨气处理控制控制系统工艺分析. 11.1 氨气处理控制系统基本组成. 11.2 数字仪表的主要技术指标. 1第2章 氨气处理控制控制系统设计. 32.1 氨气处理控制系统仪表的选择. 32.2 氨气处理控制系统传感器的选择. 42.3 氨气处理控制系统控制方案分析. 4第3章 基于组态王的氨气处理控制系统监控程序设计. 63.1 氨气处理控制系统主控界面. 63.2 氨气处理控制系统趋势界面. 63.3 氨气处理控制系统仪表界面.6第4章 结论与体会. 7参考文献. 8附 录. 1控制系统综合实验第1章 氨气处理控制控制系统工艺分析1.1 氨气处理控制系统基本组
4、成随着社会科学技术的高速发展，资源短缺现象日益严重，尤其是与人类生存息息相关的水资源。随着我国信息产业的飞速发展,实现自来水收费管理的电子化、信息化及网络化已成为可能。氨气处理系统的智能化可以大大提高供水管理部门的工作效率，节约费用,用以改善供水设施，提高居民饮用水质量。本文以一种智能卡式氨气处理控制系统为研究对象，它结合了控制技术、计算机技术等多方面技术,是一种跨专业的电子信息化系统。智能氨气处理控制系统具体实现氨气处理的自动计量水流量、读写TM卡、控制阀门、显示报警等功能。控制系统电路由低功耗单片机、流量计、E2PROM存储电路、TM卡读写电路、LCD显示控制电路、阀门控制检测电路、电压检
5、测电路等组成。当用户将含有购水量等信息的TM卡插入氨气处理上卡座内时,控制阀在电控系统控制下开通供水通道。用户每用一个计量单位（10升）,计量电路便发出一组计量脉冲序列,该脉冲序列如经电控系统判定为有效,即可从已购水量中减去一个计量单位。当剩余水量达到报警值时,液晶汉字显示“请购水”;当水量为零时,控制阀自动关闭,水路即被切断,此时用户须重新持卡购水。在正常情况下,控制阀处于接通状态,只有当特殊事件发生时控制阀才从接通状态变为关闭状态。TM卡氨气处理控制系统由低功耗单片机、流量计量电路、E2PROM存储电路、TM卡读写电路、LCD显示控制电路、阀门控制检测电路、电压检测电路、实时时钟电路等组成
6、。1.2 数字仪表的主要技术指标 作为TM卡氨气处理控制系统核心部件的微控制器采用PHILIPS 51LPC系列中的P87LPC764单片机。这种单片机运行速度快、编程灵活、低功耗,自带4K字节OTP程序存储器、128字节的RAM,32字节用户代码区可用来存放序列码及设置参数,并且具有丰富的I/O功能和较强的中断能力,能够很好地满足TM卡氨气处理控制系统高集成度、低成本、低功耗的要求。在智能卡氨气处理控制系统中,信息的存储是非常重要的方面。因此,在本控制系统中,存储器采用2K容量的串行CMOSE2PROM-CAT24WC02,它是低电压、低功耗、长寿命（一百万次编程和擦除周期）的器件,采用I2
7、C总线数据传输协议,使用方便。用来存储总购水量、总用水量、上次购水量、卡号、氨气处理状态等信息。信息的载体-TM卡,采用单总线协议通讯,所有的读写操作均经一信号线（总线）和地线完成,所以读写电路极简单。LCD驱动器采用HT1621,它是128点、内存映象和多功能的LCD驱动器,特有的软件配置特性使它适用于多种LCD应用场合,用于连接主控制器和HT1621的管脚只有4或5条。在本设计中,采用电阻和PNP三极管来控制HT1621的电源|稳压器,降低功耗,延长LCD的使用寿命。LCD平时处于关闭状态,当有TM卡插入、并确认有效卡或有其它状况时,LCD开启并显示本次购水、已用水量、可用水量、阀门状态等
8、信息。氨气处理的基表采用符合ISO4064B标准的单流旋翼式冷水氨气处理。该表计数机构与测量机构经磁耦合传动,采用干簧管水量计量发讯,每流经10升水时产生一脉冲;表内设有磁保护装置,具有较强的抗外磁干扰能力。水量计量脉冲通过由电容和电阻组成的防抖电路输入单片机,每输入一个脉冲,在存储器中减去相应水量。阀门控制是氨气处理控制系统中一个很敏感部分,关启阀门的可靠性差,将会给供水部门带来很大的问题。因此,我们自行设计了结构巧妙、关闭可靠、DC2.6-3.6V控制的电动陶瓷阀门,有效地解决阀门关闭不可靠问题。如图3所示为电动阀门的正反控制电路,当正向端输入高电平,反向端输入低电平时,阀门开启;反之,阀
9、门闭合。当单片机P1.6口输入低电平、P1.7口输入高电平时,三极管Q3、Q5、Q6导通,Q2、Q4、Q7截止,故正向端（ON）输出高电平,反向端（OFF）输出低电平,开启阀门,开启到位时,由单片机P1.5口输入检测信号,动作停止;反之,三极管Q2、Q4、Q7导通,Q3、Q5、Q6截止,正向端输出低电平,反向端输出高电平,关闭阀门,同样由单片机P1.6口输入关闭到位检测信号。为提高氨气处理运行的可靠性和安全性,采用分级电源电压实时检测,电压实时检测芯片采用RH5VL28和RH5VL30。当电源电压正常时,芯片的Vout脚为高电平;当电源电压小于3.0V时,RH5VL30的Vout脚输出低电平,
10、单片机检测到该信号后,控制液晶显示模块显示欠压,并关阀警告,提示用户更换电池;当电源电压小于2.8V时,RH5VL28的Vout脚输出低电平,单片机检测到该信号后,彻底关阀,直到用户更换完电池。第2章 氨气处理控制控制系统设计2.1 氨气处理控制系统仪表的选择智能数字显示控制仪表型号:CR15-TS-5运用单片微处理器技术，高亮数码显示，测量准确直观，数字设定式，具有上下限定报警功能，继电器控制输出，RS232数字传输接口，提供传感器激励电源。台式结构，操作简单，使用方便，功能齐全，性能稳定可靠。与动态扭矩传感器配套使用，用于动态扭矩、转速、输出功率等物理量的测量、显示、控制。面板显示：三组五
11、位高亮LED数码显示分别为输出功率、扭矩、转速、实时测量值。主要技术指标电源电压：220VAC10%/50Hz功耗：30W显示方式：三组5位LED显示显示精度：0.2级0.5级设定方式：数字设定频率输入信号扭矩：105kHz/05VCOMS（或集电极开路）转速：010kHz输出控制：继电器负1A220VAC/24VDC提供传感器激励电压：15V/0.5A，电气特点：绝缘阻抗：100M，使用温度：-1060，存贮温度：-2565温度范围：3585%RH。2.2 氨气处理控制系统传感器的选择MT 111A 磁敏电阻元件MT111A薄膜磁敏电阻元件，是采用NiCo合金材料和半导体工艺技术制作而成。具
12、有下列特点：1.在弱磁场下，具有很高灵敏度；2.能检测磁场方向和极性；3.频率特性优良，并具有倍频特性；4.宽的工作温度范围；5.标称阻值极大，元件功耗极小，适合于电池供电；薄膜磁敏电阻元件的技术指标：MT111A工作电压1.5 V5 10V输出电压（mV）30mV70mV测量范围Hy 50GS标称阻值（K）400 K 00 K700K灵敏度Sy0.28 mVVGS温度系数（恒压）-0.4 温度系数（恒流）-0.1 频率特性（KHz）0KHz 1000KHz工作温度（）-40120 封装M-102 工作原理：MT111A磁敏电阻元件的结构示意图和等效电路图，在1、3脚之间加一稳定的电压，有一微弱磁场作用于桥式磁阻元件时，在第2脚会出现随外加的磁场的变化而变化的信号。外形尺寸：SIP 7.06.32（mm）引脚说明：1.电源；2.输出out。 2.3 氨气处理控制系统控制方案分析为了使顺
