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1、卓鑫毕业设计论文南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文） 学院（系）： 电子与电气工程学院 专 业： 自动化 学 生： 卓鑫 指导教师 ： 罗鹏晖 完成日期 2012 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）基于智能仪表和ADAM模块的过程控制实验对象设计 Design of Experiment Object Based on Intelligent Instrument and ADAM Module 总 计： 22 页表 格： 2 个插 图 ： 14 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文） 基于智能仪表和ADAM模块的过程控制实验对象设计 Design of
2、Experiment Object Based on Intelligent Instrument and ADAM Module学 院（系）： 电子与电气工程学院 专 业： 自动化 学 生 姓 名： 卓鑫 学 号： 104091020031 指 导 教 师（职称）： 罗鹏晖（副教授） 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology基于智能仪表和ADAM模块的过程控制实验对象设计自动化专业 卓鑫摘 要本课题是用智能仪表和ADAM模块做调节器，对模拟工程现场的压力、温度、流量、液位四大参数进行控制，设计过程控制实验装置。具体设计了模
3、拟工程实际的一阶、二阶大小惯性的实验对象，包括水箱、夹套锅炉、流量管道、水泵供水、循环储水箱、机械台架等。为控制对象选用安装了温度、压力、流量、液位传感变送器，为控制回路执行调节选用安装了调节阀、电加热丝以及流量管道等。关键字 控制对象；机械台架；水泵；传感器；调节阀Design of Experiment Object Based on Intelligent Instrument and ADAM ModuleAutomation Specialty ZHUO XinAbstract: This topic uses intelligent instrument and ADAM modu
4、le as regulator, to control four parameters of simulate the engineering field of pressure, temperature, flow, liquid level, which design process control experiment device. The paper primary design the simulation engineering practice of the first and second order size of inertia subjects, including w
5、ater tank, clip set of boiler, flow pipe, water pump water supply, circulation water storage, mechanical test bench and so on. Install the temperature, the pressure, flow, liquid level sensor for the object of control, and for regulating executive control circuit choose install the regulator, electr
6、ic heating silk and flow pipe and so on. Keywords: Control object; mechanical bench; water pump; sensors; regulator目 录1 引言12 智能仪表和ADAM模块以及力控的基础知识简介12.1 智能仪表介绍12.2 ADAM硬件的基本知识22.2.1 ADAM-4000系列的硬件介绍22.2.2 ADAM-4000内部的配置23 控制对象的机械台架设计和安装33.1 控制对象机械台架的设计和安装33.2 主要实验设备的安装34 主要设备的选型及功能简介74.1 储水箱的设计74.1.1
7、 储水箱的选型及安装74.1.2 水泵的选用和安装74.2 温度对象的设计84.2.1 夹套锅炉体设计84.2.2 温度传感器的选用和安装94.2.3 管道的选用94.3 压力对象的设计104.3.1 压力变送器的选型104.3.2 管道的选用124.4 流量对象的设计134.4.1 调节阀选用和安装134.4.2 流量传感器的选用和安装154.4.3 管道的选用164.5 水箱对象的设计174.5.1 水箱体的设计和安装174.5.2 上下水箱液位传感器的选型及介绍174.5.3 管道的选用19结束语20参考文献21致谢221 引言过程工业包括化工、石油化工、炼油、钢铁、有色冶金、电力、轻工
8、、医药、生物化工、精细化工、食品、防止以及半导体生产等工业部门，占国民经济生产总值的一半左右。在现代工业生产过程中，随着生产规模的不断扩大、生产过程的强化、对产品质量的严格要求以及各公司之间的激烈竞争、资源与能源的紧缺以及人类生存环境条件的恶化，对过程专业的自动控制要求越来越高，人工操作与控制已远远不能满足现代化生产的要求。因此过程控制系统已成为工业生产过程中必不可少的装备，为保证现代企业安全、优质、低消耗和高效益生产提供了有效的技术手段1。自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。原始操作系统是操作工通过眼、脑、手相互配合完成对控制对象的控制，操作工与所控制的设备构成一个人工控制系统
9、。然而，人工控制难以满足现代工业对控制精度的要求，特别对于现代流程工业，典型的生产装置需要控制的回路多达几百个，人工控制几乎不可能完成。如果能用一些仪表或自动化装置代替操作工的眼、脑、手来自动地完成控制任务，不仅能大大减轻操作工的劳动强度，而且可大大提高控制精度与工作效率。由此我们引出了智能仪表和ADAM模块以及其它调节与控制装置。用智能仪表和ADAM模块对模拟工程现场的压力、温度、流量、液位四大参数进行控制。用管道、水箱、锅炉模拟过程工艺设备，用智能仪表、ADAM模块、变频器、调节阀做控制器和执行器，能够对温度、压力、流量、液位进行单双回路控制，设计过程控制实验装置。其中测量变送器、控制器和
10、执行器分别具有操作工的眼、脑、手的功能。2 智能仪表和ADAM模块以及力控的基础知识简介2.1 智能仪表介绍本次设计主要用的宇电公司的AI808/AI808P、AI808H。AI808/AI808P是宇电公司开发的人工智能控制器，出入采用数字化校正系统，内置常用热电偶和热电阻非线性化校正表格，测量精度高达0.2级；采用先进的模块化结构提供丰富的输出规格，能广泛满足各种应用场合的需要；此外采用先进的AI人工智能调节算法，无超调，具备自整定功能。AI808H含有50段程序编程能力，具有很好的扩展性2。AI808H型流量积算仪可对物质的质量、体积、长度、流量进行累计计算并可进行批量控制。它采用技术成
11、熟且已大量生产AI系列仪表通用硬件，配合优秀的流量积算仪软件，使仪表具备功能丰富，编程简便、抗干扰性好、可靠性。2.2 ADAM硬件的基本知识2.2.1 ADAM-4000系列的硬件介绍(1)ADAM-4017 ADAM-4017是16位A/D 8通道的模拟量输入模块，可以采集电压、电流等模拟量输入信号 。(2)ADAM-4021ADAM-4021是模拟量输出模块，它接收到主机的请求信号后，就将数据通过RS-485网络按照所需的格式发送出去。(3)ADAM-4520ADAM-4520隔离转换器可在以前配置的RS-232系统中充分利用RS-422和RS-485的优点。它可以将RS-232信号转换
12、为隔离RS-422或RS-485信号。不需要对PC硬件或软件做任何修改。ADAM-4520可以让使用标准的PC硬件构建一个工业级、长距离通讯的系统，仅需两根导线就可以构建一个RS-485网络。传输速率最高可达115.2Kbps3。2.2.2 ADAM-4000内部的配置(1)打开桌面上的ADAM-4000 Utility。(2)选中COM1，内部数据可以采取缺省值，点击工具栏快捷键search：(3)COM1下方会出现ADAM-4017、ADAM-4021图标4，如图1所示：点击各图标，就可以进行配置，若实用某个通道，就在这个通道前打。另外各模块的地址必须设好，且各模块地址不能设重复，后面的实
13、验需要用到这个地址。 图1 ADAM4000系列的参数设置3 控制对象的机械台架设计和安装3.1 控制对象机械台架的设计和安装本实验装置的设计目的在于模拟工业现场对工业生产过程进行控制。设计时力求与工业现场保持一致，尽可能的达到工业现场所能达到的效果。为达到这种效果，设计时也考虑引入外部干扰，尽可能再现工业现场情景（如：在做温度对象设计时，我们引入了循环水来代替进行降温的流动水，虽然可能效果上有些小差别，但大体上能起到类似效果）。本机械台由长方体框架作为主结构，内部安装固定三角铁作为固件结构。所用材料均是规格为30303的角钢，通过人工截取，用螺丝、三角片固定组建而成。主体为长、宽、高为150
14、cm、50cm、205cm的长方体。内部由角钢支撑和固定各检测元件、变送器、控制阀、取源点及控制对象。所有现场接线排线也依附于角钢铁架，既能方便操作，又能有效的保护人身安全，符合工业现场设计规则。3.2 主要实验设备的安装本控制现场用到的主要设备有磁力驱动泵、智能调节阀、压力变送器、温度传感器、液位传感器及变送器、流量传感器及变送器（涡轮流量计）、加热丝等。为了更好的利用空间，本次设计将长方体角钢架大体划分为四层。第一层安放作为水源的源水槽、磁力驱动泵和压力传感器。从源水槽出来用直径为20mm的铝塑管接到磁力驱动泵的进水口，这样才能与磁力驱动泵的进水口直径相符；然后用直径为12mm的铝塑管接到水泵的出水口，从出水口出来后所有管道都是用直径为12mm的铝塑管，因为这样才能满足磁力驱动泵的杨程和出水口直径。第二层安装智能调节阀、流量传感器。第三层内部架装锅炉和一个水槽，在锅炉底部安装
