高精度恒速恒压计量泵的研制

发布时间：2017-06-03 19:20

  本文关键词：高精度恒速恒压计量泵的研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：计量泵是一种定量输送各种介质的机械设备,它具有压力、流量等定量调节功能。它被广泛应用在需要进行液体介质输送过程的控制系统中。传统的计量泵调节压力和流量的精度难以满足现代化大规模生产工艺流程控制的自动化要求,特别是在有害液体、危险环境下等方面的计量。因此,对计量泵实现自动控制、实时监测、精确调节已势在必行。为解决上述问题,本课题就利用单片机技术,以STC12C5A60S2芯片为核心,并考虑各种抗干扰措施,而且对传统的计量泵的传动部分作了部分的改变,研制开发了高精度恒速恒压计量泵。本论文的研究主要分为硬件部分的设计和软件部分的设计两部分。软件部分又包括上位机应用软件的开发和下位机程序的设计。 机械传动部分采用伺服电机驱动蜗轮蜗杆转动,蜗轮通过滑键带动丝杠移动,丝杆通过螺母来推动活塞上下运动,最终达到对计量泵的调节。硬件电路部分采用STC12C5A60S2芯片为核心,它的机器周期1T,是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换,针对电机控制,强干扰场合。伺服驱动系统使用西门子的SINAMICS V80。SINAMICS V80采用了全新的伺服驱动技术,无需设置任何参数,无需增益调节,便可以实现极高的定位精度。编码器采用OMRON多相位输出光电编码盘,与电机同轴,电机每旋转一周,码盘产生2500脉冲。A/D转换器采用美国Cirrus Logic公司推出的新型24位CS5532。它具有极低噪音、多通道Δ-∑型模拟/数字转换器,由于其采用电荷平衡技术和极低噪音的可编程曾益斩波稳定测量放大器,可得到高达24位分辨率的输出结果,精度高。 上位机主要是应用虚拟仪器软件LabVIEW开发的应用程序,它通过485总线与下位机建立通信,对下位机进行实时监测和控制。上位机可以有效的读取计量泵的压力、流速、流量等参数,能够对数据进行保存和生成报表,可以设置计量泵的压力、流量等参数。LabVIEW编写的人机交互界面非常友好,有很好的应用前景。下位机软件基于Keil C51软件平台,采用单片机C语言编写程序。Keil C51软件开发系统可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个流程,该集成系统可以编译C源程序,也可以编译汇编语言源程序。单片机C语言具有语言简洁、可移植性好、表达能力强、可进行结构化程序设计、生成高质量的目标代码等优点,能使编程及程序调试时间显著缩短。
【关键词】：高精度恒速恒压计量泵 STC12C5A60S2 485总线 LABVIEW Keil C51
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH32
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题背景8
• 1.2 课题的来源及其意义8-9
• 1.3 国内外的发展状况和趋势9
• 1.4 论文的结构和主要内容9-12
• 第二章 计量泵的技术指标和功能12-14
• 2.1 高精度恒速恒压计量泵主要技术指标12
• 2.2 高精度恒速恒压计量泵的功能12
• 2.3 高精度恒速恒压计量泵的工作原理和方式12-14
• 第三章 硬件部分设计14-38
• 3.1 硬件部分的总体设计14-15
• 3.2 单片机模块15-17
• 3.2.1 单片机的发展状况15
• 3.2.2 STC12C5A60S2单片机15-17
• 3.3 电源模块的设计17-20
• 3.3.1 线性稳压电源的设计17-18
• 3.3.2 开关稳压电源设计18-20
• 3.4 液晶显示模块20-22
• 3.4.1 基本概述20
• 3.4.2 基本特性和接口说明20-22
• 3.4.3 液晶接线电路的设计22
• 3.5 键盘模块22-25
• 3.5.1 按键的输入原理与电路设计22-24
• 3.5.2 按键开关去抖动24-25
• 3.6 A/D转换模块25-27
• 3.7 气动电磁阀控制模块27-29
• 3.8 压力传感器模块29-30
• 3.9 光电传感器和行程开关模块30-33
• 3.10 485总线通信模块33-35
• 3.11 伺服电机控制模块35-36
• 3.12 本章总结36-38
• 第四章 下位机软件部分设计38-54
• 4.1 单片机C语言的概述38-39
• 4.2 单片机C语言关于SFR及位的定义39-40
• 4.3 Keil软件简介40-41
• 4.4 液晶显示模块程序的设计41-43
• 4.5 键盘模块程序的设计43-45
• 4.6 A/D模块程序的设计45-50
• 4.7 串口通信模块程序的设计50-51
• 4.8 高精度计量泵的PID的控制算法51-53
• 4.8.1 PID控制器的控制原理51-52
• 4.8.2 PID控制器参数的整定52
• 4.8.3 PID控制算法的实现52-53
• 4.9 本章总结53-54
• 第五章 上位机软件部分设计54-62
• 5.1 上位机软件总体设计54-55
• 5.2 电子测量仪器的发展和特点55-56
• 5.3 上位机串口通信程序的设计56-57
• 5.4 LabVIEW对计量泵数据的读程序57-58
• 5.5 LabVIEW对计量泵数据写程序58-59
• 5.6 LabVIEW主界面控件的灰化处理59-60
• 5.7 LabVIEW对数据的存储和实验报表的生成60-61
• 5.8 本章小结61-62
• 第六章 系统的调试及其结果分析62-66
• 6.1 单缸恒压工作方式调试结果与分析63-64
• 6.2 单缸恒流工作方式调试结果与分析64-65
• 6.3 本章小结65-66
• 第七章 总结66-67
• 参考文献67-70
• 附录70-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间发表的学术论文74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：419028