全自动工业分析仪测试系统的研究与设计

发布时间：2017-06-13 18:03

  本文关键词：全自动工业分析仪测试系统的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于煤炭的水分、挥发分、灰分以及固定碳成分含量分析是当前工业分析仪的主要用途之一。煤的工业分析对于煤的等级划分、性质判定以及分类都有着十分重要的意义,在后续煤炭的运输储存、加工使用都有着指导性作用。随着科技的进步和微电子技术的普及,工业分析仪向着自动化、高精度、多功能方向有了长足发展。本设计综合考虑了当前工业分析仪的发展趋势、系统稳定性、各类标准要求,提出了以Delphi为软件开发平台,采用PC机与下位机以应答模式,完成控制系统的整体设计。本文立足于煤炭中各成分(水分、挥发分、灰分、固定碳)的定义以及各种工业分析的方法,结合我国此类标准要求(国标),得出了全自动工业分析仪的基本技术参数,再根据该参数确定了全自动工业分析仪仪系统设计方案,包括机械结构设计和硬件电路设计。其中硬件电路包括:系统主电路、控制器输入输出电路、运动部件控制电路以及通信电路和温度采集电路。然后根据已有的硬件资源,完成对系统的软件设计。该部分由上位机软件和下位机软件组成,其中重点在与上位机软件设计,上位机软件包括:通讯软件设计,主要是Modbus通讯协议介绍和上位机CRC校验方法的软件实现以及串口通信具体参数设计等;测试功能软件设计,是为实现上位机发送机指令和查询下位机以及检验下位机返回值的具体软件实现方法,包括数据分析子程序、上下位机应答子程序、主程序等具体软件代码及说明。本设计中除了使用Modbus的CRC校验以外,还通过数据分析子程序对下位机返回值再次校验,确保问答的准确性。本文单独开辟一章详细介绍模糊PID控温,从模糊控制原理、PID控制原理进行详细介绍,然后提出以PLC为控制器的模糊PID控制方案。该方法的实现过内容包括模糊变量确定、模糊规则的确立,对变量进行模糊化和解模糊化等。运用Matlab的强大运算功能,运算得到模糊控制表,根据模糊及控制表对PID参数进行调节,达到最终控温目的。在完成所有理论和设计方案后,最终对该方案中各个功能块进行验证性实验,实验内容为通讯、运动部件控制、温控系统等,根据实验结果分别从上下位机通讯稳定性、步进电机定位及识别精度、温度控制的灵敏度和准确度这几方面来评价。在对单独功能模块实验验证完成后,接着对整个系统进行整机调试,实验结果及过程满足全自动工业分析仪的基本技术参数要求。
【关键词】：全自动工业分析仪 Delphi 可编程逻辑控制器(PLC) Modbus 模糊PID
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH86
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 工业分析仪的发展现状及趋势13-15
• 1.3 本课题主要内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 煤的工业分析方法17-28
• 2.1 煤炭的工业分析方法17-19
• 2.1.1 经典热分析法17-18
• 2.1.2 快速分析法18-19
• 2.2 煤的分析指标19-21
• 2.2.1 煤的水分（moisture content of coal）19-20
• 2.2.2 煤的灰分（Ash content of coal）20
• 2.2.3 煤的挥发分（volatile matter of coal）20-21
• 2.2.4 煤的固定碳 fixed carbon of coal21
• 2.3 煤分析指标的分析方法21-26
• 2.3.1 煤的水分测量方法21-23
• 2.3.2 煤的灰分分析法23-25
• 2.3.3 煤的挥发分测定25-26
• 2.3.4 煤的固定碳计算26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 全自动工业分析仪机械结构和硬件电路设计28-42
• 3.1 工业分析仪主要技术指标28
• 3.2 工业分析仪机械结构设计28-32
• 3.3 工业分析仪的硬件电路设计32-41
• 3.3.1 工业分析仪控制系统结构32-33
• 3.3.2 硬件选型33-35
• 3.3.3 主要电路设计35-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 软件设计42-58
• 4.1 下位机程序设计42-44
• 4.2 上位机程序设计44-57
• 4.2.1 上位机界面设计45-47
• 4.2.2 上位机通讯设计47-50
• 4.2.3 测试功能的实现50-57
• 4.3 总结57-58
• 第五章 基于模糊PID的控温系统设计58-73
• 5.1 模糊PID控制58-62
• 5.1.1 模糊控制58-62
• 5.1.1.1 模糊控制的输入输出58
• 5.1.1.2 模糊控制的规则确立58-59
• 5.1.1.3 模糊化和解模糊化59-62
• 5.2 控温系统设计62-63
• 5.3 模糊PID系统的实现63-70
• 5.3.1 确定语言变量64
• 5.3.2 语言值隶属度函数64-65
• 5.3.3 建立模糊控制规则65-67
• 5.3.4 Matlab运算67-70
• 5.4 PLC控温程序实现70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 实验与系统调试73-88
• 6.1 通讯调试73-76
• 6.1.1 PLC与PC机通讯73-75
• 6.1.2 电子天平与上位机通讯75-76
• 6.2 步进电机运动控制调试76-79
• 6.3 控温系统调试79-83
• 6.4 整体调试83-87
• 6.4.1 整机调试83-85
• 6.4.2 耐久实验85-87
• 6.5 本章小结87-88
• 第七章 总结与展望88-90
• 7.1 总结88-89
• 7.2 展望89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文情况96

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