【摘要】：液態(tài)氣體在工業(yè)生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用,對于液態(tài)氣體的存儲,通常需要測量其在存儲罐內(nèi)的溫度、液位等參數(shù),以判斷其余量不足或發(fā)生泄露。但液態(tài)氣體普遍存在如低溫、有毒等問題,且一般以罐群方式存儲,不便直接測量上述參數(shù)。如何在液態(tài)氣體余量不足時自動進行灌裝以維持存儲罐內(nèi)溫度和液位的穩(wěn)定,以及在發(fā)生泄漏事故時報警并緊急關(guān)閉控制閥,實現(xiàn)液態(tài)氣體存儲的智能化監(jiān)測和控制顯得尤為重要,相關(guān)儀器的研發(fā)一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。目前,國內(nèi)外相關(guān)儀器通常采用老式按鍵控制、液晶顯示,存在功能簡單、實時響應(yīng)性差、設(shè)備組網(wǎng)性能差缺點。針對現(xiàn)有設(shè)備的使用特點,為了增加用戶體驗、聯(lián)動控制、測量精度、反應(yīng)速度,本文提出了一種基于ARM9硬件平臺運行于WinCE環(huán)境下的液態(tài)氣體溫度及液位多設(shè)備組網(wǎng)測控系統(tǒng)設(shè)計方案,通過傳感器、反饋控制和智能狀態(tài)顯示等過程,提高WinCE環(huán)境下多臺液態(tài)氣體組網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的自動反饋控制能力、解決多臺設(shè)備之間組網(wǎng)聯(lián)動時通信的沖突問題以及提高采集傳感器數(shù)值的精度。系統(tǒng)采用7寸觸摸液晶屏改變用戶體驗,底層數(shù)據(jù)采集板采集數(shù)據(jù),通過232接口與液晶屏傳遞數(shù)據(jù)。論文主要難點是WinCE環(huán)境下的軟件算法,實現(xiàn)高效組網(wǎng)反饋控制,以及提高精度的屏蔽硬件差異的算法。論文的工作內(nèi)容體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)針對現(xiàn)有反饋控制系統(tǒng)功能單一的問題,在WinCE平臺上設(shè)計反饋控制系統(tǒng),預(yù)警并啟動輔助聯(lián)動后進行自動反饋控制。自動反饋控制時,在模糊反饋控制算法基礎(chǔ)上改進并提出了多條件區(qū)間模糊動態(tài)反饋算法,利用該算法實現(xiàn)多線程任務(wù)和定時器配合的軟件程序,完成針對預(yù)設(shè)條件區(qū)間進行的反饋控制。因此調(diào)控條件不再是單一門限,而是動態(tài)的可以由用戶預(yù)設(shè)而改變的區(qū)間。系統(tǒng)經(jīng)現(xiàn)場測試驗證了方案的可控性,響應(yīng)速率小于0.1秒。(2)針對液態(tài)氣體罐群的控制需要,多臺設(shè)備間必須進行通信聯(lián)動,為解決多設(shè)備聯(lián)動時通信碰撞的問題,在查表和分組算法的基礎(chǔ)上提出了在WinCE環(huán)境下的485總線設(shè)備間的復(fù)合型通信防碰撞算法。組網(wǎng)系統(tǒng)采用標準輸出半雙工RS485總線接口,可供上位機讀取記錄。應(yīng)用碰撞繞避算法的液態(tài)氣體監(jiān)控系統(tǒng),經(jīng)現(xiàn)場測試驗證了方案的可靠性,成功應(yīng)用于5臺設(shè)備組網(wǎng)聯(lián)動通信控制。(3)本文研究的PT1000電阻型溫度傳感器在底層數(shù)據(jù)采集板測量過程中,隨溫度范圍變化而改變阻值,通過運放電路轉(zhuǎn)換為電壓信號,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字電壓值。由于硬件差異,得到的電壓值卻與溫度變化成非線性關(guān)系,而溫度差異會造成反饋控制判斷不準確。為了更精確的量化測量溫度值,在曲線擬合算法基礎(chǔ)上改進并提出逐次逼近曲線擬合算法,通過多個溫度采樣點在軟件內(nèi)部進行多點分區(qū)間曲線擬合校準,得出溫度與電壓的區(qū)間關(guān)系公式組,經(jīng)過這些公式組得出的數(shù)字電壓值與傳感器的阻值及真實溫度有很好的匹配,可以極大消除由運放的非線性特性和電阻精度誤差造成的原測量過程測量值誤差很大的現(xiàn)象,最終達到屏蔽硬件差異的效果。最后將測量結(jié)果存儲在WinCE數(shù)據(jù)庫文件里并進行實時顯示。該算法經(jīng)現(xiàn)場測試驗證了方案的可靠性和穩(wěn)定性,系統(tǒng)精度達到1.5%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ116;TP277

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本文編號：2344320