工业企业智能化测量控制仪表Intelligent flow measurement instrument design Author: Tutor:Abstract Intelligent measurement and control instrumentation is contained microcomputer or microprocessor measuring instruments, with the data stored on the arithmetic logic judgment and automation capabilities. The emergence of smart meters, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments, in recent years, intelligent measurement and control instrumentation developing rapidly. Domestic market has seen a variety of intelligent measurement and control instruments, for example, can automatically compensate for differential pressure orifice flow meter smart, intelligent temperature control procedures can be performed multi-zone temperature control device, and a variety of digital PID can be achieved complex control law smart regulator, and the ability of various spectral analysis and data processing intelligent chromatograph. With its small size, intelligent instruments, strong function, low power consumption advantages, rapidly in household appliances, research institutes and industrial enterprises have been widely used. In this thesis, microcontroller-based intelligent flow measurement and control instruments used in industrial production site, and its purpose is: Select the pipeline fluid flow setpoint temperature calibration procedure by eliminating internal fluid flow in the pipeline resulting temperature rise caused by traffic value and set value bias. The apparatus includes meter, thermometer, control valves, monitor, keyboard, controller chips and other components. The system selects the appropriate flow and temperature measurement facility to monitor the flow of accurate data, collected through ADC0809 chip will live analog data is converted to digital signal transmission to the controller chip AT89S52, PID operation is controlled by the signal converted by DAC0832LCN digital signal input to the stepper motor to drive the flow control valve at the set value level, to ensure the normal use of the instrument. The intelligent flow measurement and control instrument development is a wealth of intelligent measurement and control instrumentation; it is beneficial for the industrial field for more precise control of fluid flow. KEY WORDS: Smart meters(Intelligent measurement, flow control, temperature calibration 目录1绪论	1 1.1 智能化流量控制测量仪设计发展概况	1 1.2 课题研究来源	1 1.3 课题研究意义	2 1.4 本文的主要工作	2 2 主要技术介绍	4 2.1 传感器概述	4 2.1.1 传感器可选型	4 2.1.2 传感器选型结果	6 2.2 执行器	7 2.2.1 执行器选型标准	7 2.2.2 执行器可选型	8 2.2.3 执行器选型结果	8 2.3 芯片选择	9 3 流量测量控制仪	10 3.1 系统框架设计	10 3.1.1 系统原理框图	10 3.1.2 PID算法	11 3.1.3 系统概述	12 3.1.4 系统结构框图	13 3.2 电路设计	13 3.2.1 总电路图 (见附录F )	13 3.2.2 矩阵键盘电路	13 3.2.3 AT89S52管脚以及电路设定	14 3.2.4 A/D和D/A电路	18 3.2.5 LCD显示电路:	20 3.2.6 温度采集电路	22 3.2.7 复位电路	23 3.2.8 时钟电路	23 3.3 软件程序编写	24 3.3.1 主程序	24 3.3.2 温度读取函数	26 3.2.3 A/D、 D/A转换函数	27 3.3.4 PID调整函数	28 3.3.5 LCD显示函数	29 3.3.6 键盘扫描函数	30 4 系统联调	32 4.1 各按键作用	32 4.2 正常运行状况	32 结论	35 致谢	36 参考文献	37 附录	38 附录A 主程序	38 附录B 温度调节程序	44 附录C LED显示程序	46 附录D I2C总线驱动程序	49 附录E 键盘扫描程序	53 附录 F 总电路	57 附录G 英文参考文献	58 1 绪论1.1 智能化流量控制测量仪设计发展概况 智能化流量控制测量仪是以生产过程的流量参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制仪表。这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程(表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等)。通过对过程参量的控制,可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式,这是过程控制的主要方式。 智能化流量控制测量仪其目的和意义可以归结到以下几点: 随着计算机技术与过程控制技术的发展,人们对过程控制的目标已经提高到完善生产管理、提高产品质量、节约能源降及低生产成本的水平上来;这样就对当前过程控制的发展提出了很多新的要求,如何利用控制技术对生产过程进行更好的管理与控制,已越来越为企业所关注,实现整个生产流水线监控,实现企业的管控一体化已成为企业发展的必由之路。 自动控制的主要目标是在保证人身和设备安全的情况下,稳定生产工艺状况,避免人为因素造成产品质量和产量的剧烈波动,确保生产能够获得最大的效益 人难免会出现纰漏,智能仪器并不会出现主观的紊乱,还能为安全提供保证 1.2 课题研究来源 中国的工业自动化已经进入到21世纪,我国制造业的高速发展,拉动了对自动化仪器仪表与控制系统向国际水平发展的需求,我国新上的大型项目所用自动化仪器仪表和控制系统的先进程度的需求已经处于世界先进水平。当前我国正处于工业化中期。工业化、信息化、现代化、市场化和国际化“五化”息息相关。 智能化测量控制仪表是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器,拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。智能仪的出现,极大地扩充了传统仪器的应用范围近年来,智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表,例如,能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计,能够进行程序控温的智能多段温度控制仪,能够实现数字PID和各种复杂控制规律的智能式调节器,以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。随着工业工业企业 图1.1 系统的整体构成 2 主要技术介绍 2.1 传感器概述 2.1.1 传感器可选型 流量传感器按测量物理量可分为体积流量和质量流量;按结构类型可分为差压式、涡轮式、电磁式、流体振动式、转子式、往复活塞式、旋转活塞式、冲击板式、分流旋翼式、热动式和推导式质量流量传感器。 差压式流量传感器是利用伯努利定律制作而成的, 被测流量由节流变送器输送到压力传输通道,再到压力差传感器直到信号输出。 图2.1差压式流量传感器 涡轮式流量传感器是通过测量涡轮转速来读出流度,进而转化成流量。水表就是一种典型的涡轮式流量传感器。 图2.2 涡轮式流量传感器 电磁式流量传感器是基于电磁感应原理做成的,所以不能用于磁性流体的场合。 图2.3电磁式流量传感器 流体振动式流量传感器有涡街流量传感器和旋进式流量传感器两种类型。这是种新型的流量传感器,在将来很有发展前途。转子式流量传感器是种面积流量传感器,它有转子和锥管所组成,转子的高度就是流量读数。 图2.4流体振动式流量传感器 往复活塞式流量传感器象一个容器,可以测量累计的流量。它几乎不受流体性质的影响而且精度很高。 图2.5往复活塞式流量传感器 旋转式活塞流量传感器是在有压力差的情况下致使活塞运动,活塞的速度跟流量成正比,然后通过转化测量总流量。 图2.6旋转式活塞流量传感器 冲击板式流量传感器可以测量固定流量,它由冲击板和流量仪所组成,一般所测物体的单个重量不超过冲击板重量的百分之五。 分流旋翼式流量传感器主要用于测量气体流量,它具有体积小、重量轻、水平垂直都可安装的直接安装的有点。 图2.7冲击板式流量传感器 推导式流量计是种质量流量计,其实它是通过测量体积再乘以密度,然后由运算器计算得出质量。按照补偿类型有密度和温度、压力两大类。 图2.8推导式流量计 2.1.2 传感器选型结果 本文假设的是用于非可燃化学药剂的流量测量。因此,选用DS18B20数字温度传感器 图2.9 DS18B20数字温度传感器DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式,型号多种多样,有LTM8877,LTM8874等等。