原动机实验室电子模拟及监控系统的设计

摘要

当今世界原动机的应用非常广泛，石油、化工、制药、发电等工厂的运行都离不开原动机以及转速控制系统。但是控制系统由于长期连续运行，控制系统就有可能出现非健康或者亚健康状态。一旦控制系统出现了故障就会直接给工厂造成巨大的经济损失，停机时间越长，损失就越大，所以对控制系统进行定期的检测、故障诊断、维修以及时排除故障显得尤为重要。
　　由于真实的执行器与被控对象体积庞大，同时考虑到成本和空间因素，在实验室配置原动机（如汽轮机、内燃机等）以及执行器等被控对象不太现实。为了方便在实验室对控制系统的速度以及其他与原动机相关的参数进行闭环实验，同时可对控制系统进行监控，研究一套功能齐全针对原动机与执行器的电子模拟系统变得十分重要。
　　本文的系统设计包括两部分，第一部分是对原动机及其执行机构电子模拟的硬件电路部分，第二部分是对控制系统进行实时监控的系统设计。硬件电路设计主要以速度闭环为主，包括I/V变换、V/F变换和一系列信号调理电路，同时为了对原动机（如汽轮机）的其他参数进行闭环实验，设计了相应的随动电流源。监控系统利用组态王设计了一系列人机交互界面，对控制系统进行实时监控，实现了PC机与控制系统的通讯。同时也可通过数据或者图像的监测对控制系统的故障进行报警以及时排除故障。
　　最后，将设计的电子模拟系统与美国WOODWARD公司生产的505E数字调速器对接组成闭环系统进行闭环实验，利用监控系统进行实时的监控，实验证明，所设计的硬件电路和监控系统能够较好的实现信息实时显示功能，并能够对控制系统进行控制。

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第一章 绪论

1.1 本课题研究的背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 研究主要内容

第二章 现场系统的简介

2.1 原动机（水、汽轮机等）转速简介

2.2 调节阀执行机构的工作原理

2.3 汽轮机抽汽时运行工作原理

2.4 505/505E调速器功能简介

2.5 505E系统PID控制介绍

2.6 本章小结

第三章 原动机与执行器电子模拟系统的硬件设计

3.1 速度闭环模拟系统的设计

3.2电流源的设计

3.3硬件实现

3.4 本章的难点

3.5 本章小结

第四章 现场监控系统的软件设计

4.1 组态王简介

4.2 基于组态王的监控系统设计

4.3 监控系统人机交互界面的设计

4.4 软件调试

4.5 监控系统设计过程中的难点

4.6 本章小结

第五章 电子模拟系统的闭环实验与系统的监控实验

5.1 电子模拟系统的闭环实验与系统的监控实验

5.2 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢