计量泵数显装置及自动控制系统的研究与开发

摘要

计量泵是一种具有介质输送和流量调节功能的流体机械，是现代流程工业生产的关键装备。它广泛应用于石化、造纸、食品、制药、水处理等行业。随着科学技术的发展，生产工艺流程控制的要求严格了，同样对计量泵的功能要求也日益提高。然而，传统的计量泵并不能随工况条件的改变，而正确的反映出流量的变化，特别是距泵的额定工况较远时，往往会导致一定的偏差。而且在流量显示的直观性、自我安全防护等功能方面，均难以满足现代化大规模生产工艺流程控制的要求，尤其在对有害液体的精确计量、危险环境下的调节操作等方面，传统设备就显得捉襟见肘。 本文在研究、分析影响计量泵流量因素的基础上，通过一些经验公式，总结出实际流量的数学模型，以AT89C55WD为核心开发出一套由数据采集器、液晶显示模块、变频器、压力传感器、报警器等组成的硬件和相应的控制软件为一体的自动控制显示系统。该系统的特点和功能主要是： 1)改进计量泵的流量显示方式，通过液晶数显替代指针式的显示模式，使流量显示更为直观。而且在流量计算中加入泵阀损失和压力损失等因素，提高了流量显示的精确度。 2)实现行程和泵速双重调节，控制系统可智能的根据不同的行程和泵速等参数，显示相应流量。 3)实现总流量控制和压力实时监测等功能，控制系统通过继电器自动切断电源，可进行总流量的控制，并且通过YL-A型压力变送器实时监测排出管路压力。 4)实现压力报警、切换电源等安全联锁功能。对管路堵塞造成的压力过载具有报警、自动切换以及故障排除后的自动恢复等功能。 5)本系统硬件设计简单、合理，软件功能可靠、强大，硬件资源留有一定的空间，软件开发采用了模块化的方案，易于开发新的功能软件模块，所以该系统为以后的功能扩展·形成升级的系列产品打下了良好的软硬件基础。 通过实验证明，该控制系统结构简单、操作方便、控制灵活、运行可靠，实现了人机对话，适用于各种类型的计量泵，有重要的工程应用价值和良好的推广前景。

目录

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2课题的来源及其意义

1.3文献综述

1.3.1 51单片机的发展及其开发语言

1.3.2计量泵机电一体化的发展

1.3.3国内外现状与发展趋势

1.4研究内容：

第二章计量泵控制系统总体设计规划

2.1计量泵工作原理

2.1.1基本工作原理

2.1.2泵的瞬时流量

2.1.3泵的平均理论流量

2.2控制系统开发过程及性能指标

2.2.1系统开发过程

2.2.2系统性能指标

2.3控制系统设计方案

2.3.1设计思想

2.3.2技术方案

2.4小结

第三章计量泵流量数显模型与安全联锁单元

3.1控制系统流量数显模型

3.1.1流量数显模型

3.1.2液体压缩容积损失

3.1.3泵阀滞后脚容积损失

3.2安全联锁单元

3.2.1安全联锁设计原则

3.2.2安全联锁的特点

3.2.3安全联锁措施

3.3小结

第四章计量泵控制系统总体设计

4.1控制系统硬件设计

4.1.1系统主控单元

4.1.2系统压力检测单元

4.1.3系统数据采集单元

4.1.4系统显示单元

4.1.5系统安全联锁单元

4.2控制系统软件开发

4.2.1软件开发的目标

4.2.2软件开发语言

4.2.3系统主程序

4.2.4数据采集程序

4.2.5功能模块程序

4.3控制系统抗干扰部分

4.3.1抗干扰概述

4.3.2硬件抗干扰技术

4.3.3软件抗干扰技术

4.4小结：

第五章实验与运行分析

5.1实验装置及其运行过程

5.2系统软、硬件调试

5.3流量测试与压力报警实验

5.4安全联锁实验

5.5实验数据及相关结论

5.6小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献：

致谢

附录