基于現(xiàn)場(chǎng)總線的文丘里氣體流量計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)場(chǎng)總線(Field Bus)是一種安裝在過(guò)程區(qū)域內(nèi)的數(shù)字通信技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表、自動(dòng)控制裝置之間的雙向、串行通信。它將單個(gè)分散的、數(shù)字化測(cè)量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)總線互聯(lián)實(shí)現(xiàn)信息的交互，從而使不同網(wǎng)絡(luò)、不同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息共享。PROFIBUS是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)廠商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)、流程工業(yè)、電力、建材工業(yè)等領(lǐng)域的自動(dòng)化控制。目前，PROFIBUS總線在水泥工業(yè)的自動(dòng)化控制中已有大量的

2、應(yīng)用，構(gòu)建了許多成功的現(xiàn)代全集成自動(dòng)化控制系統(tǒng)(TIA)。基于PROFIBUS總線的TIA系統(tǒng)要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與儀表具有PROFIBUS通信功能。因此，傳統(tǒng)儀表的通信技術(shù)改造和基于PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備研發(fā)是我們面臨的課題。 文丘里流量計(jì)是水泥工業(yè)中常用的氣體流量測(cè)量?jī)x表，傳統(tǒng)的文丘里流量計(jì)沒(méi)有PROFIBUS通訊功能。論文以傳統(tǒng)的文丘里流量測(cè)量系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在不降低其測(cè)量精度的前提下，研究使其具有PROFIBUS-DP總線通

3、信能力的實(shí)現(xiàn)方法；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究相關(guān)控制算法和技術(shù)，使其具有面向簡(jiǎn)單對(duì)象的獨(dú)立閉環(huán)控制功能。從而使文丘里流量計(jì)成為基于PROFIBUS的TIA系統(tǒng)的集檢測(cè)、控制與通信為一體的智能化DP從站，以滿(mǎn)足了現(xiàn)代水泥工業(yè)生產(chǎn)的要求。 論文對(duì)文丘里流量計(jì)的核心結(jié)構(gòu)文丘里管進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先對(duì)文丘里流量計(jì)的原理進(jìn)行詳細(xì)分析，建立了流量計(jì)的檢測(cè)數(shù)學(xué)模型；以此為基礎(chǔ)，提出了文丘里管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的若干優(yōu)化準(zhǔn)則；論文以功能集成化流量計(jì)為研究目標(biāo)

4、，在深入分析PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了流量計(jì)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)形式；設(shè)計(jì)了基于89C52單片機(jī)的流量計(jì)控制系統(tǒng)，并以?xún)?nèi)嵌PROFIBUS通信協(xié)議的SPC3芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與總線主站的通信，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)。 論文研究了流量計(jì)的基于參數(shù)自整定的PID控制算法及其計(jì)算機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)方法；為提高從站的檢測(cè)與控制的實(shí)時(shí)性和可靠性，將現(xiàn)場(chǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理、人機(jī)交互等事務(wù)性工作交給網(wǎng)絡(luò)主站完成，而從站專(zhuān)心于底層檢測(cè)與控制。在系