基于MCU的智能流量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
摘要:本文論述和設(shè)計了基于新型MCU的智能流量監(jiān)控系統(tǒng)。本著小型化、智能化的原則,設(shè)計中采用Philips公司帶下載功能的高性能P89C51RD2單片機(jī)作為控制核心;設(shè)計了LED并配以小鍵盤構(gòu)成的便捷人機(jī)對話接口;輔以打印輸出、數(shù)據(jù)存儲、開關(guān)量輸出;系統(tǒng)采用AC-DC電源模塊為系統(tǒng)供電;構(gòu)成高精度數(shù)據(jù)采集處理平臺。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/170758.htm1 引言
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,各種流動介質(zhì)的計量問題及流量的精確測量己成為當(dāng)前工業(yè)測控系統(tǒng)、能源計量管理等領(lǐng)域的一個重要內(nèi)容。同時在石油化工、食品醫(yī)藥、加工制造等行業(yè)也都離不開流量計量問題,于是流量監(jiān)控就在諸多學(xué)科的共同關(guān)注下迅猛地發(fā)展起來,流量技術(shù)也吸收應(yīng)用了多種多樣的科學(xué)規(guī)律和工藝手段。幾乎對于任何流體人們都可以想到測量它的方案。流量監(jiān)控儀就是在這樣的背景下出現(xiàn)在智能儀表大家庭中的。
2流量監(jiān)控系統(tǒng)整體方案
流量監(jiān)控系統(tǒng)是流量計的二次儀表,它接收一次儀表、變送器的信號,進(jìn)行處理和運(yùn)算,并將計算的結(jié)果由顯示、控制單元進(jìn)行顯示和累積。近年來生產(chǎn)的工業(yè)流量計都是由一次儀表、變送裝置及二次儀表構(gòu)成的一個流量測量系統(tǒng)。流量顯示控制在流量測量系統(tǒng)中起著極其重要的作用,從某種意義上講,它的質(zhì)量優(yōu)劣代表了整個流量計的質(zhì)量好壞。對于流動波動或不斷變化的各種工業(yè)流體介質(zhì),沒有高性能、高運(yùn)算精度的流量顯示控制系統(tǒng),不可能準(zhǔn)確測量流量。
一個智能流量監(jiān)控系統(tǒng)就是要充分利用單片機(jī)體積小、功能強(qiáng)大、價格便宜、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)并配合一些外圍器件,通過編制合理的軟件程序完成流量高精度的控制的較先進(jìn)的一種計量系統(tǒng)。它可以充分利用系統(tǒng)的軟、硬件資源,方便完成高精度的補(bǔ)償運(yùn)算,并根據(jù)配接的流量傳感器類型通過良好的人機(jī)界面完成參數(shù)設(shè)置,調(diào)用不同的數(shù)學(xué)模型完成相應(yīng)的控制。
流量監(jiān)控系統(tǒng)的智能化就是要求這樣的系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)與各種不同的一次儀表配用,可以根據(jù)一次儀表自動選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算,同時考慮工況進(jìn)行補(bǔ)償以提高測量的精度。系統(tǒng)的整體設(shè)計思路:在控制系統(tǒng)中設(shè)置二級參數(shù),二級參數(shù)的設(shè)置通過面板上的按鍵完成,系統(tǒng)的顯示和控制要以二級參數(shù)的設(shè)置自動選擇運(yùn)算公式。本文以Philips公司的P89C51RD2HBP微處理器作為核心,構(gòu)成高性能流量監(jiān)控系統(tǒng),其系統(tǒng)組成如圖1所示。
3 流量監(jiān)控系統(tǒng)信號的測量
一個完整的智能測量系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分組成,在流量監(jiān)控中輸入的信號種類比較多,一部分是流量信號,另一部分則是與流量息息相關(guān)的物理量信號,例如溫度、壓力等,這些信號直接影響流量監(jiān)控的精度,特別是氣體流量的測量。因而,這里著重介紹這些信號的采集、處理方法以及相應(yīng)的補(bǔ)償分析。
3.1熱電偶測溫度及補(bǔ)償
由于在流量監(jiān)控中涉及到溫度補(bǔ)償,所以溫度信號也是儀表的一個重要輸入信號。工程上大多采用使用廣泛的熱電偶、熱電阻以及溫度變送器來進(jìn)行溫度的測量。因而,在系統(tǒng)中就要對這些信號進(jìn)行相應(yīng)的處理。
對于熱電偶的測量,實(shí)際上是測量熱電偶輸出的毫伏電壓信號。通過熱電偶電壓采集電路將毫伏信號采入,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后,再通過測量程序的多次修正,得到熱電偶毫伏電壓信號的數(shù)值,之后查相應(yīng)的熱電偶分度表,從而得到溫度值。圖2為熱電勢采集電路。
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