外文翻译译文-基于动态分发装置基础上的可燃气体的可编程逻辑控制器

中北大学 2013 届毕业设计说明书第 1 页 共 5 页基于动态分发装置基础上的可燃气体可编程逻辑控制器摘要根据采用的产品标准的各种可燃气体探测器，我们设计了一种适用于气体分配装置不同的性能测试。该设备采用 PLC 与 HMI 设备的质量流量计控制输出，可以调节的可燃气体的气体混合物和比例连续输出流。它提高了测量精度和有效测试的效率。关键词：气体分布装置，动态方法，PLC，人机界面，质量流量可燃气体探测器被广泛应用于住宅楼宇，公共场所，工业用地，矿山和可燃气体探测器等。他们发挥着至关重要的作用，为人类生活和生产的安全。在使用和工作原理，有几种类型的检测器。例如，催化装置中使用的扩散或抽吸模式，红外使用单点和光束探测器的光谱吸收装置，即通道打开探测器。根据不同的检测器的产品标准，我们需要不同的测试性能的测定探测器。所以，在不同的测试方法之间找到共同点，并指定测试设备，以满足这些测试要求，就是现在的移动设备的发展。1 分配方法的选择在最开始的时候，该气体分配时，应首先确定的是，有两种气体分派方式，静态模式和动态模式的常规方法。前者申请在实验中需要一个单一的体积分数，使用气密性容器来制备气体混合物。这方法是为了制造和目标浓度的一致的气体混合物，适用于检测器的性能进行测试。但当它不在测量范围内时，就不能够持续的表现给出结论。而且由于空间的限制，在气密性容器中，它是不适合大尺寸和校准的检测器，或者在大规模生产中用来测试。与静态的形式相比，动态气体分配方法，可以连续地调节输出的浓度和流量，并切它并不限于探测器的大小。这是适用于测试和校准点型通道打开探测器。由于气密容器是没有必要的，装置的结构可以更简单，重量更轻。所以我们选择的动态形式气体分配方法。2 技术要求为了对各类探测器的性能进行测试，应该两个方面，检测精度和响应时间。测试所需要的分配装置会提供稳定流量的气体混合物和准确的比例。例如，国家标准GB15322 规定测试气体流量 0.5L/MIN 的浓度范围是 190LEL 。当测试对象是打开的路径时，应该充满高浓度的可燃性气体和氮气的混合物。要求在分配装置里应该具有一个成分分析，测量范围大的功能，但也应该具有较大的输出流量和较少的分配时中北大学 2013 届毕业设计说明书第 2 页 共 5 页间，以便提高测试的效率。气体分配装置的规格如下：测量范围为从 0 的可燃性气体至 100体积分数的混合气体，输出流量是 02L/MIN。3 系统组件分配装置是以西门子 S7-200 PCL 作为主控制单元。它形成了一个良好的人机界面，采用西门子 TP177 微型计算机触摸屏，并拥有完整的 I / O 功能的模拟和数字输入和输出模块。由于良好的电磁兼容性，PLC 不仅可以应用于实验室测试，而且也可用于恶劣的工业用地，可以用于在大规模的校准工作中。跟据这次的检测，需要洁净的空气或者是氮气用作测试气体混合物的背景气体。它有一个双通道系统，使用流量为每立方米的可燃性气体和背景气体来控制。EL-FLOW 型质量流量为米的装置，这是由由布琅轲锶标准，这是一个从 0 到 5 升每分钟的测量范围，提供了 DC05V 模拟 I / O 信号。随着两米连接到模拟量 I/ O 模块，PLC 可以进行实时设置和收集气体流量。用PLC 的数字量输出模块来控制电磁阀通道或者进行气体源切换。此外，该设备还具有煤气泄漏报警器，紧急关断功能。在气体分析仪，该设备配备西门子 Ultramat6 红外光谱吸收气体分析仪，测量范围为 0-100体积分数。4 系统设计图 1 显示了分配装置的结构。易燃气体和氮源来自气瓶，清新的空气由气泵提供的。质量流量计是 3bar，输出输入压力 1bar。通过 HMI 装置（触摸屏），PLC 进行的测试为气体的分布参数，主要包括气体混合物的流量 L（升每分钟），气体混合物的可燃性气体中的 n 的体积分数，和可燃性气体 N1 的体积分数。易燃气体输出流量的L1 和背景气体输出流量 L2 分别由下面的公式计算。L1=Ln/n1 （1） L2=L (1-n/n1) （2） 根据公式，PLC 计算出两个通道的气体流量，并且设置数-模转换为 DC0-5V 模拟式中的质量流量计的输出值。同时，PLC 的输出收集质量流量计的信号，并显示 HMI设备上的实际气流。在有微调键的触摸屏幕上，用户可以调节易燃气体和输出的气体流量的比例，还可以连续测试在测量的范围内的检测器的性能。数字 I / O 接口方面，用户可以控制电磁阀管道切换操作 HMI 设备。为了避免在这个过程中的气体发生燃气泄漏，该设备还配备有易燃气体传感器。传感器有报警输出继电器，当他们发出警报，继电器触发数字输入信号，以使该设备关断。在同一时间，背景气体清除管道。中北大学 2013 届毕业设计说明书第 3 页 共 5 页图 1. 分配装置的结构5 指定软件将 PLC 程序写入西门子 STEP74.0 中，配置 HMI 设备与西门子 WinCC2008。系统初始化后，PLC 程序的主程序用来实现模拟和数字 I/ O 子程序、固定参数设置和收集质量流量计。该方案还包括洁净空气吹扫煤气管道的中断子程序，气体泄漏检测报警或紧急发生关机程序。除了输出 HMI 设备上显示的浓度和流量，它还包括气体分布参数的设置和动态监管的职能。系统程序流程图如图 2 中所示。6 结论以 PLC 作为控制单元，有效地提高了系统的稳定性，该设备是能够适应各种各样环境。质量流量计的应用大大降低气体分派的时间，提高了测试效率。我们的结论是，与传统的使用比例电磁阀气体分配装置相比，新装置在分配的时间和精度上具有明显的优势。它可应用于测试不同的类型，包括点的类型和开放路径检测器的检测器，满足国家标准 GB15322-2003，欧洲标准 EN60079-29-1:2007，EN60079-29-4:2010 的要求等，它实现了的的移动设备的发展的期望。中北大学 2013 届毕业设计说明书第 4 页 共 5 页图 2. 系统程序流程图中北大学 2013 届毕业设计说明书第 5 页 共 5 页参考文献1 Shen Xue-jing, Wang Hai-zhou. A dynamic volumetric method for preparation of multi-gas mixturesJ. Physical testing chemical.Analysis part B: chemical analysis, 2004, (11)2 Wang dong-fang, Wei Qing-nong, Liu Shi-sheng, et al. A design of realtime and dynamic gas confection system based on the method ofmass flow mixJ. Control and automation, 2009, (5)3 Sun Ji-kai, Liu Da-bao, Xiao Xue-quan. The theory of automatic multi-component gas-mixing instrument and its accuracy analysisJ.Journal of Shandong Institute of Arch. and ENG., 1998, 13(4)4 Luo Jie-min, Hu Guang-min, Xu Wen-da. The application of the single chip microprocessor in the gas mixture ratio equipmentJ. Journalof Shanghai Fisheries University, 1998, 7(2)5 National Standard of the Peoples Republic of China. Combustible gas detectors. GB 15322-20036 British Standard. Explosive atmospheres Part 29-1:Gas detectors Performance requirements of detectors for flammable