数字显示仪表报告

1、东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2013 年 8 月 2 日 课 程 数字显示仪表课程设计 题 目 数字式压力表设计 学 院 电气信息工程学院 专业班级 自动化 111 班 学生姓名 刘雪娇 学生学号 1 指导教师 姜寅令 邵克勇 东北石油大学课程设计任务书 课程 数字显示仪表课程设计 题目 数字式压力表的设计 专业 自动化 111 班 姓名 刘雪娇 学号 1 主要内容： 在面包板上安装一台单片 A/D 转换器 7107 或 7106 组成的 02V 通用表头。配接压力传 感器（应变片式、扩散硅式或其它类型压力传感器） ，制成数字压力显示仪表。 基本要求： 1.根据实验室所提供的元件、

2、材料，设计并描绘电路接线图。最后在面包板上接插显示仪表 的电路。 2.由于元件、材料要反复使用，在接插过程中要小心，不要故意破坏元件。 3.在整个课程设计中，要学会实验室基本仪器、工具有使用方法。 4.各小组配备的万用表、工具精心使用，不能故意损坏。 主要参考资料： 1 张天春.数字显示仪表课程设计指导书M.大庆石油学院自编教材,2008 . 2 沙占有.数字化测量技术与应用M.机械工业出版社,2004. 3井口征士.传感工程M.科学出版社,2005. 4 刘长松.控制系统技术M.哈尔滨工业大学出版社,2007. 5 常健生.检测与转换技术M.吉林工业大学出版社,2006. 完成期限 2013

3、.7.22-2013.8.2 指导教师 专业负责人 2013 年 7 月 22 日 目录目录 第 1 章 给排水控制系统工艺分析1 1.1 给排水系统概述.1 1.2 通用组态软件主要特点.2 1.3 组态软件功能分析.2 第 2 章 控制系统设计3 2.1 仪表的选择 .3 2.2 传感器的选择.3 2.3 控制方案分析.3 第 3 章 基于紫金桥的给排水处理监控系统监控程序设计5 3.1 主控界面.5 3.2 历史趋势界面.8 3.3 报表界面10 第 4 章 结论与体会11 参考文献.12 第第 1 1 章章 给排水控制系统工艺分析给排水控制系统工艺分析 1.1 给排水系统概述给排水系统

4、概述 给排水工程是为了满足建筑物内部各种用水设备的水量并将废水收集和排放出去的工 程，它可以分为室内外给水工程和室内外排水工程。 (1)室外给水工程 室外给水工程是指向民用和工业生产部门提供用水而建造的工程设施，一般包括取水、 净水、泵站及输配水工程。 取水。指从水源处取水，从河渠、湖泊、江海等处极水。 净水。除去原水中的杂质及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用或生产 需 要。 泵站。分一级泵站和二级泵站。一级泵站是将水源水(原水)送到净水构筑物中;二 级 泵站则是将净化后的水经升压通过管网送到用户。 输配水。即把净化后的水分配到用户的工程设施。 (2)室外排水工程 室外排水工程是指把室

5、内排出的生活污水、生产废水及雨水按一定系统组织起来，经 过 污水处理，达到排放标准后，再排人天然水体。室外排水系统包括窖井、排水管网、污 水泵站及污水处理和污水排放口等。其流程为：窖井-排水管网-污水泵站一污水处理-污水排 放口. 室外排水系统通常分为合流制和分流制两种。合流制是将各种污水汇流到一套管网 中 排放，其缺点是当雨季排水量大时，不可能全部处理。分流制是将各种污水分别排除， 它的 优点是有利于污水处理和利用，管道的水力条件较好，管道系统可分期修建。 (3)室内给水工程 室内给水工程是从室外供水管网引水，供室内各种用水的工程，按用途可分为四类: 生活给水系统。供生活、洗涤用水；生产给水

6、系统。供生产用水；消防给水系统。供消防装 置用水； 联合给水系统。一般为生活、消防用水合一设置。 (4)室内排水工程 室内排水工程是将建筑物内部的污(废)水通畅地排人室外管网的工程，按所排水性质 的不同可分为生活污水管道、工业废水管道、雨水管道。 生活污水不得与室内雨水合流，冷却系统排水可以排人室内雨水系统。在高层建筑中， 生活污水管道常分为生活污水管道(排除粪便水)和生活废水管道(洗涤池、淋浴排水等)。雨 水管道是排除屋面水用的，在高层建筑和大面积工业厂房中，通常采用室内管道汇集 屋面 雨、雪水，然后排至室外排水管网。 室内排水系统由卫生器具、存水弯、排水干管、横管、立管、通气管、检查口、清

7、扫等 组成。卫生器具是收集污水、废水的设备，是室内排水管网的起点，经过存水弯和排水短管 流 人横支管、于管，最后排人室外排水管网。 因此，给排水系统对于现代生活以及化工与生产都是非常重要的，随着科学技术以及经 济的快速发展，自动化的给排水处理监控系统的发展和使用也是极为重要的。 1.21.2 通用组态软件主要特点通用组态软件主要特点 随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的 要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控 制软件己无法满足用户的各种需求在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有 变动，就必须修改其控制系

8、统的源程序，增加其开发周期长；已开发成功的工控软件义由于 每个控制项目的不同而使用率很低导致它的价格非常品贲；在修改工控软件的源程序时， 倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因 而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新 的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控 制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。 通用组态软件主要特点： （1）延续性和可扩展性。 （2）封装性。 （3）通用性。 （4）实时多任务。 1.3 组态软件功能分析组态软件功能分析 组态软件指一些数据

9、采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的 软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界 面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。其预设置的各种软件模块可以非常容 易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和 PO 产品，与高 可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统 集成。组态软件通常有以下几方面的功能： （1）强大的界面显示组态功能。 （2）良好的开放性。 （3）丰富的功能模块。 （ 4）强 大的教据库，配有实时数据库，实现与外部设备的数据交换。 （5）可编程的命令语言

10、。 （6）周密的系统安全防范。 （7）仿真功能。 本课程设计主要应用紫金桥软件。 第第 2 章章 控制系统设计控制系统设计 2.1 仪表的选择仪表的选择 随着计算机技术、信息通信技术等电子信息技术的不断发展、进步，设备的自动化程 度越来越高。给排水工程主要是：用水文学和水文地质学的原理解决取水和排水的有关问题； 用水力学的原理解决水的输送；用物理、化学和微生物学的原理进行水质的处理和检验。19 世纪后期，基于对城市公共卫生重要性的认识，在美国形成了卫生工程学科，给排水工程是 其主要组成部分。20 世纪 60 年代在美国、80 年代在中国形成环境工程学科，又从水环境的 高度把给排水工程原有内容的

11、大部分包括在内，使给排水工程和环境工程、水资源工程以及 环境科学互相交叉，共同发展。电子计算机和系统工程应用于给排水工程的规划、设计、施 工和运行管理，使给水质量与废水处理进入一个新阶段。 “给排水处理监控系统”课题中主要采用两个组合空调、四个普通空调、十个仪表、六 个阀门以及管道等组成，可从图库中选择。 2.2 传感器的选择传感器的选择 本系统中主要采用水管压力传感器，压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常 用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、 航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压

12、力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式 压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传 感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好 的线性特性。 压阻式压力传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此 芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器， 它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压 力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一 般设计成周边固支的圆形，直径与厚度比约为 2060。

13、在圆形硅膜片(N 型)定域扩散 4 条 P 杂质电阻条,并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心 对称。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条 ，两条受拉应 力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。 本系统中应用的水管压力传感器可从图库中选择。 2.3 控制方案分析控制方案分析 通过应用紫金桥软件，可设计“给排水处理监控系统” ，对给水、排水等一系列过程进 行监控，提高工业生产效率。 建立一个工程大致可分为一下几个步骤： 第一步：创建新工程。 第二步：定义硬件设备并添加工程变量。 第三步：制作图形画面并定义动画连接。 第四步：编写命令语言。

14、 第五步：进行运行系统的配置。 第六步：保存工程并运行：完成以上步骤后，工程就制作完成了。 第第 3 章章 基于紫金桥的给排水处理监控系统监控程序设计基于紫金桥的给排水处理监控系统监控程序设计 3.13.1 主控界面主控界面 1.建立新工程 在工程管理器界面中单击“新建工程”选项，弹出新建画面对话框，填入工程名，如图 3-1 所示。 图 3-1 新建工程 2 设置数据库属性 打开建立的新工程“给排水处理监控系统” ，在界面左侧的数据库项中设置属性。 单击“设备驱动”-选择“仿真仪表”-选择“紫金桥”-单击“仪表仿真驱动” ，弹出 I/O 设 备定义对话框，填写设备名称为“zi” ，设备地址填写

15、“0”单击“完成” ，如图 3-2 所示。 图 3-2 I/O 设备定义对话框 双击“点组态”出现“Datebase Config Tool”对话框，双击“点名”-选择“模拟 I/O 点”选项-单击“继续”-出现“新建数据库点”对话框-输入点名“zi”-单击“确定” 。 双击“外部链接”出现“仪表仿真驱动”对话框-寄存器类型选择“三角波寄存器”单击 “确定” ，结果如图 3-3 所示。 图 3-3 Datebase Config Tool“对话框部分截图 3.建立新画面 在工程浏览器界面左侧选择“画面”选项，双击“窗口”选项，出现“窗口属性”对话 框，新建画面，如图 3-4 所示。 图 3-4

16、 新建主控界面 4.使用工具箱和调色板 适用绘制图素的主要工具，设置对应的颜色和图形属性。 5使用图库，选择子图 单击“选择自图 ”选项，选择相应的器件，使用子图降低了工程人员设计界面的难 度，用户更加集中精力于维护数据库和增强软件内部的逻辑控制，缩短开发周期；同时用图 库开发的软件将具有统一的外观，方便工程人员学习和掌握；另外利用图库的开放性，工程 人员可以生成自己的图库元素。如图 3-5 所示。 图 3-5 选择子图 6.编辑主控界面 选择工具栏中的按钮来绘制管道。左下角对话框可以对选中的管道设置参数。首先 在紫金桥开发系统中绘制主控界面的管道。设置适当的管道宽度和流线宽度，将上方一部分

17、管道颜色改为绿色，下方为蓝色。如图 3-6 和图 3-7 所示。 图 3-6 绘制管道 图 3-7 管道属性 在主控界面中添加组合空调、普通空调、阀门和仪表，放在对应位置，并且调整好大小。 在主控界面中添加文字，选择工具栏中的来添加文字，添加报警系统。选择工具栏中的 按钮，添加报警图形。选择工具栏中的添加按钮，分别为“历史趋势”和“报表” 。 分别设置管道和器件的变量选择，界面最终效果如图 3-8 所示。 图 3-8 主控界面 3.23.2 历史趋势界面历史趋势界面 建立新界面 在工程浏览器界面左侧选择“画面”选项，双击“窗口”选项，出现“窗口属性”对话 框，新建画面为“历史趋势”界面，选择工

18、具栏中的，如图 3-9 所示。 图 3-9 历史趋势 双击历史趋势图表，出现“历史趋势设置”对话框，位号名的变量选择如图 3-10 所示。 图 3-10 设置历史趋势 在历史趋势界面添加“返回”按钮，返回主控界面，如图 3-11 所示。 图 3-11 链接主控界面 3.33.3 报表界面报表界面 建立新界面 在工程浏览器界面左侧选择“画面”选项，双击“窗口”选项，出现“窗口属性”对话 框，新建画面为“报表”界面，选择“工具”-“组件对象”-“历史报表” ，出现如图 3-12 所示的图表。双击历史报表，选择变量。设置“返回”按钮，链接到主控界面。历史报表界 面如图 3-12 所示。 图 3-12

19、 报表界面 将主控界面中的“历史趋势”按钮链接到历史趋势界面，将“报表”按钮链接到报表界 面。 保存、运行工程，给排水处理监控系统就完成了。 第四章第四章 结论与体会结论与体会 作为学生，我们更多的是对课本知识的理解，理论是我们的优势，但是怎样将理论和实 际结合起来却成了难题。而紫金桥这个软件却让我们对实际应用有了进一步的了解。 刚开始做组态时，我对组态可以说一无所知，我先是从老师提供我们的那套软件入手， 根据紫金桥的教程查询不会的和不懂的问题，还有我们同学的探讨与研究，最终我一点一点 的了解了它，熟悉了它。 通过这段时间的课程设计，培养了我实际分析能力和动手操作的能力，使得我掌握了紫 金桥的基本操作，提高了我适应实际、动手的能力。 总的来说，大家都学习到了书本以外的很多知识，在实习过程中，我发现，大学里所学 专业知识和现场实际生产是分离的，它们各有侧重点，一个偏向于理论，一个偏向于实际， 但它们之间却又存在着联系。实习中，我们在重温课本上知识同时，将书本中的理论与实际