压力检测与控制试验系统设计-课程设计.docVIP

青岛理工大学 检测技术与控制仪表课程设计报告 题目名称：压力检测与控制试验系统设计 专业 自动化 班级 10级2班 姓名 学号 时间 _ 2013__年__1_ 月__4__日 指导教师 压力检测与控制试验系统设计 设 计 任 务 设计参数 上位水箱尺寸：800×500×600mm，上位水箱离地200mm安装，通过直径为20mm的PVC管道与其他设备相连，设备离地30mm，要求测量设备入口处的压力。测量误差不超过压力示值的±1%。 2、设计要求 （1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制水泵的转速； （2） 通过查阅相关设备手册或上网查询，选择压力传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）； （3）设备选型要有一定的理论计算； （4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图； （5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等。 课程设计评语 设计报告成绩 （30%） 设计过程成绩 （30%） 答辩成绩 （40%） 总成绩 前言 随着科学技术的发展与生产技术的提高，传感器技术已经渗入日常生活之中。如压力传感器它已应用于医学、生活日用品之中。 本设计是将压力传感器用于测量压力，但它不同与一般的测力计，它具有调节控制功能，适用于有压力限制的测量应用中。它应用所学的集成电路和使用方法，使整个电路具有测压力与调节功能。 压力测试与控制系统顾名思义就是测试压力或压强，当压力或压强超出一定范围自动控制调节。压力测试就是利用压力传感器将压力变成与其成线性关系的电压，在一系列集成元件作用下，在显示器中显示出压力。整个设计之中显示电路最为复杂。由于需要数字显示，模数转换器、七段译码器、LED显示器使整个电路看起来复杂无比，但它比用表头测量更方便，更实用。当然器件的选择也会使整个设计增色，它不但能提高电路的性能，还能减少功耗。 设计时主要采用中小规模的集成电路实现，主要培养分析解决问题的能力，提高设计电路，调整电路的实验技能。 1.系统结构 1.1压力检测与控制试验系统的结构图： 系统结构图 1.2 总体结构设计的思路： 第一步：根据课设要求选取合适的器件，并通过相应的理论计算进行选取 第二步：进行控制系统回路的连接 第三步：在连接好相应地回路后，根据给定的数值进行理论计算，用压力传感器对设备入口处压力进行测量，通过调节器使测得的值和给定值进行比较，若测得的值使测量误差超过压力示值的±1%，则需对产生的偏差进行比例、积分或微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，改变调节阀阀芯和阀座间的流通面积，同时控制变频器对水泵的控制，调节水泵的转速以达到适当的进水速度，从而使测量误差不超过压力示值的±1%。 1.3一个完整的压力检测系统包括：取压口；引压管路和压力检测仪表 1.31系统结构图 1.32一个简单的压力检测系统示意图(下图) 系统示意图 2方案设计与模块选择 2.1传感器输出电路是由单个传感器构成，由于压力变化使得电阻变化从而输出电压发生变化，它输出的电压直接经放大电路放大与滤波之后分别送至报警系统和表头。表头是可以直接显示模拟量的，所以得到的电压信号不需要进行数模转换，只需要让电压直接控制表头指针的偏转，然后规定好表头的量程和单位 2.2变频器选型 变频器是把工频电源(50Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。变频器的工作原理 我们知道，交流电动机的同步转速表达式位： n＝60 f(1－s)/p式中　 的转速； 异步电动机的频率； 电动机转差率； 电动机极对数。 由式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段变频器选型时要确定以下几点： 　　1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。 　　2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 　　3) 变频器与负载的匹配问题； 　　I.电压匹配；变