计算机控制技术课程设计
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计算机控制技术课程设计题目:数字式秒表的设计一、设计目的(1)熟练掌握计算机控制系统的设计方法。
(2)设计并实现一个简易数字秒表。
二、设计说明1)秒表由6位7段LED显示器显示,其中2位显示分钟,4位显示秒,其中分辨率为0.01秒。
2)计时最大值为99分钟59.99秒。
3)计时误差不得超过0.01秒。
4)具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时功能。
三、设计要求(1)方案论证按系统功能实现要求,决定控制系统的实现方案,选择芯片,作出系统框图。
(2)硬件电路设计。
按控制系统的实现方案,做出硬件原理图。
(3)系统程序设计。
对系统内存进行划分,采用模块化设计方法,作出初始化程序、主程序、显示子程序和模/数转换子程序。
(4)调试及仿真。
(5)用Keil+Proteus进行软件、硬件联合仿真和调试。
具体设计过程一、硬件设计1、总体方案的设计数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点,在计时中广泛应用。
本设计中用单片机和数码管组成数字秒,表力求结构简单。
设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。
硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。
主控制器采用单片机AT89C52,显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。
本设计利用AT89C52单片机的定时器,使其能精确计时。
利用中断系统使其实现启动和暂停的功能,P0口输出段码数据,P2.0~P2.5作为位选,P3.2和P3.3接口的两个按钮分别实现启动和暂停功能。
设计的基本要求是正确性。
硬件电路按下图进行设计。
计时器采用T0中断实现,定时溢出中断周期为1ms ,当溢出中断后向CPU 发出溢出中断请求,每发出10次中断请求就对10ms 位(即最后一位)加一,达到100次就对100ms 位加一,以此类推,直到99.99s 为止。
再看按键的处理。
两个按键采用中断的方法,设置外部中断0和外部中断1位脉冲边沿触发方式,这样一来每当按键按下时便会触发中断,从而实现启动和暂停。
计算机控制技术综合课程设计方案清晨的阳光透过窗帘,洒在键盘上,伴随着一杯热咖啡的香气,我开始构思这个“计算机控制技术综合课程设计方案”。
这个方案不仅要体现计算机控制的精髓,还要让学生在实践中掌握核心技能,下面是我的思路。
一、课程目标我们要明确课程目标。
这不仅仅是教会学生一些编程语言和算法,更重要的是让他们理解计算机控制系统的设计理念、工作原理和应用场景。
简单来说,我们要培养的是未来的计算机控制系统设计师。
二、课程内容1.基础理论课程的前半部分,我们会重点讲解计算机控制的基础理论,包括控制系统的基本概念、数学模型、控制器设计等。
这部分内容虽然枯燥,但却是后续实践的基础。
我会用生动的例子和实际应用场景来引导学生,让他们对这些理论产生兴趣。
2.编程实践是编程实践环节。
我们会教授学生如何使用C/C++、Python等编程语言来设计计算机控制系统。
在这个过程中,学生将学会如何将理论应用到实际项目中,如何处理各种复杂问题。
3.硬件接口除了编程,我们还会教授学生如何使用各种硬件接口,如串口、网络接口等。
这部分内容会让学生了解到计算机控制系统与外部设备之间的通信方式,为后续的实践项目打下基础。
4.项目实践在课程的我们会安排一系列项目实践。
这些项目将涵盖不同的应用领域,如智能家居、工业自动化等。
学生将分组进行项目设计,从需求分析、系统设计到编程实现,全方位锻炼自己的能力。
三、教学方法1.案例教学我会采用案例教学的方法,通过分析经典的计算机控制系统案例,让学生理解理论知识在实际中的应用。
同时,案例教学也能激发学生的兴趣,让他们主动参与到课程中来。
2.实践教学实践教学是本课程的核心。
我会安排大量的实验和项目实践,让学生在实践中掌握计算机控制技术的应用。
还会鼓励学生参加各种比赛和项目,提升他们的实际操作能力。
3.互动教学在教学过程中,我会鼓励学生提问和发表自己的观点。
通过互动,我可以及时了解学生的掌握情况,调整教学进度和难度。
计算机控制技术课程设计目录1 引言 (1)2 课程设计任务和要求 (2)3 直流伺服电机控制系统概述 (2)3.1 直流伺服系统的构成 (2)3.1.1 伺服系统的定义 (2)3.1.2 伺服系统的组成 (2)3.1.3 伺服系统的控制器的分类 (3)3.1.4 直流伺服系统的工作过程 (4)4 直流伺服电机控制系统的设计 (5)4.1方案设计步骤 (5)4.2 总体方案的设计 (5)4.3控制系统的建模和数字控制器设计 (7)4.4数字PID工作原理 (8)4.5数字PID算法的simulink仿真 (8)5 硬件的设计和实现 (9)5.1 选择计算机机型(采用51内核的单片机) (9)5.1.1 80C51电源 (10)5.1.2 80C51时钟 (10)5.1.3 80C51 控制线 (10)5.1.4 80C51 I/O接口 (11)5.2 设计支持计算机工作的外围电路(键盘、显示接口电路等) (11)5.2.1数据锁存器 (11)5.2.2键盘 (11)5.2.3显示器 (12)5.2.4数模转换器ADC0808 (12)5.3 其它相关电路的设计或方案 (13)5.3.1 供电电源设计 (13)5.3.2 检测电路设计 (13)5.3.3 功率驱动电路 (14)5.4 仿真原理图 (14)6软件设计 (14)6.1 程序设计思想 (14)6.2 主程序模块框图 (15)6.3编写主程序 (15)7 总结 (16)附录1 ADC0808程序 (17)附录2 数字控制算法程序 (18)参考文献 (19)1 引言半个世纪来,直流伺服控制系统己经得到了广泛的应用。
随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展,使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。
本文介绍直流伺服电机实验台的硬件、软件设计方案。
通过传感器对电机位移进行测量,控制器将实际位移量与给定位移量进行比较,控制信号驱动伺服电机控制电源工作,实现伺服电机的位置控制。
《计算机控制技术课程设计》指导书一、设计目的和要求计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程,它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识,而且还需要具备一定的生产工艺知识。
课程设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等,以便使学生掌握计算机控制系统设计的总体思路和方法。
二、设计内容及步骤1.确定控制任务(设计目标参数,技术指标)有如下题目供参考(可选其他):a.水温控制(过程控制类)b.电机速度控制c.电机角度控制2.系统总体方案设计a. 基本系统选择b. 接口电路的确定(A/D、D/A)c. 系统软件的配置3.硬件系统设计a.单片机基本系统b.A/D接口电路c.D/A接口电路d.开关量输入输出电路4.软件系统设计a. 系统初始参数设定模块b. 检测模块c. 控制模块d. 报警模块e. 键盘、显示接口模块5.控制系统仿真依据所搭建的系统,采用matlab/simulink进行仿真,给出仿真曲线和结果分析。
6.撰写设计报告a. 设计题目b. 任务要求c. 系统总体方案d. 各个硬件模块设计和原理图e. 各个软件模块设计和流程图f. 心得体会和参考资料三、课程设计进度安排(供参考):要求学生集中时间、争取在3周的时间内完成,进度按排如下。
四、报告基本内容(1)总体方案设计:构建系统的结构框图,确定系统各组成模块的功能和相互关系。
(2)详细设计:硬件部分:选择硬件型号,设计具体电路等。
给出系统各个组成部分的接口电路,并进行硬件集成调试。
软件部分:依据采用的控制算法(必须选择至少两种算法,并进行比对,说明最后使用算法的合理性)及计算机控制系统的构成特点,绘制程序流程图,并编写相应的程序代码。
程序的各个关键环节应给出文字注释。
(3)调试:首先在Matlab 软件中对系统进行仿真分析(simulink 仿真环境和纯M文件编程均需要)编译软件;在实验室进行系统的软硬件联调,获得满意的控制效果。
第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称最少拍控制系统设计二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容,是达到教学目标的重要环节,是综合性较强的实践教学环节,它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门实用性和实践性都很强的课程,课程设计环节应占有更加重要的地位。
计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程,它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。
通过课程设计,加深对学生控制算法设计的认识,学会控制算法的实际应用,使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成,掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤,编程调试,为从事计算机控制系统的理论设计和系统的整定工作打下基础。
三、课程设计内容设计以89C51单片机、ADC 、DAC 等电路和运放电路组成的被控对象构成的单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计:89C51最小系统加上模入电路ADC0809和模出电路TLC7528;由运放构成的被控对象。
2. 控制算法:最少拍控制。
3. 软件设计:主程序、定时中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、D/A 输出程序、最少拍控制程序等。
四、课程设计要求1. 模入电路能接受双极性电压输入(-5V~+5V ),模出电路能输出双极性电压(-5V~+5V )。
2. 被控对象每个同学选择不同:510(),()(1)(0.81)(1)(0.41)G s G s s s s s ==++++ 45(),()(0.41)(0.81)G s G s s s s s ==++ 58(),()(1)(0.21)(0.81)(0.21)G s G s s s s s s s ==++++ 55(),()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)G s G s s s s s ==++++3. 设计无纹波最少拍控制器。
计算机控制技术与应用课程设计
1. 背景介绍
计算机控制技术是一种应用电脑技术控制机械设备的技术,其广泛应用于工业自动化领域。
随着工业自动化程度的不断提高,计算机控制技术已成为现代工业制造必不可少的技术之一。
本课程设计旨在通过对计算机控制技术的理论学习和实际案例应用,培养学生的工程实践能力。
2. 课程设计目标
本课程设计的目标是使学生具有以下能力:
1.掌握计算机控制技术的理论知识,并能够灵活运用。
2.熟悉计算机控制系统中各个组成部分的功能和特点。
3.能够运用计算机控制技术设计和调试实际系统,并解决实际问题。
4.培养学生的工程实践能力和动手能力。
3. 课程设计内容
3.1 计算机控制理论基础
在本课程中,将对计算机控制理论基础进行详细介绍。
主要包括以下内容:•计算机控制的基本概念和原理;
•控制系统的基本组成部分;
•控制器的结构和工作原理;
•控制器的编程方法和技巧;
•控制器与外部设备的通信协议。
1。
计算机控制技术教学设计
一、前言
计算机控制技术作为一门实用性非常强的技术,被广泛应用在工业
制造、农业、医药、煤矿等各个领域。
因此,计算机控制技术的掌握
成为了现代制造业必不可少的能力之一。
为了更好地传授计算机控制
技术相关知识,本文介绍了一种教学设计,旨在帮助学生更好地掌握
计算机控制技术。
二、目标
•了解计算机控制技术的基础知识和应用领域;
•掌握常见的计算机控制技术软件和硬件设备的使用方法;
•能够应用计算机控制技术解决实际问题。
三、教学内容
1.计算机基础知识
计算机控制技术是建立在计算机基础知识的基础之上,因此包括计
算机结构、操作系统、程序设计等基础知识。
在教学中,可采用课堂
讲解和实验演示相结合的方式,掌握计算机的基础知识。
2.控制系统介绍
介绍控制系统的基本概念、分类和运行原理,掌握控制系统的要素,了解控制系统的特点、优点和缺点。
3.PLC编程
1。
计算机控制课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握计算机控制系统的基础理论知识,包括控制系统的组成、工作原理和性能指标;2. 使学生了解常见传感器的工作原理,并能运用所学知识分析传感器的选用原则;3. 让学生掌握计算机控制算法的基本原理,如PID控制、模糊控制等。
技能目标:1. 培养学生运用计算机编程软件(如MATLAB)进行控制系统仿真的能力;2. 培养学生设计简单的计算机控制系统硬件电路,并进行调试的能力;3. 提高学生运用所学知识解决实际计算机控制问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对计算机控制技术产生浓厚的兴趣,激发学生的学习热情;2. 培养学生具备团队协作精神,学会与他人共同探讨、分析和解决问题;3. 增强学生的创新意识,培养学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于突破的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求:本课程为计算机控制技术的实践性课程,旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生处于高年级阶段,已具备一定的专业基础知识和实践能力。
教学要求注重理论与实践相结合,强调学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 计算机控制系统概述- 控制系统基本概念- 控制系统发展历程- 计算机控制系统的优势与应用2. 控制系统硬件组成- 控制器硬件结构- 传感器及其接口技术- 执行器及其接口技术3. 计算机控制算法- PID控制算法原理- 模糊控制算法原理- 其他先进控制算法介绍4. 控制系统仿真与设计- MATLAB/Simulink软件介绍- 控制系统仿真模型搭建- 控制系统硬件设计及调试5. 实际案例分析与讨论- 典型计算机控制系统案例分析- 学生分组讨论实际控制问题- 创新性控制系统设计实践教学内容安排与进度:第一周:计算机控制系统概述第二周:控制系统硬件组成第三周:计算机控制算法第四周:控制系统仿真与设计第五周:实际案例分析与讨论教材章节及内容列举:第一章:计算机控制系统概述(涵盖教学内容1)第二章:控制系统的硬件与接口技术(涵盖教学内容2)第三章:计算机控制算法(涵盖教学内容3)第四章:控制系统的仿真与设计(涵盖教学内容4)第五章:计算机控制系统应用案例(涵盖教学内容5)三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法,以充分激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:用于讲解计算机控制系统的基本概念、原理和算法等理论知识。
计算机控制技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握计算机控制技术的基本原理和应用方法。
通过本课程的学习,学生将能够:1.知识目标:理解计算机控制技术的基本概念、原理和特点;熟悉计算机控制系统的组成和分类;掌握常见的计算机控制算法和应用。
2.技能目标:能够运用计算机控制技术解决实际问题;具备分析和设计简单计算机控制系统的的能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对计算机控制技术的兴趣和好奇心,提高学生运用科学技术解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.计算机控制技术概述:计算机控制技术的起源、发展及其在各个领域的应用。
2.计算机控制系统的基本原理:模拟计算机控制系统、数字计算机控制系统、混合计算机控制系统。
3.计算机控制系统的组成:控制器、执行器、传感器、反馈元件等。
4.计算机控制算法:PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
5.计算机控制技术的应用:工业自动化、交通运输、楼宇自动化等。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学:1.讲授法:通过讲解计算机控制技术的基本概念、原理和特点,使学生掌握相关知识。
2.案例分析法:分析实际案例,使学生更好地理解计算机控制技术的应用。
3.实验法:让学生动手进行实验,培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
4.讨论法:学生进行课堂讨论,激发学生的思考,提高学生的表达能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用国内权威出版社出版的计算机控制技术教材。
2.参考书:提供相关的计算机控制技术参考书籍,供学生自主学习。
3.多媒体资料:制作课件、教学视频等,丰富教学手段,提高教学效果。
4.实验设备:准备计算机控制系统实验装置,让学生能够实际操作,加深对知识的理解。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采用以下评估方式:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等方式,评估学生的学习态度和积极性。
计算机控制技术项目教程课程设计一、课程设计背景及目的计算机控制技术作为现代工程技术中的重要分支,已经在不同领域得到了广泛应用。
本课程设计旨在通过学生自主选择、设计和实现一个小型控制系统,来帮助学生加深对计算机控制技术的理解和掌握,并提高学生的独立思考、实践操作和团队协作能力。
二、课程设计要求1.每个小组自主选择一个控制系统项目,并完成系统设计、硬件搭建、程序编写等全部工作;2.小组成员分工合作,需要有负责硬件设计和搭建、编程和算法设计、系统集成和测试等角色;3.至少设计一个控制循环,并通过传感器等外部信号输入进行控制;4.控制算法需要包括控制器参数调整、PID控制等部分;5.最终项目需要演示系统性能、测试数据和评估结果。
三、课程设计具体内容及过程1.第一周:授课介绍和项目选择。
介绍计算机控制技术的基础知识、常用应用、项目设计和实现方法,并让同学自主选择并确定项目主题和团队成员。
2.第二周:项目基础搭建和算法设计。
小组成员合作完成系统框架和基础硬件搭建,并开始编写控制算法和程序。
3.第三周:项目功能完善和调试。
小组成员继续完善系统功能和算法设计,以及调试整合各个模块,确保系统正常运行。
4.第四周:项目演示和测试。
每个小组需要通过现场演示演示控制系统性能,并对测试数据和评估结果进行汇报和分析。
四、课程设计评估及考核方式1.项目方案评估占比:20%•组建团队、确定课程设计方案;•设计项目目标、计划和步骤;•确定所需设备、材料和资金预算;•撰写项目方案报告。
2.项目进度评估占比:30%•设计稿、演示稿、小组协作进度;•系统设备算法设计、编程进度。
3.项目成果评估占比:50%•每个小组提交最终产品和测试数据,并进行评估;•在控制能力、用户体验等方面进行评估;•小组报告书、演示视频、测试数据、评估数据等成果。
五、课程设计收获及建议通过这次课程设计,同学们在课程理论知识的基础上,掌握了项目设计与实现的全过程,并在实践中提升了团队协作和解决问题的能力。
西安石油大学课程设计电子工程学院自动化专业自1005班题目《计算机控制技术》课程设计联合站安全监控系统硬件设计五(采用板卡、仪表方案)学生指导老师徐竟天二○一四年十二月课程设计任务书题目联合站计算机监控系统硬件设计五(采用板卡、仪表方案)学生姓名学号专业班级设计内容与要求课程设计主要完成某联合站计算机监控系统硬件设计。
要求运用已学过各类传感器、输入输出模块、工控计算机、现场总线等的知识,完成计算机监控系统硬件方案、设备选型、总体设计等各功能的设计。
要求熟悉相关计算机监控系统的硬件组成与设计方案,学会计算机监控系统硬件设计的步骤和方法,具有初步设计小型计算机监控系统硬件方案的能力。
课程设计内容及基本要求如下:1.熟悉联合站工艺流程、监控目标及监控要求。
2.学会常用的监控系统I/O硬件(各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等)参数及使用,了解其工作原理。
3.学会不同自动化设备厂家各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC 等的选型,能用所选厂家硬件搭建符合工艺流程和监控目标的硬件系统。
4.完成监控系统硬件方案设计,画出原理图。
5.课程设计时间一周,完成课程设计报告。
起止时间2013年12月30日至2014年1月5日指导教师签名年月日系(教研室)主任签名年月日学生签名年月日目录1 绪论 (1)1.1联合站概述 (1)1.2 国内油田集输联合站安全监控的研究现状 (1)1.3联合站生产工艺过程中的控制方法 (2)1.4 计算机监控系统 (2)1.5 原油联合站及其工艺流程简介 (3)2 计算机监控系统概述及初步方案 (7)3 系统监控硬件介绍与选型 (9)3.1板卡 (9)3.2主机部分 (12)3.3仪表 (13)3.4其他设备......................................................................... 错误!未定义书签。
4 监控系统实现及监控系统方案设计................................... 错误!未定义书签。
5 总结 (19)参考文献 (18)1、绪论21世纪的今天,科学技术日新月异,不断发展,特别是工业控制技术的飞速发展,我们已经开始步入一个崭新的自动化控制新时代。
计算机自动监控系统已经广泛的应用于离散过程、连续过程等各种工业自动化领域以及电力、化工、食品、建筑等各个行业。
联合站是油气运输过程中的一个重要环节,它直接关系到外输原油的质量,其工艺特点是系统关联紧密、操作规程严格、系统运行状况复杂多变且系统过程中流程多变。
所以采用计算机监控系统对其工艺过程进行实时监控可以有效的提高生产率、减少事故、降低工人的劳动强度。
针对联合站发油、卸油等工艺过程介绍了其计算机监控系统硬件以及软件的设计。
1.1 联合站概述联合站是油气集中处理联合作业站的简称。
主要包括油气集中处理、油田注水、污水处理、供变电和辅助生产设施等部分。
联合站是油田原油集输和处理的中枢。
联合站设有输油,脱水,污水处理,注水,化验,变电,锅炉等生产装置,主要作用是通过对原油的处理,达到三脱、三回收,进而生产出天然气,净化油,净化污水,轻烃等合格产品以及进行商品原油的外输。
联合站是高温,高压,易燃,易爆的场所,是油田一级要害场所。
目前,各大油田联合站生产工艺过程的控制主要有人工监测控制、常规仪表自动监测控制、计算机监测控制等三种方法。
对于在油田联合站生产过程中,如何合理的设计出安全、经济、可靠和便于维护的计算机监控系统,确保生产过程能平稳运行和优化控制,并且实现节能降耗和安全生产,提高生产管理水平,这是目前在油田生产中自动化应用技术要完成的重要任务。
1.2 国内油田集输联合站安全监控的研究现状国内油田联合站的自动化建设起步较晚,初期发展较为缓慢。
发展大致分为以下几个阶段。
第一阶段:在1972年世界能源危机以前,对原油集输系统的运行控制大多是注意安全性、可靠性及原油脱水的精度,用大冗余处理各种干扰因素,控制方案简单。
但在原油含水率增大、产液量波动大的情况下不能保证控制效果。
第二阶段:二十世纪八十年代,对原油集输控制系统采用的是DD-Z II.型仪表来承担的,并且取得了一定的经济效益。
但这些常规仪表组成的控制系统有一定的局限性。
第三阶段:二十世纪九十年代中后期以来,随着计算机价格的不断降低,性能价格比和可靠性的提高,各行业己纷纷将计算机用于工业过程控制。
石油工业中,也大量引进了计算机控制,1.3 联合站生产工艺过程中的控制方法目前,油田联合站生产工艺过程的控制主要有人工检测控制,常规仪表自动检测控制,计算机检测控制等三种方法。
人工检测控制是由岗位操作人员根据检测仪表反映的工艺参数变化情况,凭经验对生产过程进行人工控制,其工作效率和安全系数都很低,已不能满足较高的工业过程控制要求。
常规仪表控制采用各种检测和控制仪表实现对现场各种工艺参数的采集处理,显示,报警和调节控制,保证生产过程的高效,安全和平稳运行。
这种控制方式已在联合站生产中得到广泛的应用。
计算机检测控制是从上世纪七十年代迅速发展起来的一种功能强大的现代工业过程控制方法。
它采用计算机技术与自动化仪表相结合,对工业生产过程中的各种工艺参数进行处理,运算,显示和控制。
相对于常规仪表控制,它可以提供更为复杂的控制算法,通过对各种相关参数进行综合分析,实现协调管理和优化控制。
1.4 计算机监控系统1.4.1 计算机监控系统的主要内容计算机监控技术时一门综合性的技术。
他是计算机及技术(包括软件技术,接口技术,通信技术,网络技术,显示技术)、自动控制技术、自动检测技术和传感技术的综合应用。
任何一个计算机监控系统的设计与开发基本上由六阶段组成的。
所谓计算机监控就是利用传感器装置将被监控对象中的物理参量(如温度、压力、流量、液位、速度)转换为电量,并且在计算机的显示装置中以数字、图形或曲线的方式显示出来,从而时操作人员能够直观而迅速的了解被监控对象的变化过程。
通过应用计算机监控技术,可以稳定和优化生产工艺,提高产品质量,降低能源和原材料的消耗,降低生产成本计算机监控系统可以由一下几个部分组成:计算机(含可视话的人机界面)、输入输出装置(板卡),监测、变松机构。
设计原则有可靠性原则、使用方便原则、开放性原则、经济性原则、开发周期短原则。
图1-1就是一个典型的计算机测控系统组成原理图。
图1-1 计算机监控系统结构图1.4.2 计算机监控系统的主要特点(1) 实时性。
对工业生产过程进行实时在线检测与控制,按优先级进行采集和输出调节,保证被控系统的正常运行。
(2) 可靠性。
具有在较为恶劣的工业现场长期工作的能力,并具有良好的故障诊断和维护性。
(3) 较强的输入/输出能力。
可与工业现场的检测仪表和控制装置相连接,完成各种测量控制任务。
(4) 应用软件丰富。
目前大多数计算机监控系统以WINDOWS 做工作平台,系统软件、应用软件丰富,特别是组态软件更为用户提供了方便。
1.5 原油联合站及其工艺流程简介1.5.1 原油联合站的简介联合站,即集中处理站,是油田地面集输系统中重要组成部分。
就油田的生产全局来说,油气集输是继油藏勘探、油田开发、采油工程之后的很重要的生产阶段。
如果说油藏勘探是寻找原油,油田开发和采油工程是提供原料,那么油气集输则是把分散的原料集中处理,使之成为油田产品的过程。
联合站一般包括如下的生产功能:油气水分离、原油脱水、原油稳定、天然气脱水、轻油回收、原油储存及向矿场油库输送、污水处理、净化污水回注地层、接收计量输来的油气混合物、变配电、供热及消防等。
联合站工作流程图如下图1-2和图1-3所示,联合站完整工作示意图如下图1-4:应用程序 组态软件 操作系统 硬件计算机输入输入 输出 I/O 接口 检测/执行 检测变送检测变送检测变送被监控对象图1-2图1-4 分离器外输泵一次沉加药泵污水外输泵脱水泵加热炉二次沉降脱水器 净化油罐过滤罐污水缓冲来油原油外输污水外输油井产物多项混输气体分离液体 原油脱水 原油稳定 污水处理外排稳定石油气轻烃回收矿产原油库或首站外输油田注水站 回注气体 净化 轻烃回放 干气输气首站轻烃产品外销外销外销图1-3联合站工艺流程1.5.2 联合站的工艺流程与主要技术指标(1)分离器流程。
从各个采油队输送过来的原油首先通过计量器计量后又进入联合站的油气水三相分离器,在这里实现气体和液体的分离。
原油从分离器一端进入,然后天然气从另一端上部流出进行天然气外输,而油水混合的液体从下部流出进入一次沉降罐。
(2)油罐区流程。
油罐区的储罐主要的任务是进行油水分离,由一次沉降罐、二次沉降罐、净化油罐组成,分离器将油水混合液体输入一次沉降罐,一次沉降罐分离出大部分的原油,并把部分天然气再行收集,而将水输到污水区,进行污水处理。
经过一次沉降罐的原油流入二次沉降罐继续进行油水分离,这之后的原油已经含水很少了,然后原油进入加热炉加热和脱水器脱水。
经过加热和脱水后的原油进入净化油罐,等待外输。
(3)加热炉流程。
从油罐区二次沉降罐输送过来的原油在这里经过加热,以利于原油的输送,然后送到脱水器脱水。
(4)原油外输流程。
经过加热和脱水处理的原油含水已经很少,通过原油外输泵将原油输送出联合站。
污水处理工艺流程。
在这一流程里,从一次沉降罐过来的污水首先进入缓冲罐,将含有的残留天然气进行收集,然后经过加药泵进行加药处理,再进入过滤罐过滤,最后将经过处理的污水输出根据联合站的工艺流程和各个设备的工作原理,整个监控系统需要处理:(1)控制三相分离器上油室、水室的液位恒定。
(2)监测三相分离器上油室、水室的液位、温度、压力及报警、(3)监测俩个沉降罐的油室、水室的液位、温度、压力及报警。
(4)监测脱水泵、脱水器、加药泵、污水外输泵、外输泵各自前后的压力,控制各个泵的起、停,显示其运行状况及报警。
(5)监测净化油罐、污水缓冲罐,过滤罐、加热炉的温度及液位及报警。
(6)监测遍布整个战区的气体浓度及报警。
2、计算机监控系统的初步分析根据此油库的工艺流程可知系统需要监控各个泵、分离器加热炉的液位、温度、压力、气体浓度,以及监测及各个泵运行状况显示。
其中液位、温度、压力、气体浓度等信号经过相应的变送气后都会转换为与现场最大、最小值对应的 4~20MA电流信号,都是模拟量输入信号。
各个泵运行状况对应数字量输入信号。
控制分离器上油室、水室的液位恒定可以采用板卡来控制。
各个泵的运行状况及启停显示都是数字量输入信号。
可以采用西门子的数字量输入模块。
当前液位的信号接入PCI-1713总线的隔离高速模拟量输入卡,与人工设置的定值相比较,通过分析,调节泵的转速来控制油室、水室的液位恒定。
根据油库的流程图,先要列出统计出系统的I/O点数,系统的I/O点数如表1所示.系统I/O点数通过列表的形式列举如下表。