基于CAN-BUS的干酪根自动制备监控系统研究

论文摘要

总线技术已经广泛应用于实时性和抗干扰能力有苛刻要求的的工业现场。油气田开发实验对仪器的自动化程度,效率和精度要求越来越高,总线技术的网络化智能化将促使我国油气田开发实验仪器向更高层次发展。本文着重与对CAN总线技术在干酪根自动制备控制系统中的应用基础上进行的研究与软件设计。采用工控机+CAN网络的硬件结构形式,开发上位机控制软件,针对干酪根制备过程中的关键技术和主要问题,本文在以下几个方面进行了详细的研究和探讨:参照干酪根制备流程,综合分析了目前的几种干酪根制备仪系统不足,提出一种高可靠性而经济的总线体系结构和功能模块划分,对系统的数据流向和控制过程进行了详细研究。实现控制与现场分离,保障了操作人员的安全性。根据干酪根国标制定流程,设计了一种操作简易方便的参数设置过程和制样处理过程。将整个制样过程划分为设置参数、数据提取、调用处理、循环处理四部分,把大量的运算和复杂的制样环节放在线程中自动处理,既保证了操作的简易性,又实现了繁琐而复杂实验过程,实现了高自动化。利用CAN总线的高实时性,监测现场的温度,压力,并根据采集的模拟信号,并自动完成相应的过程处理,若有异常发生,及时报警并暂停当前任务,维护现场设备安全,实现高智能化。建立数据库对实验数据信息（包括样品参数和实验结果等）、实验历史、当前IO状态、故障日志等进行存储。研究PID控制算法,实现对温度的控制。并在以往设备的排液方式上,做了较为完善的改进。最后,提出了一种经济实用的废液自动处理方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 干酪根概况
• 1.1.1 干酪根概念
• 1.1.2 干酪根制备原理
• 1.1.3 国内外对干酪根制备的研究状况
• 1.2 我国石油仪器的发展历史、现状与趋势
• 1.3 本课题研究的内容及重点
• 1.3.1 研究内容与意义
• 1.3.2 重点及难点分析
• 第二章 现场总线CAN-BUS 的介绍
• 2.1 CAN 总线特点
• 2.2 CAN 协议层
• 2.2.1 LLC 子层
• 2.2.2 MAC 子层
• 2.2.3 物理层
• 2.3 CAN2.0B 协议帧
• 2.3.1 CAN2.0B 标准帧格式
• 2.3.2 CAN2.0B 扩展帧格式
• 2.4 CAN 总线的应用与发展
• 第三章 系统的总体设计
• 3.1 仪器结构特性
• 3.2 系统工作原理
• 3.3 系统硬件平台
• 3.4 操作系统平台与软件开发工具
• 3.4.1 操作系统平台
• 3.4.2 软件开发工具
• 3.5 系统软件总体设计
• 3.5.1 系统软件功能模型分析
• 3.5.2 系统的软件设计
• 3.6 系统总体框架与运行界面
• 3.6.1 系统总体框架
• 3.6.2 系统的界面设计
• 第四章 制样过程中的自动控制
• 4.1 加液的控制
• 4.2 排液的控制
• 4.3 样品的清洗
• 第五章 制样环境温度与运动平台速度的控制
• 5.1 温度控制原理
• 5.2 PID 控制理论
• 5.2.1 PID 基本概念
• 5.2.2 周期PID 原理
• 5.2.3 参数的确定
• 5.3 温度控制过程的具体实现
• 5.4 运动平台的调速
• 第六章 系统各个模块的实现与实例
• 6.1 制样控制模块
• 6.1.1 制样控制模块中的任务划分
• 6.1.2 制样控制模块的线程模型
• 6.2 各个功能模块实例
• 6.2.1 参数设置与流程控制
• 6.2.2 单步控制
• 6.2.3 资源管理
• 第七章 废液的处理
• 7.1 几种废酸处理方法介绍
• 7.2 自动中和处理原理
• 第八章 总结与展望
• 8.1 本课题工作总结
• 8.2 进一步的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果
• 附录一 ICAN 系列模块驱动函数库
• 附录二 仪器展示图