隔膜泵隔膜破裂诊断方法的研究

论文摘要

隔膜是往复式隔膜泵中的关键部件,同时也是非常容易损坏的部件之一,由于隔膜损坏以后,料浆会进入隔膜室的驱动液一侧,对液压油造成污染,并且可能对活塞缸、阀门及其他部件造成损伤,同时清理和更换也很不方便。因此,开发一种能够对隔膜破裂进行预报警的系统就显得十分必要。本文以单片机技术为基础,与传感器和微机通信技术相结合,将其应用到工业现场控制系统的设计中,对隔膜破裂预报警系统的设计作了深入研究,阐述了一套可以在现场使用的隔膜状态监测系统的构成原理和使用情况。首先,介绍了隔膜泵的基本结构和工作原理、隔膜破裂的常见原因、对生产和设备造成的后果,以及国内外关于隔膜状态监测的一些现行的方法。接下来,按照功能划分的方式分别对系统的各个组成部分(隔膜与传感器的改进、系统的硬件电路部分、相关软件的编制、抗干扰及接地设计等)所作的研究加以说明。在系统硬件部分,针对所使用的微型薄膜电容式湿度传感器和夹层式隔膜结构,使用Protel 99SE设计了监测电路、报警电路,对外围电路进行电气控制以及与PC/工控机进行通信的电路部分,并完成电路板的制作。在系统软件部分,使用Visual Basic和C语言分别对电气控制、单片机与微机的通信、A/D转换及其他功能的实现进行程序的编制和调试。在系统测试部分,描述了实验系统的组成,列举了实验得到的数据,通过实验数据验证监测平台在模拟隔膜工作环境下的各项性能及可靠性。最后,对监测系统的性能做出了简单评价和总结,并指出了需要改进的地方以及对今后工作的展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 隔膜泵的发展情况
• 1.3 隔膜破裂的常见原因
• 1.4 国内外现行的监测方法和研究情况
• 1.4.1 国外产品的监测方法
• 1.4.2 国内产品的监测方法
• 1.4.3 其他的新方法和理论
• 1.5 选题的意义和目的
• 1.6 本论文的主要工作
• 第二章 系统的总体方案
• 2.1 设计的思想来源
• 2.1.1 设计思想
• 2.1.2 数据传输方式的确定
• 2.2 主控模块和传感器的选择
• 2.2.1 主控模块的选择
• 2.2.2 传感器的选择
• 2.2.3 湿度的概念
• 2.3 隔膜与传感器的改进
• 2.3.1 实验用的隔膜
• 2.3.2 隔膜的改进
• 2.3.3 传感器的改进
• 2.4 隔膜的力学分析
• 2.4.1 改进前隔膜的力学分析
• 2.4.2 改进后隔膜的力学分析
• 2.5 电路板的设计
• 2.5.1 PCB板设计规则
• 2.5.2 原理图与PCB板布线
• 2.6 抗干扰及接地
• 2.6.1 干扰的来源和后果
• 2.6.2 PCB板上的干扰
• 2.6.3 电磁屏蔽与抗干扰措施
• 2.6.4 接地设计
• 第三章 系统的硬件设计
• 3.1 AT89S52单片机
• 3.1.1 Flash型单片机简介
• 3.1.2 89系列单片机的特点及结构
• 3.1.3 AT89S52部分的电路原理图
• 3.2 HIH-4000型湿度传感器
• 3.2.1 传感器的内部结构及特点
• 3.2.2 传感器的主要参数及输出特性
• 3.3 A/D转换部分
• 3.3.1 A/D转换芯片的选择
• 3.3.2 MAX192的主要特点
• 3.3.3 原理图及功能实现
• 3.4 电源部分
• 3.4.1 单片机系统的电源设计
• 3.4.2 本系统的电源设计
• 3.5 报警和控制部分
• 3.5.1 报警部分
• 3.5.2 控制部分及复位电路
• 3.6 数据通信部分
• 3.6.1 串口通信方式
• 3.6.2 红外通信方式
• 3.6.3 无线通信方式
• 3.7 硬件监控部分
• 3.7.1 硬件监控简介
• 3.7.2 MAX813L监控芯片
• 第四章 系统的软件设计
• 4.1 通信软件的设计
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 MSCOMM控件的使用
• 4.1.3 数据发送与接收程序的编制
• 4.2 A/D转换与控制程序
• 4.2.1 A/D转换程序
• 4.2.2 控制程序
• 4.3 软件抗干扰技术
• 4.3.1 指令冗余与软件陷阱
• 4.3.2 软件看门狗
• 第五章 系统的性能测试
• 5.1 检查与调试
• 5.1.1 硬件电路检查
• 5.1.2 软件程序调试
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验准备
• 5.2.2 隔膜模拟破损
• 5.2.3 实验测试及结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢