双柱塞泵测控系统设计

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近些年来,随着经济社会和科学技术的不断发展,石油成为人们生活不可或缺重要的组成部分,由于人们对石油多年的不断采集,现在石油的可采集量不断减少,石油采集的难度不断增加,因此针对石油采集的高压状态的研究就显得尤为重要。液体在高压状态下的流动状态的实时监测以及对高压状态下液体的研究,是石油开采工业中的研究重点,这对提高石油产量以及降低石油开采成本具有重要的意义。在实际生产中,由于高压状态和常压状态下液体的物理特性会有所差距,对高压状态下液体特性的研究有助于石油开采工业的发展。本文针对这一研究现状设计了一套双柱塞泵测控仪器,用于提供高压状态下,对液体研究的实验平台。根据对液体研究的不同需求,该测控系统提供了恒压和恒流的工作模式,为液体研究提供可控的物理环境。论文描述了柱塞泵的机械结构,并且描述了双柱塞泵系统通过两个柱塞泵相互协调工作,实现恒压模式和恒流模式的工作原理。针对双柱塞泵测控系统的测控需求,提出了基于微控制器、传感器、伺服电机、伺服驱动器和触摸屏的测控系统设计方案。测控系统以触摸屏为系统的上位机,实现人机交互功能。主控制器以意法半导体公司的STM32F103R8T6单片机实现对采集数据的分析和处理、对执行机构的控制和与显示屏之间进行数据交互。论文详细介绍了双柱塞泵测控系统的上位机设计和下位机设计。双柱塞泵测控系统的下位机设计主要包括硬件设计和相应软件设计。本文中详细介绍了基于STM32F103R8T6单片机的专用控制器的硬件设计方案,其中包括模拟量输入/输出、开关量输入/输出等过程通道的设计。专用控制器依据测控系统的设计需求,基于AD转换芯片ADS1119芯片进行AI通道的设计,用于检测测控系统内的压力信息。专用控制器充分利用芯片STM32F103R8T6的内部资源,通过微控制器STM32F103R8T6芯片为伺服电机控制器输出控制信号进而实现对伺服电机的控制;通过芯片内部I/O模块和隔离电路实现DI通道设计,用于系统内柱塞的限位的检测;通过芯片内部I/O模块和固态继电器实现DO通道设计,实现对电磁阀的开关量控制。下位机的软件使用C语言在MDK集成环境进行开发。论文详细的介绍了下位机软件的整体结构,并给出各功能模块的流程图。上位机以触摸屏为人机交互工具,通过VGUS4.3工具软件进行上位机软件开发,本文中详细介绍了上位机的软件开发流程与功能实现。
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