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流量测量在节能、环境监测和保护、生物技术、军事领域、科学实验和过程控制中都起着重要作用,是实现先进过程控制,提高经济效益的关键之一。采用差压原理进行流量测量的流量计开发最早、应用最广泛,使用量在各类流量仪表中占居首位。流量计在控制网络中处于现场设备层,服务于整个工业控制系统。经过多年的应用和发展,工业控制网络经历了集中控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统几个发展阶段,最终将会兼容Ethernet,即工业以太网。适应工业控制系统的发展趋势,现场仪表的网络化研究备受关注。本文主要研究具有工业以太网接口的差压质量流量计。
1、分析了国内外差压质量流量计的研究现状,介绍了工业以太网技术,阐明了本课题的来源、研究内容和意义。对差压质量流量计的测量原理进行了探讨,给出差压质量流量计测量的国标公式,并分析了流量测量中各种参数对测量结果的影响及修正方法。
2、设计了由数字信号处理器(DSP)TMS320F206、网络接口控制器RTL8019AS、E<2>pROM、网络滤波器20F-01、译码器74LS138等芯片组成的硬件平台。通过DSP实现数据处理、打包以及对网络接口控制器的控制功能。详细分析了设计原理,论述了各器件的工作原理及选型,讨论了电路设计中需要解决的问题,给出了设计原理图,完成了PCB的设计和调试。
3、研究了输入量为差压、静压、温度,输出量为质量流量的差压质量流量计的原理和数学建模方法,并对几种方法进行了比较。讨论了用最新国际标准推荐使用的流量公式,通过迭代方法求得瞬时质量流量。
4、完成了系统软件的设计和部分软件的调试。系统软件主要包括整体结构设计、主程序设计、计算模块、控制模块以及工业以太网模块等。并对今后的研究方向进行了初步的探讨。