天然气压力监控系统设计(doc毕设论文)

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1、摘要本文针对小型天然气输配站的天然气压力进行监控设计自动化系统。系统的软件开发基于汇编语言,与硬件电路相对应,其主要功能模块包括:数据采集模块、数据存储与显示模块、声光报警模块以及步进电动机驱动模块。软件设计中充分利用了汇编语言十分方便的控制功能特性,实现了系统被测压力的实时监测与自动调节。为了提高系统的可靠性与稳定性,提出了各种硬件和软件抗干扰措施,以保证系统安全、稳定、可靠地运行。本系统能及时准确地获取压力数据及反映系统当前的运行状况,实现系统压力的自动控制和无人值守,对小型天然气输配站的安全生产、组织管理都具有较为重要的意义。关键词:天然气输配,数据采集,压力传感器,人机交互,步进电动

2、机。目录摘要I第一章绪论1第二章天然气压力监控系统的概念设计1第三章天然气压力监控系统总体方案设计1第四章天然气压力监控系统的硬件电路设计34.1数据采集功能模块34.2数据显示模块44.3声光报警模块54.4步进电机的驱动模块54.5电路图5第五章天然气压力监控系统的软件设计65.1KeilC51的介绍65.2Proteus软件的介绍75.3程序设计流程图85.4源程序9第六章总结17参考文献18致谢19第一章绪论天然气的开发利用离不开输送、存储及配气。天然气开发利用导致了天然气的输配系统也日趋庞大与复杂,使得人们及时准确地掌握输配系统的运行规律以及对天然气进行计量、监控都变得十分困难。在

3、中国科技人员的努力下,现已成功研制出实用、先进的大型天然气输配站计算机监控系统,能进行计量点分散计量、集中查询与管理,实现对现场输配情况的自动检测和远程监控,能完成对天然气输配管网稳态、动态仿真,达到天然气输配管网调度优化运行,提高了劳动生产率,保证系统运行的可靠性与稳定性。对大中型输配站而言,此种系统从实用性、经济性的角度来看是很值得推广和应用的,但对于小型的输配站而言则是不经济的。现在国内大部分小型的输配站都是采用传统的人工方式来进行监控与调度,效率低、管理落后,且存在系统监控的不实时,不便于高效、优质、可靠地生产。在天然气输配过程中,及时准确地获取压力数据对安生产、组织管理都具有十分重

4、要的意义。第二章天然气压力监控系统的概念设计本课题设计的天然气压力监控系统是通过调节天然气压力储气罐进气管道的流量使存气罐中的压力稳定在200Pa-800Pa之间，从而能使天然气通过储气罐的出气管稳定的供给给用户使用。在压力值大于上限值或者小于下线值时，系统能发出声光报警并控制步进电机转动实现自动监控，同时也有人性化的人工手动控制。第三章天然气压力监控系统总体方案设计此天然气压力监控系统来来源于生产实际，设计要求既满足用户要求又使系统简单、经济、稳定、可靠。本课题打算分四个模块进行解决：压力数据采集与存储模块、数据显示模块、声光报警与步进电机驱动模块、人工控制模块。系统硬件电路原理框图如下：

5、8051单片机压力传感器I/O扩展芯片8155AD转换电路差动放大器LED显示屏声光报警步进电机的驱动人工控制系统硬件电路原理框图本系统中，通过扩散硅压力传感器将压力非电量转换为微弱的电信号，通过信号放大电路，将微弱的电信号转化为A/D能转化的阈值，使输入的模拟信号的电压为0-5V，压力传感器的量程为0-1000MPa。然后将模拟信号转化成数字信号传送给8051单片机进行数据的处理；通过比较设定在8051单片机内的上、下限压力值参数，来决定是否应启动相应的报警与控制程序。当前压力值超过设定的上限值时，系统会进行声光报警，并控制步进电机转动使天然气储气罐进气管的阀口关小，从而达到自动调节储气罐

6、中压力的目的。整个过程中的压力值变化会通过LED显示屏显示出来，便于记录与生产管理。软件方面，我们使用汇编语言对8051单片机进行程序设计，用Proteus搭建仿真系统，用KeilC51进行程序汇编。分为压力数据采集与存储模块、数据显示模块、声光报警与步进电机驱动模块、人工控制模块、这四大模块进行编写。除了实现所要求的控制功能外，还要进行数据转换，即将所采集到的数据转换为十进制数（BCD码）进行显示，符合人们所使用十进制数的习惯，同时还要将压力值参数换成二进制数，便于8051单片机处理。第四章天然气压力监控系统的硬件电路设计根据总体方案设计，本监控系统的硬件电路可划为：数据采集功能模块、数据

7、显示功能模块、声光报警模块、步进电机驱动模块以及电路图五个部分。4.1数据采集功能模块压力传感器采用扩散硅压力传感器，在信号的调理电路中用仪表放大器，共模干扰、零漂、温漂的抑制，保证采集数据的精度和可靠度。模数转换采用ADC0809,将信号预处理电路传送过来的调理信号进行模数转换才传送至8051单片机中进行各种处理。ADC0809各脚功能如下：LSB-MSB：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入