【正文】 華 北 電 力 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 題 目 ： 現(xiàn)場(chǎng)總線智能氧量分析儀表的研究與設(shè)計(jì) 英 文 題 目 ： Research and Design of Intelligent Oxygen Analyzer Based on Fieldbus Technology 研究生姓名 ：崔倩 專業(yè)： 控制理論與控制工程 研 究 方向： 儀表智能化技術(shù) 導(dǎo) 師 姓名： 韓璞 職稱： 教授 2021 年 12 月 15 日 聲 明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文《 現(xiàn)場(chǎng)總線智能氧量分析儀表的研究與設(shè)計(jì) 》，是本人在華北電力大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果。據(jù)本人所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得華北電力大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。 學(xué)位 論文作者簽名 ： 日 期 ： 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說(shuō)明 本人完全了解華北電力大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；③學(xué)校可允許學(xué)位論文被查閱或借閱；④學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的 ,復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；⑤同意學(xué)?？梢杂貌煌绞皆诓煌襟w上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。為增強(qiáng)系統(tǒng)開(kāi)放性、可靠性和通訊功能，首次將 CAN 總線技術(shù)應(yīng)用到氧化鋯氧量分析儀表系統(tǒng)中。 與 傳統(tǒng)儀表相比，該智能儀表有許多突出特點(diǎn)。儀表所特有的人機(jī)對(duì)話、數(shù)據(jù)通信、大容量存儲(chǔ)等功能更是常規(guī)儀表無(wú)法比擬的。 software technology and fieldbus technology to develop intelligent ZrO2 oxygen analyzer based on CAN bus is presented. In order to enhance system’s opening, reliability and munication function, CAN bus technology is applied to ZrO2 oxygen analyzer for the first time. The system decreases the number of the expansion of peripheral circuit and interface circuit by employing the modularized design method and by using new microprocessor C8051F040 as the system CPU. The stability and reliability is improved and the functionextension and upgrade is convenience. Compared to the general instrument, the intelligent instrument has many better characteristics. It has a lot of advantage such as automatic measurement, realtime online measuring, and also has the capabilities of selfcalibration, digital filter, intelligence processing through data processing. The instrument has more advantages than traditional instrument, such as the capabilities of manmachine interaction, digital filter, mass storage. Cui Qian (Control Theory and Control Engineering ) Directed by prof. HanPu KEY WORDS： Fieldbus, ZrO2 Oxygen Analyzer, CPU, Intelligent Instrument 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文目錄 I 目 錄 中文摘要 英文摘要 第一章 引言 ...................................................... 1 氧分析儀的發(fā)展概況及趨勢(shì) ..................................... 1 磁壓式氧分析儀 ......................................... 1 熱磁式氧分析儀 ......................................... 1 電化學(xué)式氧分析儀 ....................................... 2 氧化鋯氧分析儀 ......................................... 2 氧化鋯氧量分析儀國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 ................................... 3 氧化鋯氧量檢測(cè)器的發(fā)展 ................................. 3 氧量變送器的發(fā)展 ....................................... 4 現(xiàn)場(chǎng)總線儀表 ................................................ 4 課題研究意義 ................................................ 6 本課題主要完成的任務(wù) ........................................ 6 第二章 氧化鋯氧量分析儀的測(cè)氧原理及 CAN 總線技術(shù)基礎(chǔ) .......... 8 氧化鋯氧量分析儀的測(cè)氧原理 ................................... 8 氧化鋯材料的導(dǎo)電性 ..................................... 8 氧濃差電池原理 ......................................... 8 能斯特方程 ............................................ 9 CAN 總線技術(shù)基礎(chǔ) ............................................ 10 CAN 總線的性能特點(diǎn) .................................... 10 CAN 的技術(shù)規(guī)范 ........................................ 10 第三章 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)分析及總體方案設(shè)計(jì) .................... 14 任務(wù)分析及設(shè)計(jì)原則 ......................................... 14 現(xiàn)場(chǎng)總線智能氧量分析儀表的主要技術(shù)指標(biāo) ................. 14 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 ........................................ 14 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析 ........................................... 15 系統(tǒng)自檢 ............................................. 15 采集精度的提高 ........................................ 16 氧化鋯傳感器溫度分段 PI－模糊控制器的設(shè)計(jì) .............. 17 現(xiàn)場(chǎng)總線智能氧量分析表的自標(biāo)定 ........................ 21 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................... 22 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文目錄 II 儀器的工作原理 ........................................ 22 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ......................................... 23 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ........................................ 24 微處理器（ MCU）的 選型 ...................................... 24 數(shù)據(jù)采集放大電路 ........................................... 24 AD620 儀表放大電路 .................................... 24 12 位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0 .................................. 25 溫度補(bǔ)償電路 ......................................... 26 日歷時(shí)鐘 ................................................... 27 帶觸摸屏的 LCD 顯示器設(shè)計(jì) .................................... 28 LCD 液晶顯示 .......................................... 28 觸摸屏控制 ........................................... 29 溫度控制電路 ............................................... 30 CAN 總線設(shè)計(jì) ............................................... 31 CAN總線的控制系統(tǒng) .................................... 31 CAN 總線節(jié)點(diǎn) .......................................... 32 RS485 通訊接口 .............................................. 33 其它相關(guān)外圍電路 ........................................... 34 復(fù)位模塊 ............................................. 34 存儲(chǔ)組織結(jié)構(gòu) ......................................... 34 電源電路 ............................................. 34 系統(tǒng)校正 ............................................. 35 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................ 36 系統(tǒng)調(diào)試及開(kāi)發(fā)工具 ......................................... 36 下位機(jī)控制主程序 ........................................... 37 上位機(jī)軟件 ................................................. 38 人機(jī)操作界面 ......................................... 38 參數(shù)設(shè)置 ............................................. 38 本底修正 ............................................. 38 ................................................... 39 第六章 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)檢定 ............................... 41 .............................................. 41 .............................................. 41 .............................................. 42 實(shí)驗(yàn)檢定 ................................................... 42 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文目錄 III 現(xiàn)場(chǎng)總線智能氧量分析儀表氧濃度信號(hào)檢定 ................. 42 現(xiàn)場(chǎng)總線智能氧量分析儀表溫度信號(hào)檢定 ................... 43 第七章 結(jié)論 .......................