基于AD的流量控制器的设计
流量的PLC控制系统设计
电气工程与自动化学院现场总线技术课程实践题目：流量的PLC控制系统设计专业班级：自动化101班学号：20101757学生姓名：艾文鹏指导老师：朱俊林日期：2013年6月25日流量控制是过程控制系统的一个关键。
采用工业控制计算机, 根据专家系统确定最优工况的各试验流量, 通过AD采集模块接收流量计传感器的数据, 对采集的相应数据进行处理分析并向PLC发出指令, PLC采用PI控制方法, 通过PI控制的参数设定及自整定。
根据PI调节的输出与输入的偏差成正比, 还与偏差对时间的积分成正比, 消除了控制过程中产生的静差, 实现了流量闭环调节的精确控制。
设计了监控软件、PLC软件、PLC与工控计算机的通信软件, 实现了流量的控制、数据采集和处理。
试验表明, PI控制方法对流量的调节具有较好的稳定性和动态特性。
讨论计算机水流量PLC 监控系统。
选用电磁流量计和经典文丘里管流量计系统。
结合杰控组态软件制作出人机界面，把组态与PLC 进行连接，组态与PLC 间不断进行交换数据，通过组态画面实时反映现场流量的实时变化情况，然后定义与组态王实时数据库中变量相对应的监控系统中的设备，通过PLC 采集设备的数据，并通过通信接口把数据传输给计算机。
关键词：流量计；PLC ；人机界面；控制系统; 流量调节; PI控制摘要 (2)第一章引言 (4)1.1 设计目的 (4)1.2 设计主要过程 (4)1.3 设计主要内容 (5)1.3.1 硬件模块设计 (5)1.3.2 组态软件的应用设计 (5)1.3.3 基于STEP-7的程序设计 (5)1.3.4 综合设计 (6)第二章系统的硬件选型 (7)2.1 硬件选型 (7)2.2 选型的步骤 (8)2.3 选型的结果 (8)2.4 选型技术参数 (9)第三章系统的硬件结构设计 (11)3.1 整体结构设计 (11)3.2 硬件连接图 (11)3.3 系统I/O分配表 (12)3.4 硬件组态和变频器参数 (13)3.4.1 硬件组态配置 (13)3.4.2 变频器参数设定 (14)第四章系统软件设计 (15)4.1 软件设计整体构架 (15)4.1.1 杰控组态软件设计 (15)4.1.2 组态设计 (16)4.1.3 PLC程序设计流程图 (22)4.1.4 程序设计梯形图 (22)4.2 问题及其解决方法 (25)4.3 调试过程及方法 (25)4.4 软件调试结果 (26)第五章设计总结 (28)参考文献 (29)第一章引言1.1 设计目的本次课程设计的目的是采用西门子S7-300系列PLC来实现过程控制系统的设计。
AD域控规划方案
AD域控规划方案目录一、内容概要 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 目的和意义 (3)二、需求分析 (4)2.1 组织架构需求 (5)2.2 安全性需求 (6)2.3 可管理性需求 (8)2.4 其他需求 (9)三、域控制器的选择 (10)3.1 域控制器的重要性 (12)3.2 选择合适的域控制器 (13)3.3 域控制器的性能要求 (13)四、规划方案 (15)4.1 域控制器的部署策略 (16)4.2 域控制器的数量规划 (17)4.3 域控制器与Active (19)4.4 域控制器的冗余和备份策略 (21)五、安全性设计 (22)5.1 身份验证和授权机制 (23)5.2 数据加密 (25)5.3 访问控制列表(ACLs) (26)5.4 入侵检测和防御系统 (27)六、管理和维护 (28)6.1 监控和日志记录 (29)6.2 更新和升级策略 (31)6.3 故障恢复计划 (32)七、实施计划 (32)7.1 项目启动和准备 (34)7.2 部署步骤 (35)7.3 测试和验证 (36)八、总结 (37)8.1 方案优点 (38)8.2 方案缺点 (40)一、内容概要AD域控概述：阐述Active Directory（AD）域控制器的概念、功能以及在企业网络中的重要性。
规划目标与要求：明确AD域控规划的目标、预期效果以及需满足的技术和管理要求。
域控布局设计：根据企业的网络架构、业务需求等因素，设计合理的AD域控布局方案。
域名资源管理：规划域名资源的分配、管理与维护策略，确保企业域名的唯一性和可用性。
安全策略与防护措施：制定健全的AD域控安全策略，包括访问控制、数据加密、备份恢复等方面，以保障企业网络安全。
方案实施计划：详细规划AD域控实施方案，包括时间节点、人员分工、资源配置等内容。
方案评估与优化：对AD域控规划方案进行评估，根据实际情况进行调整和优化，确保方案的可行性和有效性。
具有远程操控功能的流量控制器的制作方法
具有远程操控功能的流量控制器的制作方法随着大数据时代的到来，数据流量的控制成为了网络管理中不可或缺的一个环节。
对于企业、学校、社区等场所，需要对网络使用者的行为、流量进行控制和管理，以保证网络资源的有效利用和安全性。
本文将介绍一种具有远程操控功能的流量控制器的制作方法。
一、硬件准备1、主控板：可以采用单片机、嵌入式系统等硬件平台，根据实际需求选择性能合适的主控板。
2、以太网模块：可以使用W5100、ENC28J60等以太网模块，以实现网络连接功能。
3、转换模块：可以使用RS485、RS232等模块，实现各类通信协议的转换。
4、LCD显示模块：方便用户了解网络流量的使用情况，以及设备运行状态等信息。
5、键盘按键：方便对设备进行设置和控制，也可以使用触摸屏等人机交互方式。
6、电源和外壳等。
二、软件开发1、网络连接：使用以太网模块和TCP/IP协议实现设备和远程服务器的网络连接。
2、数据流量监控：读取网络流量数据，保存并统计数据，通过LCD显示模块展示出来。
3、设备设置：通过键盘按键或者远程控制，对设备进行参数设置和控制。
4、远程控制：通过网络控制命令实现对设备的远程操控，以实现网络流量控制等功能。
5、数据存储：将读取的数据流量信息保存到本地存储设备中，以备后续统计分析使用。
三、实现流量控制功能使用以上硬件和软件开发，可以实现对网络流量的实时监控和控制。
可以通过设置流量阈值，在流量达到一定限制后自动限速或者禁止访问，以保障网络流量资源的公平分配和有效利用。
此外，根据实际情况还可以添加流量限制、网址过滤、用户认证等功能，也可以实现不同用户的流量分配，以满足不同场合的需要。
四、应用场景该具有远程操控功能的流量控制器可以应用于企业、学校、公共场所网络管理等场合。
同时，也可以用于服务器流量监控和控制，提高网络数据的传输效率和安全性。
总的来说，该具有远程操控功能的流量控制器不仅具有流量控制和网络管理等功能，而且还为用户提供了可靠的远程控制与监控方式，更加方便和实用。
基于PLC的流量控制——毕业设计(论文)
目录第一章课题的提出 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 方案论证 (1)1.2.1 纸机上浆系统 (1)1.2.2 绝干浆量的调节 (1)第二章系统的理论分析及控制方案确定 (2)2.1控制方案的比较和确定 (2)2.2 纸机上浆系统绝干浆量控制系统的组成及原理图 (2)2.3纸机上浆系统绝干浆量控制系统控制流程 (4)第三章系统的硬件设计 (5)3.1 系统主要设备的选型 (5)3.1.1 PLC及其扩展模块的选型 (5)3.1.2变频器的选型 (8)3.1.3水泵电机的选型 (9)3.1.4流量变送器的选型 (9)3.2 系统主电路分析及其设计 (10)3.3 系统控制电路分析及其设计 (11)第四章系统的软件设计 (13)4.1 PLC程序设计 (13)4.1.1 流量PID控制逻辑图 (14)4.1.2 编程 (16)4.1.3 运行 (20)4.2 PID控制 (20)第五章实物制作及调试 (22)第六章结束语 (24)致谢 (25)参考文献 (26)第一章课题的提出1.1 选题背景本课程设计目的是利用PLC来实现纸机上浆系统的绝干浆量的控制。
目前，PLC使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。
应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
1.2方案论证1.2.1纸机上浆系统纸机上浆系统的范围是从纸机贮浆槽到流浆箱堰板，流送系统的术语中专指冲浆泵循环回路，在这一循环回路中队纸浆进行计量，稀释，必需的抄纸助剂混入及在纸浆最后上成形网前进行筛选与净化。
纸机上浆系统向流浆箱供浆的方式有：1）由高位箱向流浆箱供送纸浆1）用冲浆泵向流浆箱供送纸浆冲浆泵是专用于向造纸机流浆箱输送纸浆的离心式浆泵，1.2.2绝干浆量的调节纸浆流量的测量，从生产工艺角度的要求，最终的目的是想要知道纸浆的实际绝干量。
基于Android的手机流量控制软件设计与实现
基于Android的手机流量控制软件设计与实现LT摘要如今，由于电子产品和英特网的急速发展，移动智能终端的网络系统需求不断上升。
在这样的背景下，当前主流的Android智能手机由于存在着的后台应用程序连接到互联网偷流量的问题经常会使用户遭受不必要的损失。
所以，在无线网络推出的应用越来越复杂化和多元化的现在，对无线流量进行透明化的监控变得越来越重要。
但是互联网已经演变成了一个巨型的复杂非线性系统，在研究此系统的动态特性时还有很多问题需要解决。
因为无线网络流量成分较为复杂，对其的控制不像其它线性、非线性系统那样易于实现，海内外对于网络流量控制技术的研究还有许多困难。
本文主要讲述的是基于Android的手机流量控制软件的设计与实现。
Android是一种基于Linux平台的开放式手机操作系统，近几年随着智能手机的普及，Android系统占有的市场份额不断飙升。
本次基于Android的手机流量控制软件设计的主要目的是运用Android开发工具eclipse，使用java语言编写出能够实时连续的采集网络数据，监测网络流量，并对捕获的流量数据进行统计与计算得到网络主要成分的性能参数的手机应用程序。
用户依据流量数据就能对网络主要成分实施性能分析与管理，看出性能变化的趋势，并找出那些影响网络性能的因素与问题，进而关掉不需要的网络进程，减少流量损失。
关键字：Android；手机；流量控制ABSTRACTNowadays,as a result of the rapid development of electronic products and Internet, mobile intelligent terminal network system increasingly high demand. In this background, the current mainstream of Android smartphone because there is a background application is connected to the Internet to steal traffic problems often users suffered unnecessary loss. So, in the application of wireless network to launch more and more complicated and diversified now, transparency of wireless traffic monitoring is becoming more and more important. But the Internet has evolved into a complex nonlinear system, a giant in the study of dynamic characteristics of the system there are still many problems to be solved. Because wireless network traffic composition is complicated, the control is not as easy to implement as other linear and nonlinear systems, both at home and abroad for network flow control technology research has many difficulties.This article is mainly about the mobile phone based on Android traffic control software design and Implementation.Android is an open mobile phone operating system based on Linux platform, in recent years, with the popularity of smartphones, Android soaring market share of possession.The Android based mobile traffic control software design is the main purpose of the use of the Android development tools eclipse, using Java language that can real-time continuous network data, network traffic monitoring, and to capture the traffic data of statistical and calculate the network performance parameters of the main ingredients of mobile ers on the basis of traffic data can implement performance analysis and management for network main ingredients, see the tendency of changes in performance, and finds out the factors that affect the network performance and problems, shutting it don't need network process, reduce the flow loss.Keywords:Android；mobile phone；traffic control；目录摘要..................................................... 错误!未定义书签。
流量控制系统设计
3．1 流量部分硬件构成与工作原理本系统主要由水泵、流量传感器、电动阀门和MCS-51单片机控制系统以及液体管线和控制线、监视线等组成。
系统结构框图如下所示：图3.1 系统结构框图流量是指单位时间内通过管道某一截面的物料数量。
本控制系统的任务是对通过某一管道截面的物料数量即降粘剂流量进行控制。
本系统采用单片机控制，通过流量计采集流量信息，传给单片机。
单片机通过预先设定值和系统软件进行分析，发出相应的控制信号，驱动调节阀动作，从而确定降粘剂的配比与耗量，实现生产过程自动化。
系统的工作原理是流量传感器采集到流量信息，通过变换器，转化为电信号，AD转换器将模拟电信号转化为离散信号，传给单片机。
单片机软件系统根据事先的设定值对采集的信息进行处理，输出离散的控制信号。
DA转换器将离散的控制信号转化为模拟电量。
通过模拟电量来控制阀门的动作，从而调节流量，实现流量的精确控制。
系统硬件结构图如下图所示：图3.2 硬件框图3．2 软件总体结构设计该控制系统的程序主要分为三部分：主程序、流量控制程序和各种中断子程序。
主程序完成系统的地址分配、系统初始化和各子程序的调用。
流量控制程序通过PID控制算法，实现系统的数字化控制。
各子程序完成相应的各功能。
软件设计是本控制系统设计的核心，在完成了系统硬件的搭接之后，剩下来的主要任务接是系统软件的设计。
该控制系统的软件设计可以分为三部分：一、主程序部分。
该部分完成存储器分区、数据定义和系统的初始化等，以及调用各个子程序，完成主要的控制功能；二、流量控制程序。
通过PID控制算法，编写出相应的流量控制子程序，实现对流量的控制，达到预期的控制要求；三、各子程序。
各个子程序完成具体的实现方法，主要包括：设定值输入、数码管显示、步进电机控制、AD转换中断、T0定时器中断、采样中断等。
由此我们可以得出系统的总体设计框图，如下图所示。
软件流程图如下：图3.3 主程序流程图（1）内部结构8155共由七部分电路组成，它们主要是双向数据总线缓冲器、地址锁存器、地址译码器和读写控制器、RAM存储器、I/O寄存器、命令寄存器和状态寄存器以及定时器/计数器等。
流量控制系统设计
目录第一章过程控制仪表课程设计的目的意义 (2)1.1 设计目的 (2)1.2课程在教学计划中的地位和作用 (2)第二章流量控制系统（实验部分） (3)2.1 控制系统工艺流程 (3)2.2 控制系统的控制要求 (4)2.3 系统的实验调试 (5)第三章流量控制系统工艺流程及控制要求 (6)3.1 控制系统工艺流程 (6)3.2 设计内容及要求 (7)第四章总体设计方案 (8)4.1 设计思想 (8)4.2 总体设计流程图 (8)第五章硬件设计 (9)5.1 硬件设计概要 (9)5.2 硬件选型 (9)5.3 硬件电路设计系统原理图及其说明 (13)第六章软件设计 (14)6.1 软件设计流程图及其说明 (14)6.2 源程序及其说明 (16)第七章系统调试及使用说明 (17)第八章收获、体会 (20)参考文献 (21)第一章微控制器应用系统综合设计的目的意义1.1 实验目的本次课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。
本设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。
本次设计的主要任务是通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的液位参数设计其控制系统。
设计中要求学生掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；掌握PID调节器的功能原理，完成液位控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。
基于单片机的流量控制器的设计与实现讲解
辽东学院本科毕业论文（设计）基于单片机的流量控制器的设计与实现The design and implementation of traffic controllerbased on MCU学生姓名：学院：专业：班级：学号：指导教师：审阅教师：完成日期：辽东学院Eastern Liaoning University独创性说明作者郑重声明：本毕业论文（设计）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：___________ 日期：__ __摘要本设计基于51单片机实现一款精简功能的液体灌装机。
设计实现了两个灌装嘴，容器到位自动开始灌装的功能，装至设定容量，自动停止，并计件数；12864液晶显示器显示当前灌装规格和灌装件数；设计中按键操作可以设定灌装规格；而且设计系统还具备设备清洗功能键设置，及排空液体储料罐，关闭后清洗，然后排空清洗液。
设计中研究单片机技术，详细的介绍了单片机的应用。
设计基于单片机实现控制器；研究传感器技术实现物料的精确计量。
关键词：51单片机；流量控制；12864液晶；液体灌装机目录摘要 (I)一、绪论 (1)（一）研究背景 (1)（二）单片机技术发展现状 (2)二、方案论证 (3)（一）控制芯片选择 (3)（二）显示模块的选择 (3)（三）系统总体结构框图 (4)三、硬件电路设计 (5)（一）单片机系统介绍 (5)1.复位方式 (8)2.时钟电路 (9)（二）12864液晶显示电路 (10)（四）键盘电路 (11)（五）电磁阀控制电路 (11)（六）计数单元电路 (12)（七）脉冲流量计的工作原理 (13)（八）电磁阀选择 (13)四、软件设计 (15)（一）主程序流程图 (15)（二）编程环境介绍 (16)（三）软件程序各模块函数介绍 (17)1、液晶屏初始化函数： (17)2、计数中断函数： (18)3、主程序 (18)4、延时函数介绍 (19)结论 (22)参考文献 (23)附录A 硬件电路图 (24)附录B 程序源代码 (25)致谢 (34)一、绪论（一）研究背景上世纪60年代中期，中小规模集成电路问世，使得原来的电路变得更小，因此，由集成电路做成的电子测量仪器体积更为减小，同时其测量范围更为宽广，测量精度大为提高。
基于AD的流量控制器的设计
一、题义分析与解决方案1. 题义需求分析用STAR ES598PCI 单板机开发机设计一个模拟探流器。
用电压信号模拟流量信号，采用A/D转换的对模拟点信号进行数字量转换，转换结果通过LED显示，并和预设的阀值相比较，当流量达到预设阀值1后，探测器发出低频率声音报警，当流量达到预设阀值2后，探测流发出高频声音报警。
根据题目要求进行以下几点分析：1)输入的电压值是模拟信号，而检测的值只能为数字信号。
因此对0—5V的模拟电压信号进行检测前，要利用A/D转换器（ADC0809）将模拟量转换为数字量。
2)选用8255A作为微处理器的输入输出接口芯片,最后将3位数字信号量显示到LED显示器上。
3)因为要对信号进行阀值检测，因此自行设定阀值大小：预设阀值1为 1.875V，其所对应的数字量为（（1.875/5）*255=127.5=4FH）；预设阀值2为3.125V，其所对应的数字量为（（3.125/5）*255=255=8FH）。
4)当流量达到预设阀值1后，探测器发出低频率声音报警，当流量达到预设阀值2后，探测流发出高频声音报警。
声音是通过5253控制蜂鸣器实现一秒间隔的高频和两秒间隔的低频蜂鸣报警。
2.解决问题方法及思路1）硬件部分ADC0809模数转换器一片（用于将采集的模拟信号转换成数字信号）；可编程并行接口芯片8255一片；可编程的接口芯片8253一片（用于分频产生两种信号：高频与低频）；蜂鸣器一个（用于报警声音提示）；七段LED显示器（用于显示检测到的电压值）；电位器与ADC0809模数转换器相连，8086读取ADC0809的数据口的数据，将该数据分离为整数和两位小数三位，然后将各位数据依次送到8255的A口，讲位选新号数据送到B口，8255连接LED显示器，控制LED依次显示各位的数据；再者将数据与设的阈值进行比较，来控制8253的工作。
2）软件部分启动ADC0809的程序进行模/数转换，通过ADC0809信道0将输入的0—5V的模拟电压信号转换成数字信号并将其保存在AH寄存器中，并将转换的结果通过LED显示出来。
自适应网络流量控制策略的设计与实现
自适应网络流量控制策略的设计与实现随着网络技术的不断发展，网络上的流量日益增加，而网络资源有限，如何有效地控制网络流量成为了网络发展中的一个重要问题。
为了解决这个问题，人们提出了很多流量控制策略，其中自适应网络流量控制策略是近年来的一个热点。
一、自适应网络流量控制策略的概念自适应网络流量控制策略是一种根据网络状况动态调整网络带宽占用的策略。
它可以根据网络负载、带宽限制、网络拓扑和服务质量等因素，动态地调整网络流量，达到更好的网络利用效率和服务质量。
二、自适应网络流量控制策略的实现方式自适应网络流量控制策略可以通过以下方式实现：1. 流量控制算法：通过选择合适的流量控制算法，来实现自适应网络流量控制。
常用的流量控制算法有Leaky bucket算法、Token Bucket算法等。
2. 流量分析工具：通过网络流量分析工具对网络流量进行实时监控和分析，来确定网络负载情况和是否需要调整网络流量。
3. 控制器：控制器是自适应网络流量控制的核心，它可以根据网络分析的结果和设定的参数，对网络流量进行动态调整。
三、自适应网络流量控制策略的优缺点1. 优点：自适应网络流量控制策略可以动态地根据网络状况调整网络流量，从而达到更好的网络利用效率和服务质量。
它可以避免网络拥塞和节点过载等问题，从而提高网络的可靠性和稳定性。
2. 缺点：自适应网络流量控制策略需要具有一定的复杂性和计算量，同时需要监控网络状态和调整网络参数，如果不恰当地调整网络参数，可能会导致网络资源的浪费和服务质量的降低。
四、自适应网络流量控制策略的应用场景自适应网络流量控制策略可以应用于各种网络场景，例如：1. 数据中心网络：在数据中心网络中，自适应网络流量控制可以有效地避免节点过载和网络拥塞，从而提高数据传输的效率和可靠性。
2. 云计算网络：在云计算网络中，自适应网络流量控制可以根据虚拟机之间的网络流量负载，动态调整网络带宽占用，从而提高虚拟机的服务质量和网络利用效率。
AD域控制器的配置ppt课件
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
2、在我的电脑上右键选择属性中的计算机，如左图所示，点击更 改按钮后在右图中选择“域”并输入“lzpcc”域名称并点“确定”：
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
3、这时输入域管理员用户名和密码，根据提示重启计算机：
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
14、帐户漫游和强制类型测试：
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
14、帐户漫游和强制类型测试：将原来的NTUSER.DAT复制一个后文 件扩展名更改为.MAN然后注销或重启计算机。
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
14、帐户漫游和强制类型测试：
“强制”更改成功后在桌面 上新建几个文件夹或文件， 再次把计算机注销或重启后 查看桌面，结果桌面上前面 建立的文件夹或文件全部不 见了，所以强制状态下桌面 上是不会保存任何东西的。
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
4、在登录窗口中分别输入张三和李四的用户名及密码，选择登录 到LZPD域中
5、进入系统后PC1和PC2分别显示开始菜单，并在上面显示登录用 户的名字：
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
6、在我的电脑选择属性下的计算机名，查看域，如下图所示表示 该计算机已经正确加入到域中了：
12、帐户限制计算机登录测试：
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
12、帐户限制计算机登录测试：
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
13、帐户第一次登录时让用户自己修改密码：
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四.用PC1和PC2加入到AD域中
基于ProtelDXP一体化方法的数字流量控制器设计
第22卷第3期2010年9月北方工业大学学报J.NORT H CH INA UNIV.OF T ECH.Vo l.22No.3Sept.2010收稿日期:2009 10 10*北京市人才强校计划支持项目资助第一作者简介:赵迪,工程师,技术研发部部长.主要研究方向:质量流量控制器产品的研发.基于Protel DXP 一体化方法的数字流量控制器设计*赵 迪1)张贵辰2)孙德辉2)(1)北京七星华创电子股份有限公司,100016,北京;2)北方工业大学机电工程学院,100144,北京)摘 要 介绍了D07系列流量控制器的工作原理以及Pro tel DX P 在质量流量控制器产品开发中的应用.提出了用Pro tel DX P 进行原理图设计、仿真分析、印刷电路板设计的一体化解决方案.最后通过一个应用实例给出了印制板的设计流程、设计规则及注意事项.关键词 Pr otel D XP;一体化方法;流量控制器设计分类号 T P29本文所设计的D07系列流量控制器属于一种工业自动化仪表,可以对各种气体进行精确的测量和控制,大量应用于半导体及集成电路生产线上的扩散、氧化、外延、CVD 等离子刻蚀等工序设备中.目前的设计方法主要是采用传统的Pr otel 设计、制版、焊接和调试,各个环节分步进行,设计效率低,可靠性差,故障检测困难.采用Protel DXP 一体化方法可以将上述各个设计环节一次完成,极大地提高了设计效率和可靠性,有很好的推广价值.1 数字流量控制器的工作原理如图1所示,数字流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀和放大控制电路板等部件组成.气体通过质量流量控制器时,大部分气体通过分流器,仅有少量气体流过流量传感器.分流器由很多细管粘接而成,作用是使气体通过时处于层流状态,保证通过分流器的气体与通过传感器的气体成一定比例.流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理,如图2所示.当无气体通过传感器的传感管时,惠斯顿电桥上下游电阻相等,输出的电压信号为零;当有气体通过传感管时,气体将传感管上游的热量带到下游,上下游温度的变化会使传感管上下游的热敏电阻丝阻值发生改变,从而可以使电桥输出与流量相关的电压信号.图1 流量控制器的结构简图对于模拟产品此电压信号经仪表放大器放大至0~5V DC,放大后的流量检测电压与设定电压进行比较,再将比较后的差值电压放大后去驱动流量调节阀,通过PID 闭环控制,使流过流量控制器的流量与设定的流量相等.图3是所设计的以微处理器(M CU )为核心的数字流量控制系统.传感器输出信号经仪表放大器放大后与MCU 的ADC 单元连接,将模拟流量检测信号转换为数字流量检测信号,此数字信号通过数字算法校正后送至M CU 的DAC 单元,经DAC 单元转换后输出模拟流量检测信号,同时数字流量检测信号与数字设定信号进行比较,比较后的误差信号经数字PID 运算后转换为模拟量闭环控制电磁调节阀,使通过质量流量控制器的实际流量与设定流量相等,此数字产品还可以通过通讯驱动电路和上位机进行串行通讯,实现多机智能控制.2 Protel DXP 在D07系列流量控制器产品开发中的应用Protel DXP 是基于W indo w s 平台的第7代产品,它将所有的板级设计工具集于一身,从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照设计者自己的设计方式实现.Pr otel DXP 融合了EDA 先进的设计成果,能处理各种复杂的PCB 设计过程,提供PCB 和FPGA 实现的多维设计输入,兼容SPICE 的仿真技术、VH DL 仿真与综合、信号完整性分析、拓扑自动布线和CAM 处理与验证等.下面以质量流量控制器产品开发为例,介绍使用Pr otel DXP 的设计流程、设计规则及注意事项.进入Protel DXP 后,执行菜单File\New \PCB pr oject 命令,此时会建立一个PCB 项目,在该项目目录下可以完成电路原理图的设计.原理图设计的关键是正确性,包括原理图中各元器件的管脚定义是否正确,各元器件间的网络连接是否正确等.因为Protel DXP 软件可以保证原理图到PCB 的一致性,所以如果原理图网络连接有误,那么PCB 会跟随原理图出现相同的错误.另外原理图中的元器件位置摆放应整齐、合理、美观并具有易读性.基于Pr otel DXP 工具设计的流量控制器PID 控制部分电路原理图如图4所示.该电路的特点是在传统PID 控制电路的基础上增加了微分环节,它可以提高系统调节的快速性和稳定性,但微分补偿不能太强,否则会降低系统的抗扰性.3 电路的仿真分析Pro tel DXP 可直接进行模拟电路、数字电路、数模混合电路的仿真.在Protel DXP 中执行仿真,只要从仿真用元件库中放置所需的元件,连接好原理图,加上激励源,单击仿真就可实现电路的仿真分析.以图4所示的流量控制器PID 控制电路为例,分别进行静态工作点分析、瞬态分析和交流小信号分析.(1)如图4连接好电路原理图,其中输入正弦源参数为幅值10mV 、频率50H z,执行菜单命令Project/Com pile PCB Project,查看M es sages 对话框,确保原理图正确无误.(2)执行菜单命令Design\Simulate\M ixed Sim ,在弹出的Analy ses Setup 对话框中,选择静态工作点分析、瞬态分析和交流小信号分析.30 北方工业大学学报 第22卷(3)静态工作点分析无需设置参数;瞬态分析可以采用默认参数;交流小信号分析参数做以下调整,选中交流小信号分析,将起始频率、终止频率、扫描类型和测试点数(Test Points)分别设置为10mH z 、1kH z 、Decade 和500.(4)单击OK 按钮,仿真开始.静态工作点分析结果如图5所示,瞬态分析结果如图6所示,交流小信号分析结果如图7所示.根据仿真结果可以看出,静态状态下,输入信号为0V 时,在扰动信号作用下反相输入端A 点电位为-3.397m V,积分器处于饱和状态,输出为正限幅12.93V.系统运行时各点处于瞬时变化,A 、B 和输入各点均符合正弦变换规律且同相位,输出滞后180度.交流小信号的变换则是衰减震荡的,确保了系统的稳定性.31第3期 赵 迪 张贵辰等:基于Protel DXP 一体化方法的数字流量控制器设计*图7 交流小信号分析结果4 印制电路板(PC B)的设计与布线任何一个电子产品的设计都要从原理图设计落实到它的物理实体上,这样最终才能成为一个具体的电子产品.PCB 的设计就是要实现这样的功能.Protel DXP 为设计者提供了一个完整的电路板设计环境,使印刷电路板的设计更加方便有效.应用Protel DXP 设计印刷电路板过程包括:创建PCB 文件、PCB 外形修改、PCB 参数设置、原理图导入PCB 、元器件布局等.Protel DXP 既可以进行自动布局,也可以进行手工布局.对于特定的电子产品,以质量流量控制器产品为例,产品本身对元件布局会有些特定的要求.例如产品的接口位置和调零电位器的位置是固定不能改变的,传感器离PCB 较近使得传感器所覆盖的PCB 区域中不能放置较高的元器件等一系列特殊要求,为了使布局更加合理,可先把有特殊要求的元器件放置好,然后再执行自动布局命令,这样可以在节省时间的前提下得到合理的布局结果.Pro tel DXP 采用基于拓扑逻辑分析的Situs 自动布线器,其使用了包括神经元网络、神经元、神经元状等一系列智能神经技术,同时遵从电气规则和布线规则,支持BGA 封装的自动布线,可控制的SM D 引脚Fan Out 功能.可执行A uto r oute\All 命令为整块电路板自动布线,执行Autor oute\Connection 命令为一个连接自动布线,也可以执行Autoro ute \Co m po nent 或Autor oute\Area 命令为一个元件或一个指定区域自动布线,只要电气参数和元件布局合理,Situs 布线器可以100%的完成自动布线工作.最终完成布线的PCB 如图8所示.图8 基于Protel 设计的控制器PCB 板5 PC B 设计的调试规则及注意事项(1)原理图的连线问题.原理图的连线要十分注意交叉线的连接,这种问题看似简单属常见问题,但会导致严重后果.当进行原理图部分的交叉线连线时,误操作会导致连线错误,在这种情况下,原理图编译时是检查不出错误的,因为软件本身是无法确定哪些线应该连通,哪些线不该连通,如果用这32 北方工业大学学报 第22卷样的原理图更新PCB 时,PCB 会跟随原理图得到错误的连接,需十分注意.(2)PCB 分层问题.通常,当时钟频率到5MH z 或脉冲上升时间小于5ns 时,PCB 板须采用多层板.多层电路板布线是提高产品EMC 性能的有效手段,可获得更大的布线空间.位于多层板内部的电源层和地层两个平面都是由金属平板构成,可以降低信号线的射频发射,当这两个平面相临时就构成了电源的平滑电容,可以增加电源的去耦效果.合理的分层不但可以降低系统的射频发射,更可以提高系统的性能,保证信号的完整性.(3)PCB 电源与地的划分.数字式质量流量控制器是一个模拟数字混合系统,数字部分的特点是电流小、频率高;模拟部分的特点是电流大、频率低.为防止两部分互相干扰需进行电源平面和地平面各自的分割,数字地与模拟地之间通过单点连接构成 连接桥 ,此时应注意当某一元器件由于物理结构的原因不得不错区放置时,例如数字元件放置到了模拟区域中,则该元件的信号线应尽可能通过 连接桥 以保证最小回流路径.(4)PCB 覆铜的布设问题.通常可以在PCB 的顶层、底层或中间信号层的空闲区域覆铜,并使覆铜层与合适的地信号连接,覆铜层可以起到降低对外辐射和屏蔽的作用.覆铜层与信号线间的距离与信号的性质有关.图9所示为一块电源转换电路板,功能是通过电源模块将PCB 板左侧输入的220V AC 电源转换为右侧的!15V DC 电源.为了达到更好的效果可以在两个覆铜区域的四周使用Via 将顶层和底层的覆铜连通,最终完成覆铜的PCB 如图10所示.6 结语本文所设计的D07系列流量控制器产品在国内光纤预制棒熔炼、类金刚石镀膜和人工晶体制造等多家企业得到应用.随着质量流量控制器产品技术的飞速发展,其工作原理会更为先进,电路设计也将越来越复杂.Protel DXP 以其强大的功能、方便的操作、友好的界面为设计者提供了现代化的电子设计手段,使设计者能准确高效地完成质量流量控制器电路原理图和印刷电路板的设计任务.参 考 文 献[1] 杨小川.Pr otel DXP 设计指导教程[M ].北京:清华大学出版社,2003[2] Serg io Fr anco.刘树棠等译.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M ].西安:西安交通大学出版社,2004[3] 川田裕郎,小宫勤一著,罗秦等译.流量计量手册[M ].北京:计量出版社,1982[4] 和宏.电磁兼容原理与技术[M ].西安:西安电子科技大学出版社,2008[5] 陈穷.电磁兼容性工程设计手册[M ].北京:国防工业出版社,199333第3期 赵 迪 张贵辰等:基于Protel DXP 一体化方法的数字流量控制器设计*Digital Flow Controller Design Based on Protel DXP Integrated MethodZhao Di1) Zhang Guichen2) Sun Dehui2)(1)Q ix ing Huachuang Elect ron Cor po ratio n in Beijing,100016,Beijing,China;2)Co l.of M echanica l and Electr onical Eng ineer ing,N ort h China U niv.of T ech.,100144,Beijing,China)Abstract This paper intr oduces the w o rking pr inciple of D07series of flow controllers as w ell as the application of Protel DXP in the product dev elopm ent of m ass flow co ntrollers.It also puts fo rth an integrated solutio n method for schematic desig n,sim ulation analysis,and printed cir cuit bo ard design by w ay of Protel DXP.Finally,an application of PCB design flow,tog ether w ith de sign rules and precautions,is given.Key Words Protel DXP;integ rated desig n;flow contr oller design(上接第4页)[3] 王炳.信息隐藏技术[M].北京:国防工业出版社,2007[4] Fr CdCric L efkbvr e.A print and scan o ptim izedw ater mar king scheme[J].In:P ro c IEEEF our th Wo r ksho p o n M ultim edia Sig nal P rocessing,2001:511 516[5] 张雨,肖扬.基于T ur bo码的数字水印方案[J].计算机与数字工程,2006(3):28 31[6] 黄丹.基于离散傅立叶变换的图像数字水印算法研究[D].武汉:华中科技大学,2007[7] 俞登峰,李学斌.基于傅立叶-梅林变换的零水印算法[J].计算机工程与设计,2009,30(10):2566 2569[8] 刘仁杰,司建敏,邹建成.基于达芬奇平台的数字水印检测器原理及设计[J].北方工业大学学报,2010,22(3):9 12A Novel Security Watermarking Algorithm Based on Fourier DomainZou Jiancheng Liu Yux in(Institute of Imag e Pr ocessing&P attern Recog nitio n,N ort h China U niv.of T ech.,100144,Beijing,China)Abstract A novel secur e w ater marking alg orithm based on Four ier domain is presented to pro tect the w ater mark from being sto len of falsified.The embedded domain and ex traction of w ater m ar ks are controlled by keys.If an attacker do es not use the r ig ht keys,he/she is not able to g et the correct w atermark.Ex perim ents show that the alg orithm is sim ple and can be used in som e practical applicatio ns.The algo rithm is also,to some ex tent,robust to attacks,such as geometric tr ansform ations,filters,noises and so on.Key Words digital w aterm arking;Four ier dom ain;security34 北方工业大学学报 第22卷。
ad控制器课程设计
ad控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解AD控制器的基本概念、工作原理及功能特点；2. 掌握AD控制器在不同应用场景下的使用方法；3. 了解AD控制器与微控制器之间的接口技术。
技能目标：1. 学会使用AD控制器进行模拟信号采集与转换；2. 能够分析并解决AD控制器在实际应用中遇到的问题；3. 培养学生动手操作、调试和优化AD控制器的实际能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术领域的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，增强集体荣誉感；3. 增强学生的创新意识和实践能力，使其认识到科技发展对国家和社会的重要性。
课程性质：本课程属于电子技术领域，结合实际应用，培养学生的实践操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的求知欲和动手能力，但对AD控制器相关知识掌握有限。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以学生为主体，充分调动学生的积极性与参与度。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际项目中，提高解决实际问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观的培养，使其全面发展。
二、教学内容1. AD控制器概述- AD控制器的基本概念- AD控制器的发展历程- AD控制器的应用领域2. AD控制器工作原理- 模拟信号采集与转换原理- AD转换器的类型及特点- AD控制器内部结构及功能3. AD控制器接口技术- AD控制器与微控制器的连接方式- 接口电路设计及注意事项- 常用接口协议及其应用4. AD控制器编程与应用- 编程环境及工具介绍- AD控制器编程步骤及方法- 实际应用案例分析5. AD控制器实践操作- 实验设备与器材准备- 实验步骤及注意事项- 实验结果分析及总结6. AD控制器优化与调试- 调试工具及方法介绍- 优化策略及案例分析- 学生实践操作指导教学内容安排与进度：第一周：AD控制器概述第二周：AD控制器工作原理第三周：AD控制器接口技术第四周：AD控制器编程与应用第五周：AD控制器实践操作第六周：AD控制器优化与调试本教学内容根据课程目标，结合教材章节，注重理论与实践相结合，旨在培养学生的实践操作能力和创新能力。
光电流量控制器的设计与实现
光电流量控制器的设计与实现随着科技的不断发展，人们对光电子技术的需求越来越大，对于光电流量控制器的研发也日益重要。
光电流量控制器是一种用于控制光源的亮度和光线强度的仪器。
根据不同的需求，光电流量控制器可以应用于医疗设备、机械制造、半导体生产等多种领域，成为行业应用的重要设备。
本文旨在介绍光电流量控制器的设计与实现过程，让读者了解该仪器的原理和构造，以及如何进行相应的电路设计和调试。
一、光电流量控制器的原理光电流量控制器主要由光电二极管和运放组成，其原理为将光电二极管的输出信号转换为电信号，通过运放进行放大和处理，最终控制光源的强度。
光电二极管的输出信号与光源的强度成正比，当光电二极管所接收到的光线强度越大，输出电信号的幅度就越高。
因此，我们可以通过改变光电二极管所接收的光线强度来控制其输出信号的大小，进而控制光源的亮度和光强。
二、光电流量控制器的构造实现光电流量控制器的核心结构包括：光电二极管、滤光片、运放等电路组件。
其中运放扮演着重要的角色，能够对信号进行放大、滤波和放大处理，从而达到控制光源强度的目的。
光电二极管是整个电路中最重要的部分，它能够将光线能量转换为电能信号，进而交给运放识别进行处理。
由于光源强度的差异，光电二极管的输出信号也会相应地有所差异，需要通过运放对其进行放大、滤波等处理。
滤光片是用于控制光线的强度和波长，其作用是将不同波长的光线透过，从而达到控制光源亮度的目的。
滤光片也可以显著减小光噪声并提高装置的灵敏度。
运放电路是整个光电流量控制器的重要组成部分，它被设计用于对光电二极管输出的信号进行放大、滤波和相应的分析处理。
在运放电路中，运放可以按照输入参考电压大小进行放大，通过改变运放增益系数和电路结构等方式，实现对光源强度的精准控制。
三、电路设计和调试在实现光电流量控制器的设计和制作过程中，需要考虑到不同应用的需求，包括光源的亮度、波长范围、输出电流等等。
基于此，一个完整的光电流量控制器设计将包括如下几个主要步骤：1. 选择合适的光电传感器和滤光片：一般可选用高灵敏的 PIN 光电二极管和合适的滤光片。
D-XXU 数字与模拟模式同时工作的流量控制器说明书
U D igital and Analog Modes Operate Simultaneously U P rogrammable Flow Configurations U R S485 Standard,Multi-Drop Capability of Up to 256 units U S tores Calibration Data for Up to 10 Gases U T otalizer Indicates Total Gas Quantity U A larm Limits for High and Low Gas Flow U C onversion Factors for Up to 256 Gases U A utotune Function for OptimumControl Response U Self Diagnostic TestsMicroprocessor driven digital flow controllers allow one to program, record, and analyze flow rates of various gases with a computer via an RS485 interface (optional RS232 is available).Controllers can be programmed for various control functions including, flow setpoint, totalizer, stop totalizer, read totalizer, totalizer from preset flow, stop at preset total, auto zero, and more.Principles of OperationMetered gases are divided into two laminar flow paths, one through the primary flow conduit, and the other through a capillary sensor tube. Both flow conduits are designed to ensure laminar flow, therefore, the ratio of their flow rates remains constant. T wo precision temperature sensing windings on the sensortube are heated, and when flow takes place, gas carries heat from the upstream to the downstream windings. The resultant temperature differential is proportional to the change in resistance of the sensor windings.A Wheatstone bridgedesign is used to monitor thetemperature dependent resistance gradient on the sensor windings which is linearly proportional to the instantaneous rate of flow. The output of the Wheatstone bridge is converted to digital format with a 12-Bit Adc (analog to digital converter).An on-board microprocessor and nonvolatile memory store all calibration factors and directly control a proportionalelectromagnetic valve. The digitalclosed loop control systemcontinuously compares the mass flow output with the selected flow rate. Deviations from the setpoint are corrected by compensating valve adjustments, with PID algorithm, thus maintaining the desired flow parameters with a high degree of accuracy. Output signals of 0 to 5 Vdc or 4 to 20 mA aregenerated indicating mass molecular based flow rates of the metered gas.InterfaceThe digital interface operates via RS485 (optional RS232) and provides access to applicable internal data including: flow set-point, actual flow, zero adjustments, and linearization table adjustments. The analog interface provides 0 to 5 Vdc, 0 to 10 Vdc and 4 to 20 mA inputs and outputs.FMA6502ST shownsmaller than actual size.FMA6500ST Seriesgas Mass Flow Controllerswith rs485 standard and alarm FunctionsFor Clean gasesDContact ClosureT wo sets of dry contact relay outputs are provided to actuateuser supplied equipment. These are programmable via the digital interface such that the relays can be made to switch when a specified event occurs (e.g. when a low or high flow alarm limit is exceeded or when the totalizer reaches a specified value).Valve OverrideMeans are provided to force the control valve fully open (purge) or fully closed via either the analog or digital interfaces.Self DiagnosticsWhenever power is first applied, the FMA6500ST runs a series of self diagnostic tests to ensure that it is in optimum working condition.Engineering UnitsThe flow setpoint, measured gasflow and associated totalizer data is scaled directly in engineering units via digital interface com-mands. The following units of measure are supported: % of FS, mL/min, mL/hr, scfm, scfh, sL/min, sL/hr, lbs/hr, lbs/min, and one user defined unit of measure.Leak Integrity1 x 10-9 smL/sec of helium maximum to the outside environment.Balanced Power SupplyThe FMA6500ST operates on±15 Vdc. The current requirements for the positive and negative power supplies are balanced such that the current in the power supply common connection is minimized. Maximum power consumption is 13.5 watts at ±15 Vdc.Auto ZeroThe FMA6500ST automatically nulls the sensor zero offsetwhenever the flow setpoint is below 2% FS. T o accommodate this feature the control valve must fully close under that condition. Provisions are made to either disable, force, or store thecurrent auto zero via digital commands.TotalizerThe firmware for the FMA6500ST provides functions to register total gas quantity. The total mass of gas is calculated by integrating the actual gas flow rate with respect to time. Digital interface commands areprovided to: set the totalizer to zero, start/stop totalizing the flow, read the totalizer, start the totalizer at a preset flow, and stop the flow at a preset total.Multi-Gas Calibration Option The FMA6500ST is capable of storing primary calibration data for up to 10 gases. This feature allows the same FMA6500ST to be calibrated for multiple gases while maintaining the rated accuracy on each.Standard 10-Point NIST CalibrationOptional up to 9 additional 10-point calibration may be ordered at an additional cost per gas.Conversion FactorsConversion factors for up to 256 gases are stored in the FMA6500ST .Conversion factors may be applied to any of the ten gas calibrations via digital interface commands.Flow AlarmsHigh and Low gas flow ALARM limits are programmed using the digital interface. Alarm conditions are reported via the digital interface or can activate the contact closure outputs.Programmable FlowOMEGA ® software supportsprogrammable flow modes, allowing execution of custom programmingof up to ten steps. Various flowconfigurations include ramping,linearized increasing, anddecreasing modes.AutotuneThe autotune function allows theFMA6500ST to automaticallyoptimize control response for the gas under actual process conditions.During the autotune process, theinstrument adjusts PID gains foroptimum step response and deter-mine key control valve characteristics (only available on units with less than80 L/min maximum flow).FMA6502ST, shown smaller than actual size.SPECIFICATIONSAccuracy (including linearity):15 to 25°C (59 to 77°F) and 0.7 to 4 bar (10 to 60 psia): ±1% of FS, 0 to 50°C(32 to 122°F) and 0.3 to 10 bar (5 to 150 psia): ±2% of FS, ±1% of FS at a specific temperature and pressure with special calibration Repeatability: ±0.15% FS Turndown Ratio: 50:1Response Time: 0.6 to 1.0 s to within ±2% of setpoint over 20% to 100% FS Temperature Coefficient: 0.05% of full scale/°C or betterPressure Coefficient: 0.01% FS/psi (0.07 bar) or better Leak Integrity: 1 x 10-9 smL/sec Helium maximum to the outside environmentOptimum Gas Pressure:1.73 bar (25 psig)Maximum Gas Pressure: 34.5 bar(500 psig)Maximum Diff. Pressure: 3.4 bar (50 psig) for up to 10 LPM, 2.8 bar (40 psig) for 15 LPM and greaterGas and Ambient Temperature: 5 to 50°C (41 to 122°F)Output Signals: Linear 0 to 5 Vdc (2000 Ω min load impedance);0 to 10 Vdc (4000 Ω min impedance); 4 to 20 mA optional (0 to 500 Ω loop resistance)Communication Interface:RS485, standard; RS232, optional Transducer Input Power: ±15 Vdc, 450 mA maximumWetted Parts: 316 stainless steel, 416 stainless steel, FKM O-rings Neoprene or Perfluoroelastomer O-rings optionalConnections: Standard ¹⁄₄"compression fittings up to 30 LPMmodels; for 60 LPM models and greater: ³⁄₈" compression fittings Circuit Protection:Circuit boards have built-in polarity reversal protection; resettable fuses provide power input protection Calibration Options:Standard 10-point NIST calibration optional up to 9 additional 10-point calibrations may be ordered for a additional cost per gasFMA6500ST Controller Dimensions 15 LPM and GreaterFMA6500ST Controller Dimensions Up to 10 LPMDComes complete with operator’s manual, software, cable (FMA65-C), and NIST certificate. Power supply sold separately.* Specify gas or gases and inlet/outlet pressure. Calibrations done at ambient [20ºC (70ºF)] temperature only.** Flow ranges specified are for nitrogen or air at 20 psig inlet (up to 50 SLM) or 25 psig inlet (60 to 100 SLM units) and 0 psig outlet, see above ordering chart.For RS232 communications (replaces RS485), add suffix “-RS232” to model number, no additional cost.For 4 to 20 mA output (replaces 0 to 5V), add suffix “-I ” to model number, no additional cost.For Perfluoroelastomer O-rings (replaces FKM O-rings), add suffix “-K ” to model number, for additional cost.Ordering Examples: FMA6512ST , mass flow controller, and FMA65PWC power supply. FMA6542ST , mass flow controller, and FMA65PWC power supply.FMA65EPWC FMA65UKPWC FMA65-C15 FMA65-CAL-(*) FMA6502ST shown smallerthan actual size.。
流量控制系统的设计与仿真毕业论文
流量控制系统的设计与仿真毕业论文1 绪论1.1 选题的意义流量控制系统在生产工业和过程控制中有着极其重要的作用，设计一套好的流量控制系统不仅能够帮助企业更好的管理进水出水流量以进一步控制管理生产过程，还能节约水资源、帮助企业实现水的循环多次使用。
对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。
流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。
人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。
于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。
同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验。
1.2 国内外研究现状计算机技术在闸门开关自动化中的运用是从上世纪才开始发展起来的。
20世纪40年代是几乎主机与控制一体的直接控制。
50年代引进远方控制技术，大多采用电磁式、机械式继电器。
60年代集中化技术被普遍应用，出现了远距离集中监控，进而实现大范围控制。
到了20世纪70年代，计算机发展程度较高，在发达国家过程控制自动化得到了普遍应用。
进入20世纪80年代，随着微电子技术、计算机技术、数据通信技术和自动控制理论的迅猛发展，计算机技术在流量自动控制系统中已占压倒优势。
90年代计算机大量应用于流量自动控制系统，各种软件应运而生，在技术或价格上已不存在任何问题。
流量控制系统的核心是控制算法，控制算法是处理输入和控制输出的逻辑处理过程。
在流量的自动控制中出现了先后出现了“经典控制理论”、“现代控制理论”、“智能控制理论”三大部分。
分别适用于不同的控制系统。
PID是最早发展起来的控制策略，算法简单、可靠性高。
美国调水工程由水资源部统一管理运行，控制系统包括计算机、通信和电子设备。
该系统可对泵站和电厂，节制闸的闸门和其他各种设备、实施实行计算机通信、监控、监测和调度。
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合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计报告2009～2010学年第一学期课程微机原理与接口技术课程设计名称基于A/D的流量控制器的设计学生姓名王聪学号0704012047专业班级07级计算机科学与技术专业（2）班指导教师龙夏何立新20010年4月一、题义分析与解决方案1. 题义需求分析用STAR ES598PCI 单板机开发机设计一个模拟探流器。
用电压信号模拟流量信号，采用A/D转换的对模拟点信号进行数字量转换，转换结果通过LED显示，并和预设的阀值相比较，当流量达到预设阀值1后，探测器发出低频率声音报警，当流量达到预设阀值2后，探测流发出高频声音报警。
根据题目要求进行以下几点分析：1)输入的电压值是模拟信号，而检测的值只能为数字信号。
因此对0—5V的模拟电压信号进行检测前，要利用A/D转换器（ADC0809）将模拟量转换为数字量。
2)选用8255A作为微处理器的输入输出接口芯片,最后将3位数字信号量显示到LED显示器上。
3)因为要对信号进行阀值检测，因此自行设定阀值大小：预设阀值1为 1.875V，其所对应的数字量为（（1.875/5）*255=127.5=4FH）；预设阀值2为3.125V，其所对应的数字量为（（3.125/5）*255=255=8FH）。
4)当流量达到预设阀值1后，探测器发出低频率声音报警，当流量达到预设阀值2后，探测流发出高频声音报警。
声音是通过5253控制蜂鸣器实现一秒间隔的高频和两秒间隔的低频蜂鸣报警。
2.解决问题方法及思路1）硬件部分ADC0809模数转换器一片（用于将采集的模拟信号转换成数字信号）；可编程并行接口芯片8255一片；可编程的接口芯片8253一片（用于分频产生两种信号：高频与低频）；蜂鸣器一个（用于报警声音提示）；七段LED显示器（用于显示检测到的电压值）；电位器与ADC0809模数转换器相连，8086读取ADC0809的数据口的数据，将该数据分离为整数和两位小数三位，然后将各位数据依次送到8255的A口，讲位选新号数据送到B口，8255连接LED显示器，控制LED依次显示各位的数据；再者将数据与设的阈值进行比较，来控制8253的工作。
2）软件部分启动ADC0809的程序进行模/数转换，通过ADC0809信道0将输入的0—5V的模拟电压信号转换成数字信号并将其保存在AH寄存器中，并将转换的结果通过LED显示出来。
比较AH的值与事先设定好的阈值进行比较，若达到阈值1则启动对8253进行初始化，启动8253分频产生低频报警信号；若达到阈值2则启动对8253进行初始化，启动8253分频产生高频报警信，蜂鸣器接在OUT1引脚上。
进行报警，转换结束后重复前面的工作，ADC0809是不断采样的。
二、硬件设计1．ADC0809模数转换器1．1 ADC0809的作用众所周知，CPU能应用的只能是数字量。
而本设计中的输入电压为模拟信号，因此需要ADC0809进行模数转换，将采样电压转换为数字信号。
1．2 ADC0809的功能分析图1-1 ADC0809原理图模/数转换是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量，由于模拟量是连续的，而数字量是离散的，所以，一般在某个范围中的模拟量对应于某一数字量，这就是说，在A/D转换时，模拟量和数字量之间并不是一一对应的关系。
即从理论上，有一个转换精度的问题，转换精度反映了A/D 转换器的实际输出接近理想输出的精确程度，A/D转换的精度通常是用数字量的最低有效位（LSB）来表示的，设数字量的最低度有效位于对应于模拟量△，这时，我们称△为数字量的最低有效位的当量，ADC0809采用的是逐位逼近A/D转换，逐位逼近A/D转换时，也用D/A转换器的输出电压来驱动运算放大器的反相端，不同的是用逐位式进行转换时，要用一个逐位逼近寄存器存放转换好的数字量，转换结束时，将数字量送到缓冲寄存器中，当启动信号由高电平变为低电平时，逐位逼近寄存清零，这时D/A转换器输出电压V也为0，当启动信号变为高电平时，转换开始。
同时，逐位逼近寄存进行计数。
逐位逼近寄存器工作是从最高位开始，通过设置试探值来计数，在第一个时钟脉冲时，控制电路板最高位送到逐位逼近寄存器，使它输出为1000 0000，则D/A转换器输出电压V0为满量程值128/255，若V大于Vi，则作为比较器的运算放大器的输出成为低电平，控制电路据此清除逐位逼近寄存器中的最高位；若V0小于Vi,则比较器输出高电平，控制电路使最高位的1保留下来，如果最高位被保留，则值1000 0000下一个时钟脉冲使次高位D6为1，于是逐位逼近寄存器值为1100 0000，V为满量程值192/255。
此后，若V0大于Vi，则比较器输出低电平，从而使次高位D6复位，如果V小于Vi,则比较器输出高电平，从而保留高位D6为1，再下一个时钟脉冲D5置1，比较……直到D0为1，再与输入电压比较，经N次比较，寄存器中得到的值就是转换后的数据，转换以后，控制电路送出一个低电平作为结束信号，这个信号的下降沿将逐位逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，从而得到数字量输出。
1．3 ADC0809的技术参数1）分辨率表示转换器对微小输入量变化的敏感程度，通常用转换器输出数字量的位数来表示。
例如，对8位A/D转换器，其数字输出量的变化范围0-255，当输入电压满刻度为5V时，转换电路对输入模拟电压的分辨率能力为5V/255≈19.6mV。
目前常用的A/D转换集成芯片的转换位数有8位、10位、12位和14位等。
2）绝对精度是指与数字输出量所对应的模拟输入量的实际值与理论值之间来衡量。
的差值。
通常以数字量最低位所代表的模拟输入值VLSB3）转换时间是完成一次转换所需要的时间。
目前，常用的A/D转换集成芯片的转换时间约为几个us到200us。
在选用A/D转换集成芯片时，应综合考虑分辨率、精度、转换时间、使用环境温度以及经济性等因素。
12位A/D转换器常用于高分辨率系统，陶瓷封装A/D转换芯片适用于-25℃～+85℃或-55℃～+125℃工作环境，塑料封装芯片适用于0℃～70℃工作环境。
4）温度系数和增益系数都是表示A/D转换器受环境温度影响的程度。
一般用每摄氏度变化所产生的相对误差作为指标，以ppm/℃为单位表示。
5）A/D转化器对电源电压变化的抑制比（PSRR），用改变电源电压使数据发生±1LSB变化时所对应的电源电压变化范围来表示。
1.4 ADC0809的引脚功能D7～D0：8位数据输出线；IN7～IN0：8路模拟信号输入；ADDC、ADDB、ADDA：8路模拟信号输入通道的地址选择线；1.5 ADC0809的主要性能1） 8位逐次逼近型A/D转换器，所有引脚的逻辑电平与TTL兼容；2) 带有锁存功能的8路模拟量转换开关，可对8路0～5V模拟量进行分时转换；3) 输出具有三态锁存/缓冲功能；4) 分辨率：8位，转换时间：100us；5) 不可调误差：±1LSB，功耗：15mW；6) 工作电压：+5V，参考电压标准值+5V；7) 片内无时钟，一般需外加640KHz以下且不低于100KHz的时钟信号。
1.6 ADC0809的内部结构有模拟多路转换开关和A/D转换两大部分。
模拟多路转换开关由8路模拟开关和3位地址锁存与译码器组成，地址锁存允许信号ALE将三位地址信号ADDC、ADDB和ADDA进行锁存，然后由译码电路选通其中一路摸信号加到A/D转换部分进行转换。
A/D转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器SAR、256R 电阻网络、树状电子开关、控制与时序电路等，另外具有三态输出锁存缓冲器，其输出数据线可直接连CPU的数据总线。
2．选择芯片8255A图2-1 8255的内部结构2．1 8255A的作用本实验利用8255A是将采集到的数据转换为三位8进制数据，A口是控制LED 的段选信号，段LED显示器发送控制信号。
主要是用来控制LED显示检测的数据的。
2．2 8255A的功能分析8255A是可编程并行接口，可以根据外界条件（I/O设备需要的信号线和它能提供的状态线）来使其构成多种接口电路。
它是一种通用的可编程的并行I/O接口芯片，可用与连接PCI卡与外设，实现数据的输入输出功能，可以对输入/输出的数据进行数据锁存和数据缓冲，有中断请求信号，可以向CPU发出中断请求，能进行单向和双向通信。
8255A的数据总线缓冲器是一个三态8位双向缓冲器，用作8255A同系统数据总线相连时的缓冲部件，CPU通过执行输入/输出指令来实现对缓冲器发送或接收数据。
8255A的控制字或状态字也是通过该缓冲器传送的。
PA、PB、PC三口均工作在方式0状态。
(1) 方式0的工作特点：这种方式通常不用联络信号，不使用中断，三个通道中的每一个都有可以由程序选定作为输入或输出。
(2) 方式0的功能为：a.两个8位通道：通道A、B。
两个四位通道：通道C高4位和低四位；b.任何一个通道可以作输入/输出；c.输出是锁存的；d.输入是不锁存的；e.在方式0时各个通道的输入/输出可有16种不同的组合；8255A的操作功能表操作数据传送方式CS RD WR A1 A00 0 1 0 0 读 A 口A口数据→数据总线0 0 1 0 1 读 B 口B口数据→数据总线0 0 1 1 0 读 C 口C口数据→数据总线0 1 0 0 0 写 A 口数据总线数据→ A口0 1 0 0 1 写 B 口数据总线数据→ B口0 1 0 1 0 写 C 口数据总线数据→ C口0 1 0 1 1 写控制口数据总线数据→控制口图2-2 8255A的操作功能表2．3 8255A的技术参数8255A的引脚信号1）与外设相连的PA7~PA0：A口数据信号线。
PB7~PB0：B口数据信号线。
PC7~PC0：C口数据信号线。
2）与CPU相连的RESET：复位信号。
当此信号来时，所有寄存器都被清除。
同时三个数据端口被自动置为输入端口。
D7~D0：它们是8255A的数据线和系统总线相连。
CS:片选信号。
在系统中，一般根据全部接口芯片来分配若于低位地址（比如A5、A4、A3）组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个低电平，于8255A 被选中。
只有当有效时，读信号写才对8255进行读写。
RD：读信号。
当此信号有效时，CPU可从8255A中读取数据。
WR：写信号。
当此信号有效时，CPU可向8255A中写入数据。
A1、A0：端口选择信号。
8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，共4个端口。
规定：A1、A0为00时，选中A端口；A1、A0为01时，选中B端口；A1、A0为10时，选中C端口；A1、A0为11时，选中控制口；参数名称符号测试条件规范值最大最小0.8v -0.5v输入低电平电压VILVcc 2.0v输入高电平电压VIH输入低电平电压<数据总线> VOLIOL=2.5mA 0.45v ——输入低电平电压<外部端口> VOLIOL=1.7mA 0.45v ——输入高电平电压<数据总线> VOHIOH=-400μA —— 2.4v输入高电平电压<外部端口> VOHIOH=-200μA —— 2.4v达林顿驱动电流IDARREXT=750VEXT=1.5v-0.4mA 1.0mA电源电流ICC——120mA ——输入负载电流IIL I=VCC~0v +10mA -10mA输出浮动电流IOFLVOUT=VCco~0v +10mA -10mA 图2-3 8255A基本参数表2．4 8255A的方式控制字8255A的控制字有两种:一种是方式选择控制字,另一种是C口按位置位/复位控制字①方式选择控制字②C口按位置位/复位控制字3、选择芯片82533.1芯片在本设计中的作用8253具有分频作用，对输入的脉冲进行分频，是蜂鸣器产生间隔两秒的低频与间隔一秒的高频信号。