智能可燃气体探测控制器设计

常州信息职业技术学院学生毕业设计（毕业论文）系别：机电工程系专业：机电一体化班级：机电051学生姓名：吴兴海学生学号：0504053148设计（论文）题目：智能可燃气体探测控制器设计指导教师：朱江设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：8月1日~8月22日目录1．毕业设计（论文）任务书---------------------------------------------------32．毕业设计（论文）开题报告------------------------------------------------43．摘要关键字------------------------------------------------------------------64．前言---------------------------------------------------------------------------65．智能可燃气体探测控制器的发展-------------------------------------66.智能可燃气体探测控制器的工作原理---------------------------------117.硬件结构--------------------------------------------------------------------138.元气件选择------------------------------------------------------------------139.软件设计------------------------------------------------------------------188．软件仿真----------------------------------------------------------------------249.结束语-------------------------------------------------------------------------2410．答谢词---------------------------------------------------------------------2411．毕业设计（论文）成绩评定表------------------------------------------25毕业设计（论文）任务书专业：机电一体化班级：机电051姓名：吴兴海一、课题名称：智能可燃气体（天然气、煤气、液化气、氢气）探测控制器设计二、主要技术指标：1.MCS-51系列单片机2.三菱PLC交流电源、24V直流输入类型3.FX2N-32MR-0013216漏型16继电器150*87*904、探测器参数指标：（1）能设定可燃气体（天然气、煤气、液化气、氢气）浓度报警值，范围在（1％～25％LEL）查阅国家推荐标准GT/T12474-90《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》爆炸极限大于4%LEL（2）探测器的报警动作值与可燃气体浓度报警设定值之差不应超过±3%LEL（3）在报警范围内，实行声、光（红色指示灯）报警；从报警区移到干净空气区，30秒内应正常显示。三、工作内容和要求：1．选题，审题，整理材料2．了解PLC系统的应急情况，复习可编程控制的相关内容3．分析气体传感器的工作原理，画出控制电路4．硬件电路设计5．设计程序6．软件仿真：用单步、自动单步或连续执行程序，观察效果7．定稿，写总结四、主要参考文献：吴雪峰《PLC智能控制》刘洋《可燃气体探测器工作原理》杨波《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》学生（签名）06年8月日指导教师（签名）06年8月日教研室主任（签名）06年月日系主任（签名）06年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文题目）工业污水处理的PLC控制一、选题的背景和意义：随着城市煤气、天然气事业的迅速发展和民用石油液化气用户的增多。可燃气体泄漏报警问题已提到城市消防与建筑电气设计的议日程。(建筑设计防火规范)(GBJ16—87)第10·3·2条明确规定：“散发可燃气体可燃气的甲类厂房和场所，应设置可燃气体浓度检测报警装置”。可燃气体通常是指城市煤气、石油液化气、汽油蒸气、酒精蒸气、天然气以及煤矿瓦斯等。这些气体主要含有烷类、烃类、烯类、醇类、苯类以及一氧化碳和氢等成分。是易燃、易爆、有毒、有害的气体。因此。在生产、输送、贮存和使用这些气体的过程中，如违反操作规程或设备密封质量不好，都有可能发生可燃气体泄漏现象，进而酿成火灾或爆炸事故，给国家和人民的生命财产造成损失。近年来，这类事故实例不胜枚举。为了防止这类事故的发生，装设可燃气体浓度检测报警装置是非常必要的，可以及时发现事故隐患，尽早采取补救措麓。二、课题研究的主要内容：1．选题，审题，整理材料2．了解PLC系统的应急情况，复习可编程控制的相关内容3．分析气体传感器的工作原理，画出控制电路4．硬件电路设计5．设计程序6．软件仿真：用单步、自动单步或连续执行程序，观察效果7．定稿，写总结三、主要研究（设计）方法论述：通过查找资料了解智能可燃气体探测控制器系统工作原理，画出采样电路、交流电源开关电路、控制电路和报警电路。在传统的可燃气体报警器基础上进行技术革新，选择合适的元器件。然后设计软件部分，并在PC环境下用单步、自动单步或连续执行程序，观察仿真效果。最后进行修改写出定稿。四、设计（论文）进度安排：7月31日——8月22日时间（第周）工作内容2006.7．31—8．3选题、审题、收集资料、整理资料8.4—8.5了解PLC控制系统的应用情况，复习可编程控制器的相关理论8.5—8.7分析控制器的PLC控制系统8.8—8.9分析气体传感器的工作原理，画出系统框图8.10—8.11硬件电路设计8.12—8.13设计程序8.14—8.15软件仿真：用单步、自动单步或连续执行程序，观察效果8.17—8.18整理所有材料，完成设计报告8.19—8.20写总结，修改初稿8.21—8.21定稿五、指导教师意见：指导教师签名：06年08月22日六、系部意见：系主任签名：06年08月22日课程总结随着毕业日子的到来，课程设计也接近了尾声。时间过的真快,转眼间，毕业设计的写作终于划上了句号，大学最后的时光就在这样的忙碌和充实中度过了。从拿到毕业设计任务书到完成本次设计，这一个多月的时间里我感觉自己经历了很多，也学到了很多。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前觉得自己对课本上的知识掌握的已经可以了，现在觉得有点有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，尤其是对这种操作类的课程在社会中的积累占据很大的比重，所以在以后的工作、生活中我都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质以适应这个瞬息万变的社会需求。这次课程设计中在朱老师的帮助下进行的还算顺利，遇到不懂的地方老师总是能够悉心的教导，耐心的讲解。这次课程设计也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法让我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。首先，我要感谢很多在我完成论文的过程中给予过我关怀帮助的人。然后要谢谢与我一起并肩作战的好朋友好同学们，在我做毕业设计期间他们一直在我身边陪伴我,帮我查资料,找资料.总之，谢谢所有关心、爱护过我的人。毕业设计的结束，意味着我将开始属于我的新的人生旅程,我会很努力的走完它。这次课程设计让我觉得自己需要掌握的东西还很多，以往学过的东西真的被应用时才觉得它的重量，也许是万事开头难，但我想如果真的懂得了那么这种难定会降低程度。做完了这项设计有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。感谢老师们给我们的帮助。设计过程中，在老师的悉心引导下我们的进展还算顺利，我通过在图书馆和网络上查阅大量有关资料，以及与同学交流经验和自学，使自己学到了不少知识，当然在此过程中遇到了一些困难但在老师和同学的帮助下都一一克服了。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力和信心，我相信这次做设计的感受会对今后的学习、工作及其生活有非常重要的引导。它不仅大大提高了动手的能力，而且使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的质量如何还有待老师们的评定，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。前言在工业生产和日常生活中，经常使用H2、CO等多种可燃气体。为确保生命和财产安全，在使用可燃气体的场合，必须安装可燃气体探测报警器，以防止发生意外。本设计是在传统的可燃气体报警器基础上进行技术改造的，因此，吸收了原产品的技术优点，增添了新的功能。传统的可燃气体报警器采用分立式元件构成，使用中刚通电时，气敏元件处于不稳定状态，无论有无可燃气源都会发出报警声，输出控制频繁操作，造成现场安装调试比较麻烦。同时，因缺少对气敏元件传感器预热时间的控制，缺少气敏元件传感器本身短路或断路故障的检测，缺少有明显区别的声、光报警，不能符合可燃气体产品的新标准，必须研制新产品。智能可燃气体探测控制器就是在此基础上进行研制的。本设计以MCS-51系列的单片机AT89C2051为核心，本着设计简单、调试方便、安装灵活、安全可靠、节约成本的原则，完成该设计。智能可燃气体探测控制器主要功能以及技术要求：1、对可燃气体进行测量和检测可燃气体浓度达到报警设定值时，应能报警。2、能设定可燃气体浓度报警值，范围在（1％～25％LEL）查阅国家推荐标准GT/T12474-90《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》爆炸极限大于4%LEL。3、探测器的报警动作值与可燃气体浓度报警设定值之差不应超过±3%LEL。4、常工作：绿灯闪烁，蜂鸣器不报警。5、可燃气体浓度超范围报警：（1）、在报警范围内，实行声、光（红色指示灯）报警。（2）、从报警区移到干净空气区，30秒内应正常显示。6、故障报警：传感器断路、短路时应发出与可燃气体浓度超范围报警明显区别的声、光（黄色指示灯）报警。7、声、光设置手动自检功能。8、浓度超限报警时，应能启动输出控制功能。一、智能可燃气体探测控制器系统工作原理1、可燃性气体传感器工作原理目前，使用最广泛的是烧结型SnO2和Fe2O3气敏传感器。烧结时埋下加热丝和测定电极制成管芯。工作时，加热丝通电加热，测量丝用于测量器件的阻值。使用该气敏元件测量气体成分含量的原理是：当被测可燃气体通过气敏元件的表面时，会发生热化学反应（无焰燃烧），燃烧后的SnO2等金属氧化物中的氧与还原性气体结合，使金属氧化物的阻值发生变化，而且其大小与被测气体浓度成一定比例。通过测量这一变化，就可知空气中可燃性气体浓度的大小。本设计是基于可燃性气体传感器的单片机检测和控制。根据设计要求，选择可燃气体气敏元件MQ-412作为本设计用气体传感器，可检测天然气、煤气、液化气、氢气等多种可燃性气体。该传感器具有长期的稳定性，对可燃性气体有较高的灵敏度、良好的抗温性、良好的重复性；测量范围宽，为100~10000PPM；对可燃性气体响应时间＜10秒，从可燃性气体区移到洁净区域恢复时间＜30秒；加热电压为5V，测量电压范围为5~10V；在洁净空气中的测量电阻大于50KΩ；测量可燃性气体浓度和测量端电阻成线形变化。传感器结构和测量电路如图1所示，Vb为加热电压，Va为测量电压。图1传感器结构和测量电路图2、智能可燃气体探测控制器系统工作原理根据可燃性气体传感器工作原理，按照传感器测量电路图，将可燃性气体浓度转