分析仪器课程设计.doc

南京工业大学自动化与电气工程学院 课程设计报告 （2014—2015学年第一学期） 课程名称： 分析仪器课程设计 班 级： 测 控1101 学 号： 1503110104 姓 名： 马亦婧 任课教师： 张 印 强 一、课程设计时间 2014.12.29——2014.01.09 二、课程设计地点 学科楼D306 三、指导老师 张印强，徐启，谈怡君 四、课程设计题目 1．合成氨系统QD-500四组分分析系统设计 2．QD-500 mcu 80c196测控系统 3．在PC机上编写接收9086数据的软件 4．翻译LDS激光原位分析仪的英文资料以及查找资料的中文说明 五、课程设计内容 一、合成氨系统QD-500四组分分析系统设计 目的：采用南京分析仪器公司分析传感器实时检测合成氨某工段中的主要化学成分及其含量；并利用80c196KC及其他功能芯片构建分析仪的测控系统。要求设计分析系统中的完整分析流路，该流路包括样气处理及分析流路，样气旁路流路，零点标准气和量程标准气的标定流路。设计该分析系统中的80C196测控系统的电原理图和完成测控系统的PCB电路板设计。 1． 分析系统的概述（包括系统的构成，功能，特点等） 流程工业的自动化多年来一直是采用温度（T）、压力（P）、物位（L）和流量（F）作为连续生产的主要检测与控制系统的基本参量 ，由于分析仪器监测对象的复杂性和采样技术困难，以及高灵敏度与高可靠性等严峻的技术指标的要求等等原因，致使分析仪器始终被放在离线分析的位置 。 过程分析仪器（process analyzers），通常指直接安装在工业生产流程或其他源流体现场，对被测介质组成的成分参数或物性参数进行自动连续分析测量的一类仪器 。该仪器的成分分析，实现对最终产品和过程产品中物质的成分组成、成分性质、成分含量实现自动分析和测量。从而实现生产过程的直接质量目标控制，是实现产品及其生产过程的直接质量目标控制，是实现流程工业高效益、低能耗、低污染的最终有效手段。 在线分析系统的集成应用，最重要的是针对性做好对样品处理系统个性化的流程设计，以及分析仪器和各部件的选型，完成专业化、规范化的分析系统集成。系统各部件的安装、连接及管路、电路的施工及材质选用等细节，将直接影响到系统的的性能及运行可靠性。分析系统要求能够长时间稳定可靠的工作，具有数字化、智能化、网络化的特点。分析系统包括分析对象、控制单元、检测单元、反馈单元等组成。 分析对象是要分析气体的成分、含量、性质等物理特性，重要的是分析器件传感器。对于不同的气体检测，气体的性质不一样需要的传感器也不同。常用到的传感器有红外传感器，电化学传感器，工业色谱仪等传感器。需要根据实际需要选择合适的传感器。该系统中CO2的检测器使用的是红外检测器，CO使用的也是红外检测器，H2使用的是热导检测器，O2使用的是电化学检测器。 控制部分要求有主要的控制芯片进行工作。嵌入式技术的发展，一些低成本、功能强大、处理速度高的芯片得到了广泛的应用，发挥了巨大的作用。想ARM、Intel等芯片得到了广泛的应用。以嵌入式技术为基础，搭建的嵌入式系统，可以实现进程自动操作控制、故障自动诊断、标准样品的自动标定，实现智能化，并逐渐将智能处理技术融入复杂的预处理和在线分析过程中。 通信技术的发展，强大的技术支持，Modbus、profibus总线的发展，使得分析仪器能方便的通其他检测装置一样，方便的介入现场总线的网络系统，分析系统可以联网，实现分析系统的网络化。在线分析系统的工作环境复杂，有许多干扰，因此保证系统正常工作，分析系统要能稳定的工作，具有反馈调节，保证系统长时间可靠工作。 分析系统组成框图如下： 从上图可见大多过程分析系统都包含两个主要回路，即分析回路和信息回路。分析回路主要用于物流通道，即从过程单元（或通道）取样，经过预处理系统再到分析检测单元，然后进入下一工序或排空，在多数场合，该回路还包含由标准物质组成的自动标定装置，用于仪器在线运行期间对分析检测值的自动标定。这些组成过程分析仪器的流路系统。分析检测单元是分析流路的核心，也是过程分析仪器的核心。信息回路主要用于信息通道，物流经过分析检测单元，产生相应的电信号，进入信息处理系统，系统产生过程检测到的物流组成及其含量信息和对分析流路各装置的动作信息，用于检测信息的显示，传输和仪器正常工作的操作。 2． 合成氨某工段中的主要化学成分及其含量，CO2：0~15%；CO：0~15%；H2：0~75%；O2：0~30%；选择相应的分析检测器，简述各的分析检测器分析原理。 选择相应的分析仪