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抽油机变频控制柜数据采集与处理系统的研制

作　者: 栗文洗
导　师: 牛俊邦
学　校: 中国石油大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 变频调速单片机电参数数据采集与处理系统 VB
分类号: TE933.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

为了提高抽油机变频控制柜智能化控制程度,优化冲次和上下速比,需要对变频控制柜输出电气参数进行准确、实时地测量。为此,设计了以单片机为下位机、PC机为上位机的主从分布式数据采集与处理系统,实现了对梁式抽油机变频控制柜输出电参数(电压、电流、频率、功率因数等)的实时采集和处理。首先分析了数据采集与处理系统的组成及发展趋势,以及变频调速技术在油田上的应用现状,介绍了变频控制柜输出电参数的测量原理。然后对数据采集与处理系统的硬件电路和软件部分进行了设计。硬件采集电路以AT89C51单片机为核心,设计了信号调理电路、波形整形电路、A/D转换接口电路、存储器接口电路及串行通信接口电路。软件部分包括下位机软件和上位PC机软件部分,其中下位机软件部分采用汇编语言编程,用于完成数据的采集和传输功能;上位机软件部分采用VB语言编程,用于完成数据的接收和数据处理、显示和保存等功能。最后分别进行了实验室和现场试验调试,测试结果表明系统的设计方案是可行的。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
第1章前言  10-18
  1.1 数据采集与处理系统的组成及发展趋势  10-13
    1.1.1 数据采集与处理系统的基本概念及组成  10
    1.1.2 数据采集与处理系统的种类及其特点  10-12
    1.1.3 数据采集与处理系统的发展现状与趋势  12-13
  1.2 变频调速技术在油田的应用及存在问题  13-14
  1.3 变频控制柜输出电参数测试现状  14-15
  1.4 课题的提出背景及意义  15-16
  1.5 课题的研究内容及创新点  16-18
第2章变频控制柜输出电参数测量  18-29
  2.1 变频控制柜输出电参数的测量方法  18-22
    2.1.1 电压、电流有效值的测量  19
    2.1.2 功率、功率因数的测量  19-21
    2.1.3 频率的测量  21-22
  2.2 数据采集的相关理论  22-25
    2.2.1 采样定理  22-23
    2.2.2 信号采样与量化  23-25
  2.3 傅立叶算法  25-29
    2.3.1 傅立叶变换及离散傅立叶变换DFT  25
    2.3.2 FFT算法的基本原理  25-28
    2.3.3 用FFT计算频谱  28-29
第3章硬件采集电路设计  29-49
  3.1 硬件电路结构框图  29
  3.2 单片机的选择  29-31
  3.3 AT89C51时钟与复位电路设计  31-33
    3.3.1 时钟电路设计  31-32
    3.3.2 复位电路设计  32-33
  3.4 单片机外围电路设计  33-38
    3.4.1 传感器的选择  33-35
    3.4.2 信号调理电路  35-37
    3.4.3 波形整形电路  37-38
  3.5 AT89C51接口电路设计  38-49
    3.5.1 A/D转换接口电路  38-43
    3.5.2 存储器接口电路  43-47
    3.5.3 串行接口电路  47-49
第4章系统软件设计  49-67
  4.1 下位单片机软件设计  49-55
    4.1.1 总体规划  49-51
    4.1.2 主程序  51-52
    4.1.3 外部中断子程序  52-53
    4.1.4 串口中断子程序  53-54
    4.1.5 软件可靠性设计  54-55
  4.2 上位机PC机软件设计  55-67
    4.2.1 MSComm控件介绍  55-59
    4.2.2 系统界面设计  59-60
    4.2.3 上位机通信流程图  60-61
    4.2.4 数据预处理  61-63
    4.2.5 数据处理程序  63-65
    4.2.6 数据动态曲线显示  65-67
第5章试验结果及分析  67-74
  5.1 实验室实验结果及分析  67-69
    5.1.1 实验波形  67
    5.1.2 实验结果分析  67-69
  5.2 现场实验结果分析  69-73
    5.2.1 采集频率的确定  69-70
    5.2.2 起动电流的采集  70-71
    5.2.3 功率因数的计算  71-72
    5.2.4 频率实验结果与分析  72-73
  5.3 误差分析  73-74
第6章结论  74-76
参考文献  76-79
附录  79-83
  附录A  79-80
  附录B  80-83
致谢  83-84
个人简历、在学期间的研究成果  84

抽油机变频控制柜数据采集与处理系统的研制

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