基于LabVIEW大中型沼气工程监测和控制系统设计

【摘要】：沼气集中供气项目可以缓解农村能源短缺问题,优化农村生活环境。近几十年来,国家多次下发文件补贴、鼓励农村加快沼气工程建设、增加沼气工程规模、提高自动化水平。 课题联系山西省农村沼气工程的实际情况,依托山西省省科技攻关项目《废弃秸秆沼气集中供气工程机电一体化装备和控制技术研究》,在山西省榆次市东阳镇建立了实验平台,对大型沼气集中供气项目自动化控制和监控进行了研究和实验。 本课题提出了使用虚拟仪器技术作为整个沼气工程的控制、监测部分的处理平台。系统通过数据采集卡将安装在沼气工程中的大量传感器信息,传送到基于LabVIEW的工控机中,在工控机中对信息实时分析、显示,并跟据用户要求,参照采集到的详细数据,做出自动化控制。解决山西地区冬天寒冷,难以保证沼气工程中的发酵环节正常发酵问题。为提高沼气产气率和沼气工程利用率,系统利用LabVIEW的模糊控制和PID工具包,设计了模糊PID恒温系统,通过控制太阳能热源和地热能源来实现沼气工程的恒温50摄氏度发酵,大大提高了产气率。系统设计了报警监控模块,对整个系统实时进行监控。由于整个系统采集量多,完成能量计算等会产生大量数据,设计了数据存储到数据库模块。为方便用户查看、分析系统存储的历史数据,设计了查询打印模块和趋势图显示功能,为系统添加了报表功能。利用LabVIEW强大的网络通信功能,设计了远程控制模块,配合报警监控模块中的视频监控,使用户可以远程控制系统,通过调用摄像头查看现场状况。 试验表明,本系统有效的对沼气集中供气工程中的主要参数实现了实时监控、报警、调节,并采用自动化控制,恒温发酵等技术提高了产气率,为解决山西地区沼气工程自动化水平低、产气率低提供了技术支撑,有极大的应用推广价值。 【关键词】：沼气工程 LabVIEW 模糊PID 自动控制
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216.4;TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 国外研究状况10-12
• 1.3 国内沼气工程现状12-13
• 1.4 本课题主要研究内容13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 系统总体方案设计14-31
• 2.1 沼气工程系统的工艺流程和要求14-15
• 2.1.1 沼气工程系统的工艺流程14-15
• 2.1.2 沼气工程控制要求15
• 2.2 系统总体方案15-16
• 2.3 系统硬件设计方案16-21
• 2.3.1 工控机与采集卡17
• 2.3.2 采集卡与执行机构17-18
• 2.3.3 数据采集卡与传感器18-19
• 2.3.4 系统恒温系统19-21
• 2.4 系统硬件选型21-29
• 2.4.1 铠装型温度传感器21
• 2.4.2 压力传感器21-22
• 2.4.3 流量传感器22-23
• 2.4.4 超声波液位变送器23
• 2.4.5 pH传感器23-25
• 2.4.6 甲烷二氧化碳传感器25-26
• 2.4.7 数据采集卡26-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 系统软件设计31-72
• 3.1 开发平台LabVIEW31-32
• 3.2 系统软件总框图32-34
• 3.3 系统数据采集原理34-37
• 3.4 第三方采集卡与LabVIEW互联技术37-42
• 3.5 登陆模块设计42-46
• 3.5.1 LabVIEW与数据库连接技术42-43
• 3.5.2 登陆程序43-46
• 3.6 数据显示保存模块46-49
• 3.7 数据查询打印49-51
• 3.8 智能控制模块51-54
• 3.9 恒温控制系统设计54-64
• 3.9.1 模糊PID恒温控制方案54-56
• 3.9.2 模糊控制程序设计56-62
• 3.9.3 模糊PID控制的设计62-64
• 3.10 系统的热量计算模块64-66
• 3.11 监控报警模块66-69
• 3.12 远程监控系统69-71
• 3.13 本章小结71-72
• 第四章 系统现场测试72-80
• 4.1 系统测试72-79
• 4.2 本章小结79-80
• 第五章 总结和展望80-83
• 5.1 论文总结80-81
• 5.2 论文展望81-83
• 参考文献83-85
• 致谢85-86
• 研究生期间发表的论文86

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