凝析天然气计量单元可靠性设计与实现

【摘要】：本论文根据仪表可靠性设计原则,设计并实现了凝析天然气流量计量单元,可广泛应用于石油、化工、能源等诸多领域对凝析天然气的计量。 计量单元在硬件上选用DSP数字信号微处理器TMS320VC5509A为数据运算单元,外围电路主要包括电源电路模块、A/D模块、数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH、人机接口电路、USB主机电路、CPLD接口电路,复位电路以及实时时钟模块等。完成了系统PCB设计、器件组装和硬件调试工作。 计量单元软件采用模块化设计,主要包括数据采集、数据存储、数据移动存储、程序存储、人机交互以及看门狗等功能模块,各模块程序在CCS2.0开发平台上应用C语言设计和开发,并在硬件电路板上对各软件模块进行了在线仿真和测试,达到了预期功能。 计量单元可以实现凝析天然气原始数据的采集、流量的计算和在线显示、以及数据的存储等功能,并且可以将数据转存到移动存储设备中,以便相关的数据分析和生产管理。 【关键词】：凝析天然气 流量计量 数字信号处理 移动存储
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 前言9-12
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 国内外凝析天然气计量研究现状9-10
• 1.2.1 气液两相流参数检测技术9
• 1.2.2 国内外多相流量计9-10
• 1.3 课题研究的目的和意义10-12
• 1.3.1 课题研究目的10
• 1.3.2 主要研究内容及主要工作10-11
• 1.3.3 课题意义11-12
• 第2章 凝析气计量单元的整体设计方案12-18
• 2.1 凝析天然气计量装置结构12
• 2.2 计量单元样机功能分析12-14
• 2.3 样机方案改进14-15
• 2.4 计量单元结构15-18
• 2.4.1 计量单元硬件结构设计15-16
• 2.4.2 计量单元可靠性设计16-17
• 2.4.3 计量单元软件架构设计17-18
• 第3章 计量单元硬件设计与实现18-40
• 3.1 电源模块设计18-20
• 3.1.1 24V转5V供电电路18
• 3.1.2 5V转3.3V供电电路18-19
• 3.1.3 5V转1.6V供电电路19-20
• 3.2 复位电路设计20-22
• 3.2.1 基于TPS3823-33 方案的复位电路设计20-21
• 3.2.2 微分型复位电路设计21-22
• 3.2.3 两种复位电路性能比较22
• 3.3 时钟电路设计22-23
• 3.3.1 系统外部时钟电路22
• 3.3.2 系统实时时钟设计22-23
• 3.4 数据存储模块的扩展23-25
• 3.4.1 IS42S16400E性能23-24
• 3.4.2 SDRAM模块电路设计24-25
• 3.5 程序存储模块的扩展25-28
• 3.5.1 SST39VF1601 性能26-27
• 3.5.2 FLASH模块电路设计27-28
• 3.6 数据采集模块设计28-33
• 3.6.1 模数转换电路设计29-32
• 3.6.2 基准电压产生电路32-33
• 3.7 键盘设计33-35
• 3.7.1 ZLG7289B性能33
• 3.7.2 键盘电路设计33-35
• 3.8 USB模块设计35-38
• 3.8.1 CH376S性能35-36
• 3.8.2 USB主机电路设计36-38
• 3.9 液晶显示模块38
• 3.10 计量单元PCB板38-39
• 3.11 本章小结39-40
• 第4章 计量单元软件实现与测试40-63
• 4.1 时钟发生器40-42
• 4.1.1 时钟产生程序的实现40-41
• 4.1.2 代码测试41-42
• 4.2 软件看门狗实现42-43
• 4.3 外扩存储器程序设计43-48
• 4.3.1 SDRAM数据存储的实现44
• 4.3.2 FLASH数据存储的实现44-46
• 4.3.3 基于CPLD的FLASH地址扩展程序设计46-48
• 4.4 数据采集程序的实现48-49
• 4.5 数据转存软件设计49-57
• 4.5.1 U盘控制系统结构50-51
• 4.5.2 FAT文件系统51
• 4.5.3 数据转存软件实现51-57
• 4.6 键盘软件实现57-62
• 4.6.1 ZLG7289B底层接口程序实现57-60
• 4.6.2 中断程序的实现60-61
• 4.6.3 代码测试61-62
• 4.7 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

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