摘 要- I -摘 要针对手动控制多路气体分析过程存在多路气体交叉污染、分析过程不流畅、分析过程耗时长、效率低等问题，设计了基于 PLC 控制器分析仪的多路气体在线分析控制系统，给出了控制系统的软硬件设计过程，实现了气体分析过程中气体采集、气路控制、气体数据处理过程的自动化作业、通过对现代应用的气体分析仪器优缺点和应用情况进行分析，针对应用的 具体需求，本文提出了一种新的设计方案。文中给出了基于 PLC 的气体分析仪 的总体方案，阐述了分析仪器能实现的各项功能，组成仪器各个部件，以及气体 分析仪软硬件的实现，包括 PLC 系统的器件选择，气体变送器及其信号调理电 路、气样采集系统、触摸式液晶屏程序和 PLC 程序的设计。本方案通过人机交互界面，利用扩展的多个输入端口，采集多种气体浓度信号和温度、湿度、压力信号，利用数据模型进行数据运 算处理，仪器具有很强的环境适应性，能在温度、湿度、压力不稳定的环境中保 持较高的精度和稳定性。仪器具有多个输出端口，能对多个取样进口进行控制， 可通过巡回检测的方式实现对多个采样点的气体进行检测，并可根据应用需求对 采样路数进行扩展。关键词：多种组份；多通道；PLC 控制；气体分析仪器Abstract- II -AbstractIn order to solve cross-contamination of multi-gas, analysis process not smooth, time-consuming, low efficiency and other problems in the manual control process of multi-gas analysis, a multi-channel gas control and analysis system online-based on PLC controller is designed. The design process of hardware and software are given. The automation processes of gas collection, gas control and data processing is achieved.By analyzing advantages and disadvantages and applications of modem gas analysis instruments, in view of concrete demands，a new design proposal has been put forward in this paper, It makes the detailed introduction on the overall proposal of PLC-based gas analyzer, various functions, each components and the implementation of software and hardware, including the choice of PLC systems, and the designation of gas sensor and its processing circuit of the signal, gas collecting system, and the program of touchable LCD and PLC.It takes the man-machine interface， applies multiple extended inputting ports to collect signals of concentration, humidity, temperature and pressure on various gases and also employs the data model to carry out data calculation and handling. The instrument possesses the strong environmental adaptation and is able to keep high precision and stability in the environment of unsteady temperature, humidity and pressure. It also has multiple outputting ports to control the multiple sampling inlets, can detecte gas at several sampling points by means of scanning and extend the sampling routes according to applied demands.Keywords： Multi component，Multiplexer channel, PLC controlling ，Gas analysis instrument目 录摘 要 .I Abstract.II 1 绪论 .1 1.1 问题背景 .1 1.2 现有气体分析仪器存在的问题 .1 1.3 本文的主要工作.1 2 气体分析仪的设计思路和方案 .3 21 气体分析仪的功能 .3 2.2 气体分析仪的组成.3 2.3 检测点切换系统.4 2.4 气体分析仪器的种类 .4 2.5 各种气体分析仪的原理及特点 .5 2.5.1 热导式氢分析仪 .5 2.5.2 红外式二氧化碳分析仪 .5 2.5.3 软件流程 .6 2.5.4 电化学式氧分析仪 .8 2.6 现有气体分析仪的使用 .9 2.6.1 气体分析仪器选型 .9 2.6.2 气体分析仪方案的确立 .10 3 基于 PLC 的气体分析仪软件设计 .12 3.1 PLC 的基本概念.12 3.2 PLC 系统的基本功能 .13 3.3 输人采样阶段 .14 3.4 PLC 对信号的处理 .14 3.5 PLC 内部信号转换 .15 3.6 PLC 的程序设计.15 3.7 PLC 模块程序的介绍.20 3.8 编程软件参数的设置 .22 4 基于 PLC 的气体分析仪组态软件 .24 4.1 力控软件简单介绍 .24 结 论 .32 致 谢 .33 参考文献 .34河北工程大学科信学院毕业设计说明书- 1 -1 绪论1.1 问题背景随着电子、化工、冶金、国防等工业部门的发展，工业气体、高纯气体以 及特种气体在各个行业中得到了更广泛的应用。气体分析仪器是工业生产的“眼睛”，利用它们可以获得必需的各种气体含量数据，了解工艺状况，从而积极有效的采用相应的控制措施，安全的进行生产。气体分析仪器是产品质量的“检察官”，利用它可以检测产品的纯度，分析杂质的含量，严格把住质量关；气体 分析仪器还是新工艺、方法的技术研发的“先行者”，离开了它们，我们就不能 对改造的结果做出判断，一切研究开发都无法进行。因此，气体分析仪器在气体工业体系中占有非常重要的地位，它们虽然无法直接创造出经济价值，但是它们在生产中所发挥的作用是很难被替代的。1.2 现有气体分析仪器存在的问题在现代气体分析仪器的设计中，主要包括两种设计方案。一种是以分离器件和小规模集成电路为基础的模拟信号处理方案，这类仪器主要应用于功能简单的小型仪器，它们一般只能进行简单的测试，由于仪器内部没有专门的功能软件，所以无法完成更进一步的数据处理、计算功能，这类产品一般都做成便携式仪器，间断的对气体进行取样检查。另一种方案是以单片机技术为基础的数字电路处理方案,这类仪器在进行信号处理和数据通讯方面具有较高的灵活性，在气体分析仪器行业中处于主 流地位，已基本能够完成必要的数据处理、运算功能。对于一些具有高集成的 单片机系统，它具有更全面的功能。但是对多种组份、多路通道、恶劣环境的气体测量要求，对采样气体需要进行必要的预处理的应用要求，以单片机技术为基础的气体分析仪在设计时存在着较大的难度。1.3 本文的主要工作本文介绍一种以 PLC技术为基础的气体分析仪器设计和实现方法。仪器的设计主河北工程大学科信学院毕业设计说明书- 2 -要以两个方面的技术工作为核心，包括气样采集系统和数据处理系统两个方面。气样采集系统主要包括样气的预处理装置，样气的抽取装置，取样点的切 换装置。样气的预处理装置主要滤除气体中的杂质和一些大颗粒【6。样气的抽取装置主要通过抽气泵把被测气体中抽入检测器中。取样点的切换装置主要由电磁阀组和阀体组合件构成，可根据操作界面由用户指定运行在自动巡回监测状态或者定点监测状态，电磁阀根